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novembro de 2013
Universidade do MinhoEscola de Engenharia
Pedro Miguel Baptista Maia
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
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Dissertação de Mestrado Mestrado em Engenharia Urbana – Perfil de Infraestruturas Viárias
Trabalho realizado sob a orientação do Doutor Hugo Manuel Ribeiro Dias da Silvae do Doutor Joel Ricardo Martins de Oliveira
novembro de 2013
Universidade do MinhoEscola de Engenharia
Pedro Miguel Baptista Maia
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
iii
AGRADECIMENTOS
Os meus mais sinceros agradecimentos vão para diversas pessoas e instituições, pois o seu
contributo traduziu-se em apoio, incentivo e persistência que ajudaram na elaboração deste
trabalho.
Quero agora registar o meu profundo reconhecimento e gratidão:
Ao meu orientador, Professor Doutor Hugo Silva, e ao coorientador, Professor Doutor
Joel Oliveira, Professores Auxiliares da Universidade do Minho, pela excelente
orientação e empenho que sempre demonstraram ao longo da realização desta
dissertação, pelo incentivo incansável, pelas valiosas sugestões, por toda a motivação
que me incutiram, pela leitura crítica do original e sobretudo pela ininterrupta
disponibilidade demonstrada.
Ao Técnico do Laboratório de Engenharia Civil, Engenheiro Carlos Palha, por todo o
apoio e disponibilidade prestados na realização dos ensaios de campo.
Ao Chefe de Departamento de Obras Publicas da Camara Municipal de Fafe,
Engenheiro Jorge Teixeira, por me permitir o acompanhamento de ambas as obras
caracterizadas na dissertação.
À Fiscal de obra, Engenheira Maria, e ao Fiscal de obra, Pires, por toda a simpatia e
apoio demonstrado durante a realização das obras em estudo.
A todos os meus amigos pelo apoio, preocupação e interesse condensada na pergunta:
“Então, quando acabas o mestrado?”.
A todos vocês, um muito obrigado!
Finalmente, de modo especial, quero agradecer à minha família, em especial aos pais, irmão e
namorada – Jorge, Ana, Jorge e Helena – pela compreensão, apoio incondicional, incentivo,
motivação, amor e carinho imprescindíveis para a realização deste trabalho.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
v
RESUMO
As vias rodoviárias assumem nos dias de hoje extrema importância no desenvolvimento
económico e social de qualquer país. Nesse sentido é desejável que a sua qualidade estrutural
e funcional se mantenha pelo maior período de tempo possível, aumentando o limite da sua
vida útil. Contudo, a repavimentação de vias decorrentes de obras de instalação de
infraestruturas sob pavimentos de vias urbanas põe em causa a sua qualidade, originando
diversas patologias que estão diretamente ligadas à má execução dos trabalhos, com prejuízo
dos utentes uma vez que geram desconforto e insegurança nas suas deslocações diárias.
Este trabalho tem o intuito de verificar se as práticas operacionais de campo respeitam as boas
normas de construção vigentes nas legislações municipais e acima de tudo pretende dar início
a um estudo que permita aos municípios garantir a qualidade de execução nas suas obras de
repavimentação após instalação de infraestruturas em estradas através de ensaios de
capacidade de carga efetuados antes e após conclusão da obra. Com este tipo de metodologia
de controlo de qualidade, para além do apoio que se pode prestar à fiscalização, pode
garantir-se uma adequada capacidade de carga à intervenção no pavimento assegurando assim
a qualidade estrutural e, por sua vez, a qualidade funcional do pavimento, proporcionando
maior conforto aos utilizadores das vias e um maior período de vida útil ao pavimento.
O trabalho consistiu inicialmente na realização duma pesquisa bibliográfica sobre as diversas
metodologias construtivas possíveis para a execução de obras de pavimentação após
instalação de infraestruturas, tão comuns em meio urbano. Essa fase abrange variadíssimos
temas como solos, compactação, metodologias de execução nacionais e internacionais,
técnicas de controlo de qualidade e possíveis patologias futuras neste tipo de construções. Em
seguida são apresentados dois casos de estudo onde se descrevem as metodologias utilizadas
na reabilitação dos pavimentos e posterior análise das repercussões que cada tipo de
metodologia construtiva teve ao nível da capacidade de carga no pavimento.
Como base na análise desses trechos em estudo foi possível concluir que o comportamento
estrutural de um pavimento após a instalação de infraestruturas está intrinsecamente ligado à
metodologia construtiva utilizada. Para além disso, e ao contrário do senso comum, também
se comprovou ser possível obter uma capacidade de carga do pavimento satisfatória através
do aumento das espessuras das suas camadas estruturais, mesmo quando não se controla o
cumprimento integral das regras de construção e compactação. Assim, independentemente da
metodologia construtiva ser a mais adequada ou não para o efeito, através do controlo de
qualidade realizado por ensaios estruturais não destrutivos FWD, como se propôs neste
trabalho, será sempre possível avaliar e garantir a qualidade estrutural exigida ao pavimento.
PALAVRAS-CHAVE: Pavimentação após instalação de infraestruturas, Repavimentação,
Metodologias construtivas, Capacidade de carga, Qualidade
estrutural.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
vi
ABSTRACT
The roads are nowadays extremely important in the economic and social development of any
country. Thus, it is desirable that the structural and functional quality remains for the longest
possible period of time, increasing the limit of its useful life. However, repaving roads due to
the installation of facilities under urban road pavements reduces their quality, leading to
several pathologies that are directly linked to the bad execution of the work, with detrimental
consequences for users, namely the reduction of comfort and safety in their daily travel.
This work aims to verify if the field operating practices follow good construction standards
prevailing in municipal laws and, above all, aims to initiate a study to enable municipalities to
ensure the quality of execution in his repaving works after installation of facilities in roads,
through carrying out loading capacity tests before and after completion of the construction.
With this type of methodology for quality control, in addition to the support it can provide to
the supervision teams, it can also ensure adequate capacity for intervention work performed in
the pavement, thereby ensuring the structural quality and, in turn, the functional quality of the
pavement, providing more comfort for users of the road network and a longer period of life to
the pavement.
The work originally consisted in carrying out a bibliographic research on various construction
methods that can be performed for paving after installation of facilities in roads, so common
in urban areas. That phase covers many different topics such as soils, compaction, and
construction methods at national and international level, quality control techniques and
possible future pathologies in such constructions. Then, two case studies are presented that
describe the methods used in the rehabilitation of pavements and subsequent analysis of the
impact that each type of construction method had in terms of the pavement loading capacity.
Based on the analysis of these road trials under study it was concluded that the structural
behaviour of a pavement after installation of facilities in roads is intrinsically linked with the
construction method used. Furthermore, and contrary to the common sense, it was also proved
that it may be possible to obtain a satisfactory loading capacity of the pavement by increasing
the thickness of its structural layers, even when the compliance of building or compaction
regulations are not fully controlled. Thus, regardless of the construction method used can be
(or not) the most appropriate for the purposed work, through the use of quality control
non-destructive structural tests performed with FWD, as proposed in this work, it will always
be possible to assess and ensure the structural quality required for the pavement.
KEYWORDS: Paving after installation of facilities, Repaving, Construction
methodologies, Loading capacity, Structural quality.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
vii
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 1
1.1. Enquadramento ................................................................................................................... 1
1.2. Objetivos.............................................................................................................................. 2
1.3. Organização da dissertação ................................................................................................ 2
2. ESTADO DA ARTE ................................................................................................................ 5
2.1. Classificação de solos para aterros .................................................................................... 5
2.1.1. Introdução .................................................................................................................... 5
2.1.2. Classificação de solos Americana (ASTM e AASHTO) ................................................ 5
2.1.3. Classificação de solos Francesa (LCPC/SETRA) .......................................................... 7
2.1.4. Classificação de solos em Portugal .............................................................................. 13
2.2. Compactação de solos....................................................................................................... 17
2.2.1. Introdução .................................................................................................................. 17
2.2.2. Conceitos fundamentais .............................................................................................. 17
2.2.3. Principais fatores que influenciam o processo de compactação .................................... 18
2.2.4. Ensaio de compactação ............................................................................................... 20
2.2.5. Equipamentos de compactação .................................................................................... 21
2.2.6. Classificação LCPC/SETRA dos equipamentos de compactação ................................. 24
2.3. Metodologias adotadas na pavimentação após instalação de infraestruturas ................ 28
2.3.1. Introdução .................................................................................................................. 28
2.3.2. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em Portugal .................................... 29
2.3.3. Metodologias adotadas na pavimentação de valas nos Estados Unidos da América ...... 32
2.3.4. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em França LCPC/SETRA ............... 33
2.4. Outros casos de estudo relativos à instalação de infraestruturas ................................... 37
2.4.1. Perda de vida útil do pavimento após abertura de vala para instalação de
infraestruturas ............................................................................................................. 37
2.4.2. Reforço de zonas intervencionadas com recurso a geogrelhas ...................................... 39
2.4.3. Perfurações horizontais sem abertura de vala (trenchless)............................................ 42
2.5. Controlo da qualidade de compactação em obra e patologias associadas ..................... 44
2.5.1. Introdução .................................................................................................................. 44
2.5.2. Métodos expeditos de determinação do teor em água .................................................. 44
2.5.3. Métodos expeditos de determinação do peso volúmico seco ........................................ 45
2.5.4. Métodos de controlo de compactação em obra LCPC/SETRA ..................................... 46
2.5.5. Patologias associadas a obras de pavimentação após abertura de valas......................... 47
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
viii
3. DESCRIÇÃO DOS TRECHOS EM ESTUDO, SUA REABILITAÇÃO E
MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS ............................................................................53
3.1. Introdução ...........................................................................................................................53
3.2. Localização dos trechos em estudo...................................................................................53
3.2.1. Trecho em calçada de cubos de granito ....................................................................... 53
3.2.2. Trecho em material betuminoso .................................................................................. 54
3.3. Reabilitação do pavimento nos trechos estudados ...........................................................55
3.3.1. Reabilitação do trecho em calçada de cubos de granito ................................................ 56
3.3.2. Reabilitação do trecho em material betuminoso........................................................... 65
3.4. Métodos de ensaio utilizados para caracterização dos pavimentos ................................78
3.4.1. Caracterização estrutural (FWD) ................................................................................. 78
3.4.2. Ensaios realizados no trecho em calçada de cubos de granito ...................................... 80
3.4.3. Ensaios realizados no trecho em material betuminoso ................................................. 81
4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ..............................................................83
4.1. Introdução ...........................................................................................................................83
4.2. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em calçada de cubos de
granito .................................................................................................................................83
4.2.1. Descrição inicial ......................................................................................................... 83
4.2.2. Avaliação da capacidade de carga no sentido Norte/Sul............................................... 84
4.2.3. Avaliação da capacidade de carga no sentido Sul/Norte............................................... 87
4.2.4. Análise generalizada da capacidade de carga do trecho ............................................... 88
4.3. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em material betuminoso ...............91
4.3.1. Comparação da capacidade de carga entre zonas com e sem intervenções
anteriores (antes da nova instalação) ........................................................................... 91
4.3.2. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados antes e após a instalação
de novas infraestruturas .............................................................................................. 95
4.3.3. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados diretamente sobre a vala
após a instalação de novas infraestruturas.................................................................. 100
4.3.4. Variação da capacidade de carga ao longo do perfil transversal da estrada antes e
após intervenção ....................................................................................................... 103
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................................. 107
5.1. Conclusões ...................................................................................................................... 107
5.2. Trabalhos futuros ............................................................................................................ 109
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 111
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
ix
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 – Fluxogramas para a classificação AASHTO de solos (Machado, 2002) .................. 8
Figura 2 – Classificação de solos com dimensão máxima inferior ou igual a 50 mm
(LCPC/SETRA) (SETRA/LCPC, 2000) .................................................................. 11
Figura 3 – Classificação de solos com dimensão máxima superior a 50 mm
(LCPC/SETRA) (SETRA/LCPC, 2000) .................................................................. 11
Figura 4 – Curva de compactação de um solo (Santos, 2008) ................................................... 18
Figura 5 – Variação das curvas de compactação de solos do ensaio Proctor normal para
diferentes tipos de solos (Zica, 2010) ....................................................................... 19
Figura 6 – Consequências de uma compactação deficiente (Multiquip.Basic, 2004) .............. 22
Figura 7 – Placa vibratória usada na compactação de solos e misturas betuminosas
(Bomag, 2013) ........................................................................................................... 22
Figura 8 – Placa reversível usada para compactação (Bomag, 2013)........................................ 23
Figura 9 – Compactador vibratório duplo (Bomag, 2013) ......................................................... 23
Figura 10 – Compactação de solos com “saltitão” (Bomag, 2013) ........................................... 24
Figura 11 – Compactador vibratório tandem (Bomag, 2013) .................................................... 25
Figura 12 – Exemplo de determinação do coeficiente K2 .......................................................... 28
Figura 13 – Assentamento de tubagem em vala com nível freático abaixo do leito da
vala de acordo com a recomendação da empresa “Águas do Sado” (Águas
do Sado, s. d.)............................................................................................................. 30
Figura 14 – Cuidados a ter na compactação de solos no interior de valas de acordo com
a Fersil (Fersil, 2007) ................................................................................................ 31
Figura 15 – Reabilitação de pavimentos em betão betuminoso sobre base flexível após
instalação de infraestruturas (DPWT, 2003) ............................................................ 32
Figura 16 – Variação da massa volúmica seca sobre a altura da camada compactada
(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 34
Figura 17 – Definição da distância mínima a respeitar entre o compactador e a conduta
(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 35
Figura 18 – Caso tipo relativo a enchimento e reabilitação de valas sob pavimentos
(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 37
Figura 19 – Introdução da parte ativa do compactador em valas mais estreitas
(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 37
Figura 20 – Fendilhamento tipo pele de crocodilo após instalação de infraestruturas (Lee
e Lauter, 1999) ........................................................................................................... 38
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
x
Figura 21 – Perfil típico com valores da deflexão máxima na zona de influência das
valas (Lee e Lauter, 1999) .........................................................................................39
Figura 22 – Saturação do solo depois de colocada a primeira camada na vala (Kazemian
et al., 2010) .................................................................................................................40
Figura 23 – Estrutura de reabilitação do pavimento na zona da vala e localização da
geogrelha (Kazemian et al., 2010) ............................................................................40
Figura 24 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1100 (Kazemian
et al., 2010) .................................................................................................................41
Figura 25 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1500 (Kazemian
et al., 2010) .................................................................................................................41
Figura 26 – Pavimento reabilitado na zona da vala sem reforço (Kazemian et al., 2010) ........41
Figura 27 – Perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto
(Hidrossolo, 2006) ......................................................................................................43
Figura 28 – Equipamento de radiodeteção Subsite 750 Tracker (Sondagens Oeste, 2013) ......43
Figura 29 – Pormenor da colocação da tubagem (Sondagens Oeste, 2013) ..............................44
Figura 30 – Aparelho gamadensímetro (Tecnilab, 2013) ............................................................45
Figura 31 – Penetrómetro e exemplo de penetrograma obtido nesse equipamento
(Sedidrill, 2009; SETRA/LCPC, 1994) ....................................................................47
Figura 32 – Equipamento de controlo de compactação Dynaplaque (Lehmann + partner,
2013)............................................................................................................................47
Figura 33 – Deterioração das áreas do pavimento próximo à vala (Stuchi, 2005) ....................50
Figura 34 – Fendas longitudinais com o pavimento existente (Azambuja, 2009) .....................50
Figura 35 – Rotura do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) ...................................................50
Figura 36 – Fendilhamento por fadiga (Azambuja, 2009) ..........................................................50
Figura 37 – Assentamento do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005).......................................51
Figura 38 – Assentamento da repavimentação (Azambuja, 2009) .............................................51
Figura 39 – Elevação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) ...............................................51
Figura 40 – Elevação da repavimentação (Azambuja, 2009) ......................................................51
Figura 41 – Desagregação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) .......................................52
Figura 42 – Desagregação da repavimentação (Azambuja, 2009)..............................................52
Figura 43 – Caixas de visita com desnivelamento abaixo e acima do pavimento
existente (Azambuja, 2009) .......................................................................................52
Figura 44 – Localização do trecho em calçada de cubos de granito ...........................................54
Figura 45 – Revestimento em calçada de cubos de granito.........................................................54
Figura 46 – Localização do trecho em material betuminoso.......................................................55
Figura 47 – Revestimento em material betuminoso ....................................................................55
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
xi
Figura 48 – Abertura de vala para remoção das infraestruturas existentes ............................... 56
Figura 49 – Assentamento da tubagem em pó de pedra ............................................................. 57
Figura 50 – Fundo das valas rochoso ........................................................................................... 58
Figura 51 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis ................................. 58
Figura 52 – Compactação manual das laterais da tubagem ........................................................ 59
Figura 53 – Compactação da primeira camada de aterro............................................................ 59
Figura 54 – Colocação da fita sinalizadora ................................................................................. 60
Figura 55 – Aterro da segunda camada de solo........................................................................... 60
Figura 56 – Restos de canalização antiga colocados junto com o aterro ................................... 61
Figura 57 – Águas provenientes das tubagens antigas................................................................ 61
Figura 58 – Colocação da parte superior do aterro ..................................................................... 62
Figura 59 – Fecho total de vala para acesso a utentes ................................................................ 63
Figura 60 – Camada de brita no topo da vala .............................................................................. 63
Figura 61 – Assentamento de calçada de cubos em pé de pedra................................................ 64
Figura 62 – Estado final do pavimento após compactação......................................................... 64
Figura 63 – Marcação e corte da camada de desgaste betuminosa ............................................ 65
Figura 64 – Abertura de vala para colocação de infraestruturas ................................................ 66
Figura 65 – Limpeza do fundo da vala e assentamento da tubagem no próprio solo ............... 67
Figura 66 – Aterro com recurso à escavadora ............................................................................. 67
Figura 67 – Aterro da primeira camada diretamente do veículo de transporte ......................... 68
Figura 68 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis ................................. 68
Figura 69 – Compactação da primeira camada de aterro............................................................ 69
Figura 70 – Colocação da fita sinalizadora ................................................................................. 69
Figura 71 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso ao “saltitão” ................. 70
Figura 72 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso à escavadora ................ 71
Figura 73 – Colocação de “tout-venant” no topo da vala ........................................................... 71
Figura 74 – Compactação do “tout-venant” com recurso ao veículo de transporte de
materiais ..................................................................................................................... 72
Figura 75 – Aspeto final da obra antes da colocação da camada de desgaste betuminosa
final ............................................................................................................................. 72
Figura 76 – Deterioração das áreas do pavimento junto à vala .................................................. 73
Figura 77 – Abertura de caixa para reposição do pavimento ..................................................... 74
Figura 78 – Compactação do topo da “caixa” do pavimento com placa reversível .................. 74
Figura 79 – Corte das imperfeições no pavimento...................................................................... 75
Figura 80 – Impregnação de ligante betuminoso ........................................................................ 76
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
xii
Figura 81 – Colocação do betão betuminoso na parte dianteira da vala ....................................76
Figura 82 – Colocação do betão betuminoso na vala com recurso à mini-pá carregadora .......77
Figura 83 – Compactação do betão betuminoso com compactador tandem ..............................77
Figura 84 – Deflectómetro de Impacto (FWD) da Universidade do Minho ..............................79
Figura 85 – Ensaios realizados em ambos os sentidos no rodado esquerdo ..............................81
Figura 86 – Ensaios realizados em ambos os sentidos ................................................................82
Figura 87 – Localização dos pontos de ensaio no trecho em calçada de cubos .........................84
Figura 88 – Localização dos pontos de ensaio em cada sentido .................................................84
Figura 89 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Norte/Sul)..............86
Figura 90 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)..............88
Figura 91 – Valores médios das deflexões máximas antes e após intervenção em ambos
os sentidos ...................................................................................................................89
Figura 92 – Deflexões máximas após intervenção no pavimento em ambos os sentidos .........89
Figura 93 – Redes de saneamento e pluviais instaladas a diferentes cotas e com
diferentes materiais.....................................................................................................90
Figura 94 – Deflexões médias em todos os geofones (bacias de deflexão) antes e após
sofrer intervenção em ambos os sentidos ..................................................................90
Figura 95 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise de vários objetivos ........91
Figura 96 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº1 ..............91
Figura 97 – Localização dos pontos de ensaio em ambos os sentidos (Norte/Sul e
Sul/Norte) ....................................................................................................................92
Figura 98 – Deflexões máximas antes da intervenção em ambos os sentidos ...........................93
Figura 99 – Ensaio realizado num ponto singular em cima de vala transversal antiga .............94
Figura 100 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº2 ............95
Figura 101 – Deflexões máximas em ambos os sentidos após a nova intervenção no
pavimento ....................................................................................................................97
Figura 102 – Média das deflexões máximas antes e após sofrer intervenção em ambos
os sentidos ...................................................................................................................97
Figura 103 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido
Norte/Sul .....................................................................................................................98
Figura 104 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido
Sul/Norte .....................................................................................................................98
Figura 105 – Ensaio realizado sobre vala transversal antiga antes da intervenção no
pavimento ....................................................................................................................99
Figura 106 – Proximidade da nova vala em relação ao centro da via no sentido
Sul/Norte .................................................................................................................. 100
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
xiii
Figura 107 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº3 ......... 100
Figura 108 – Deflexões máximas sobre a vala e antes de sofrer intervenção (Sentido
Sul/Norte) ................................................................................................................. 101
Figura 109 – Bacias de deflexão médias dos ensaios realizados sobre a vala em
comparação com os ensaios realizados antes da nova intervenção (sentido
Sul/Norte) ................................................................................................................. 102
Figura 110 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº4 ......... 103
Figura 111 – Deflexões máximas medidas ao longo dum perfil transversal único antes e
após intervenção no pavimento .............................................................................. 104
Figura 112 – Deflexões transversais após intervenção no pavimento ..................................... 105
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
xv
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 – Adaptação da classificação unificada de solos (ASTM D 2487-85)
(Fernandes, 1994) ........................................................................................................ 6
Tabela 2 – Estados hídricos segundo a classificação de solos LCPC/SETRA ......................... 10
Tabela 3 – Classificação dos solos finos da classe A (LCPC/SETRA, 2000) .......................... 12
Tabela 4 – Condições a serem impostas para utilização de solos em aterro
(SETRA/LCPC, 2000) .............................................................................................. 13
Tabela 5 – Condições de utilização em aterro dos solos da subclasse A2h
(SETRA/LCPC, 2000) .............................................................................................. 14
Tabela 6 – Classificação e condições de utilização de solos segundo o caderno de
encargos EP (CE EP, 2009) ...................................................................................... 16
Tabela 7 – Classificação de solos do caderno de encargos BRISA (Ribeiro, 2008) ................ 16
Tabela 8 – Características dos ensaios Proctor normal e modificado (LNEC-E197, 1966) .... 21
Tabela 9 – Classificação LCPC/SETRA dos compactadores vibratórios (SETRA/LCPC,
1994) ........................................................................................................................... 25
Tabela 10 – Classificação LCPC/SETRA das placas vibratórias (SETRA/LCPC, 1994) ....... 25
Tabela 11 – Classificação LCPC/SETRA dos “saltitões” (SETRA/LCPC, 1994) ................... 26
Tabela 12 – Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de
densificação q3) (SETRA/LCPC, 1994) .................................................................. 27
Tabela 13 – Diferentes metodologias utilizadas em trabalhos de reabilitação de
pavimentos após abertura de valas (Boletim Municipal, 2005, 2007 e 2011;
RIVP-A, s.d.; RIVP-VNG, s.d.) ............................................................................... 30
Tabela 14 – Definição dos objetivos de densificação para o enchimento de valas
(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 34
Tabela 15 – Distância mínima a respeitar entre a canalização e a parte ativa do
compactador (SETRA/LCPC, 1994) ........................................................................ 35
Tabela 16 – Classe e espessura dos materiais na zona q3 (SETRA/LCPC, 1994) ................... 35
Tabela 17 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação
(Branco et al., 2008) .................................................................................................. 49
Tabela 18 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul .......................... 85
Tabela 19 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul ............................. 85
Tabela 20 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte .......................... 87
Tabela 21 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte ............................. 87
Tabela 22 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul (já
anteriormente intervencionado) ................................................................................ 92
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
xvi
Tabela 23 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte ...........................93
Tabela 24 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados em cima da vala
antiga já existente (sentido Norte/Sul) ......................................................................94
Tabela 25 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados fora da área da vala
antiga já existente (sentido Norte/Sul) ......................................................................95
Tabela 26 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul ..............................96
Tabela 27 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte ..............................96
Tabela 28 – Deflexões registadas em ensaios realizados diretamente sobre a nova vala ...... 101
Tabela 29 – Deflexões transversais antes da intervenção......................................................... 104
Tabela 30 – Deflexões transversais após intervenção .............................................................. 104
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
1
1. INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento
A pavimentação rodoviária assume nos dias de hoje um papel de extrema importância na vida
de qualquer cidadão na medida em que proporciona uma qualidade de circulação que se
traduz em conforto e segurança para os utentes da via. A pavimentação rodoviária deve então
ser dimensionada tendo em conta as condições climáticas e as ações de tráfego esperadas para
o efeito, para aumentar a durabilidade do pavimento.
Assim, a um pavimento devem exigir-se dois tipos de qualidades: a qualidade funcional e a
qualidade estrutural. A primeira relacionada com as exigências dos utentes – conforto e
segurança de circulação – e a segunda relacionada com a capacidade do pavimento para
suportar as cargas dos veículos sem sofrer alterações para além de determinados valores
limite, os quais colocariam em causa a garantia da qualidade funcional, aquela que é captada
pelos utentes rodoviários (Branco et al., 2008). Uma execução de pavimentos com boa
qualidade não só garante os parâmetros assinalados, como retarda ações de conservação no
pavimento e até no próprio veículo.
Contudo, e entrando um pouco mais na temática do trabalho, as obras de reabilitação dos
pavimentos em vias urbanas após a abertura de valas para instalação de infraestruturas não
são, habitualmente, executadas de forma a respeitar qualquer tipo de norma, caderno de
encargos, ou regulamentação para o efeito. Este tipo de obras, hoje em dia, são indispensáveis
para o normal funcionamento de qualquer cidade, e normalmente só são executadas (muitas
vezes de forma deficiente) após a execução da pavimentação, provocando desta forma uma
diminuição considerável tanto na qualidade funcional, como na qualidade estrutural do
pavimento. Uma deficiente execução neste tipo de obras irá ter consequências não só na zona
intervencionada mas também no resto do pavimento, muitas vezes devido à descompressão
causada por um menor nível de compactação dos solos após abertura das valas neste tipo de
obras de infraestruturas, causando desconforto, insegurança e até diminuição da própria
capacidade estrutural.
A experiência diz que quando estes trabalhos são executados sem atender a materiais e
processos adequados, a plataforma dos pavimentos à superfície sofrem deformações e
abatimentos, designadamente em zonas de circulação viária e pedonal, das quais podem
resultar para quem circula e para os organismos competentes elevados custos de
conservação/exploração. Podem ainda em alguns casos causar danos nas infraestruturas
instaladas, especialmente redes de drenagem, abastecimento de água e gás, dos quais
resultam, habitualmente, prejuízos para particulares, empresas públicas e privadas.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
2
Assim, a pavimentação após instalação de infraestruturas deve respeitar determinados
critérios relacionados com os materiais ou com os processos construtivos, como o tipo de
solo, equipamentos de compactação a utilizar, controlo do teor em água, tipo de materiais a
utilizar nas camadas e respetivas espessuras, entre outros. O controlo da qualidade estrutural
dos pavimentos construídos após instalação de infraestruturas é assim fundamental para se
garantir condições de circulação adequadas em diversas vias urbanas que têm sido
intervencionadas nos últimos anos para garantir melhor qualidade de circulação às
populações. Compreende-se desta forma a pertinência e atualidade deste trabalho.
1.2. Objetivos
O objetivo deste trabalho passa por reunir um conjunto de informação construtiva sobre
técnicas de pavimentação após instalação de infraestruturas através de uma intensa pesquisa
bibliográfica, assim como analisar através de estudos de campo quais as metodologias
construtivas utlizadas e qual a repercussão que as mesmas irão proporcionar ao nível da
capacidade de carga na zona intervencionada.
Para além disso, pretende-se também perceber até que ponto os ensaios de capacidade de
carga podem ser utilizados no controlo de qualidade deste tipo de intervenções, uma vez que
os mesmos se traduziriam numa ferramenta útil para apoio à fiscalização para um controlo
mais apertado em obras consideradas “não visíveis”. Sobretudo, este tipo de ensaios
tornar-se-iam numa ferramenta de grande interesse para os organismos municipais, dando um
contributo para a melhoria da regulamentação já implementada, prolongando deste modo o
tempo da primeira intervenção para reparações e, consequentemente, aumentando a vida útil
dos pavimentos onde se efetuem este tipo de instalações.
1.3. Organização da dissertação
Esta dissertação encontra-se dividida em cinco capítulos e vários subcapítulos, sendo que
neste primeiro capítulo faz-se o enquadramento e definem-se os objetivos pretendidos, além
de se apresentar de forma resumida o conteúdo do documento.
No capítulo 2, mais extenso, é feita uma análise bibliográfica do tema em estudo, com
informação sobre os materiais, métodos construtivos e principais degradações associadas a
este tipo de obras de instalação de infraestruturas em valas abertas em vias rodoviárias. Essa
informação apresenta-se dividida em vários subcapítulos, tais como:
As principais classificações de solos em material de aterro a nível nacional e
internacional, uma vez que existe uma enorme diferença de comportamento
apresentada pelos diversos solos quando sujeitos às mais variadas solicitações
previstas para diferentes tipos de obras no ramo da engenharia civil.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
3
A importância da compactação do solo para um adequado desempenho funcional e
estrutural de um pavimento, principalmente no que diz respeito a obras de
infraestruturas e todas as especificidades que a compõem, assim como o tipo de
equipamentos mais adequados para a realização desses trabalhos.
As metodologias construtivas utilizadas, no que se refere a obras de pavimentação
após instalação de infraestruturas, tanto a nível nacional como internacional, uma vez
que este tipo de trabalhos ocorre em circunstâncias especiais, pois as secções das valas
normalmente não permitem a utilização dos meios e metodologias usualmente
empregue nos trabalhos de compactação de aterros mais corrente.
Uma síntese das técnicas de controlo utilizadas ao nível da compactação no que se
refere a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas assim como das
patologias associadas à falta de controlo de qualidade em obra. Nesse sentido serão
abordados alguns dos ensaios que podem ser efetuados para controlo da compactação
uma vez que grande parte das patologias que surgem após conclusão deste tipo de
obras deriva de problemas estruturais ligados à deficiente compactação.
No capítulo 3 é apresentado todo o trabalho de campo efetuado, desde a descrição dos trechos
estuados e das metodologias utilizadas nas obras em estudo para reabilitação do pavimento, à
descrição do método de ensaio utilizado ao nível da caracterização estrutural do pavimento,
assim como aos objetivos pretendidos com esses mesmos ensaios para cada trecho analisado.
No capítulo 4 são apresentados os resultados e a discussão dos mesmos relativos aos ensaios
realizados em ambas as obras, trecho em calçada de cubos e trecho em betuminoso, com base
nos ensaios de carga efetuados por um equipamento de ensaio não destrutivo, disponível no
Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho, fundamental para análise do
comportamento dos pavimentos, o defletómetro de Impacto (FWD).
Por último, no capítulo 5 é apresentada a conclusão de todo o trabalho que originou esta
Dissertação.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
5
2. ESTADO DA ARTE
2.1. Classificação de solos para aterros
2.1.1. Introdução
O solo é composto por grãos de materiais de diversos tamanhos e formas, eventualmente com
material orgânico, água e gases (TAI, 1978). A palavra solo pode ter variadíssimos
significados dentro das diferentes classes profissionais relacionadas com este material. O
vocabulário de Estradas e Aeródromos (LNEC) define solo como o “conjunto natural de
partículas minerais que podem ser separadas por agitação na água; os vazios entre as
partículas contêm água e ar, separada ou conjuntamente” (Fernandes, 1994).
Em seguida serão apresentadas as principais classificações de solos utilizadas a nível nacional
e internacional, uma vez que no ramo da Engenharia Civil existe uma enorme diferença de
comportamento dos diversos tipos de solos quando sujeitos às mais variadas solicitações.
A adequabilidade dos vários sistemas de classificação de solos continua a ser discutida, visto
que alguns solos apresentam uma certa dificuldade na sua classificação. Ou seja, pode ocorrer
que solos com índices próximos dos limites se classifiquem em grupos distintos, embora
possam ter comportamentos mais semelhantes do que de outros solos de um mesmo grupo de
classificação (Sória, 1985).
No entanto, quando se estuda um tipo de solo, este deve ser entendido por todos, ou seja, é
necessário que exista um sistema de classificação de solos. De facto, a classificação deve
permitir que, através da classe do solo, o Engenheiro possa correlacionar o comportamento do
material em questão com o de outros solos já conhecidos podendo, desta maneira, prever o
comportamento do solo na obra (Sória, 1985).
Assim, na construção de um determinado aterro podem ser utilizados os melhores meios de
produção e mão-de-obra altamente qualificada, mas se o material de aterro não for bem
caracterizado e não existir nenhuma preocupação com o estado hídrico do mesmo, haverá
uma grande probabilidade de ocorrência de patologias posteriores à construção como é o caso
dos assentamentos dos pavimentos, nomeadamente após instalação de infraestruturas.
2.1.2. Classificação de solos Americana (ASTM e AASHTO)
Um dos sistemas de classificação de solos mais comum foi estabelecido nos Estados Unidos
da América e é chamado de Sistema de Classificação Unificada de Solos (USCS). Este
sistema está dividido em quinze grupos identificados por nome e símbolos das letras. Este
sistema de classificação, fundamentado na determinação de parâmetros relacionados com a
granulometria e limites de Atterberg, foi elaborado inicialmente pelo Professor Casagrande,
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
6
em 1947. Este sistema de classificação (Tabela 1) destina-se a orientar a utilização dos solos
como materiais de aterro (em estradas, aeródromos, barragens de terra, entre outros), e
divide-se inicialmente em 4 grandes grupos: (1) Solos grossos (cascalho e areia); (2) Solos
finos (silte e argila); (3) Solos orgânicos; e (4) Turfa (Fernandes, 1994).
Tabela 1 – Adaptação da classificação unificada de solos (ASTM D 2487-85) (Fernandes, 1994)
Critérios para designação dos símbolos e nome dos grupos utilizando
ensaios de laboratório
Classificação do solo
Símbolo do
grupo Nome do grupo
So
los
Gro
sso
s %
ret
ida
no
#2
00
>5
0%
Cascalho
% cascalho
superior a %
areia
%finos<5 Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 GW Cascalho bem graduado
Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] GP Cascalho mal graduado
5≤%finos≤12
Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e
finos ML ou MH GW–GM
Cascalho bem graduado
com silte
Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e
finos CL ou CH ou CL-ML GW–GC
Cascalho bem graduado com argila ou argila siltosa
Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] e
finos ML ou MH GP–GM
Cascalho mal graduado
com silte
Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] e
finos CL, CH ou CL-ML GP–GC
Cascalho mal graduado
com argila ou argila siltosa
finos ML ou MH GM Cascalho siltoso
%finos>12 finos CL ou CH GC Cascalho argiloso
finos CL-ML GC–GM Cascalho argilo-siltoso
Areia
% areia inferior ou igual à %
cascalho
%finos<5 Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 SW Areia bem graduada
Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] SP Areia mal graduada
5≤%finos≤12
Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e finos ML ou MH
SW–SM Areia bem graduada com silte
Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e
finos CL ou CH ou CL-ML SW–SC
Areia bem graduada com
argila ou com argila siltosa
Cu≤4 e/ou (Cc<1 ou Cc>3) e
finos ML ou MH SP–SM
Areia mal graduada com
silte
Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] e
finos CL ou CH ou CL-ML SP–SC
Areia mal graduada com
argila ou argila siltosa
finos CL ou CH SC Areia argilosa
%finos>12 finos ML ou MH SM Areia siltosa
finos CL-ML SC - SM Areia argilo-siltosa
Solo
s F
inos
% r
etid
a n
o #
200
≤50
%
Inorgânicos
superior ou
igual a 0,75
Siltes e Argilas wL<50%
IP>7 e situa-se na linha A ou
acima CL Argila magra
4≤IP≤ 7 e situa-se na linha A
ou acima CL - ML Argila siltosa
IP<4 ou situa-se abaixo da
linha A ML Silte
Siltes e Argilas wL≥50%
IP>7 e situa-se na linha A ou
acima CH Argila gorda
4≤IP≤ 7 e situa-se na linha A
ou acima CH–MH Argila gorda siltosa
IP<4 ou situa-se abaixo da
linha A MH Silte elástico
Orgânicos
inferior a 0,75
Siltes e Argilas wL<50%
OL Silte orgânico
Siltes e Argilas wL≥50%
OH Argila orgânica
Solos
altamente
orgânicos
Principalmente matéria orgânica: cor
escura e odor orgânico Pt Turfa
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
7
Já o sistema de classificação AASHTO (American Association of State Highway and
Transportation Officials), desenvolvido nos Estados Unidos da América, destina-se mais
especificamente à construção de estradas (CP, 2007). Entre 1927 e 1929 foi desenvolvida a
classificação do United States Bureau of Public Road (PR-29) a partir de estudos realizados
para uso de solos na construção de rodovias secundárias. Durante vários anos o sistema sofreu
várias atualizações, mas é em 1942 que ganha forma o sistema atual de classificação de solos
para utilização em estradas da AASHTO (Krebs et al., 1971).
O sistema de classificação AASHTO não classifica os solos por tipo, mas simplesmente os
divide em sete grupos principais que se estendem de A-1 a A-7. Os solos altamente orgânicos
são classificados visualmente e enquadrados num grupo A8. Os solos com melhores
características são classificados de A1 e os mais pobres de A7. Embora a classificação
AASHTO divida o solo em material granular e material silto-argiloso, a distinção é menos
clara do que a existente no sistema unificado (ASTM).
Os solos dentro de cada grupo ou subgrupo são ainda avaliados de acordo com o seu índice de
grupo (IG), o qual é calculado por intermédio de uma fórmula empírica (Machado, 2002). O
IG é determinado com a Equação 1, onde as letras A e B são percentagens de solo que passam
no #200, LL é o limite de liquidez e IP é o índice de plasticidade.
IG = (A - 35)×[0,20 + 0,005×(LL - 40)] + 0,01×(B - 15)×(IP - 10) (1)
A classificação AASHTO enquadra os solos em grupos com denominações A1 a A3 (solos
grossos) e A4 a A7 (solos finos). Existem ainda subgrupos para esses grupos e o índice de
grupo, cujo valor varia de 0 a 20. O IG deve ser apresentado entre parênteses ao lado da
classificação e, quanto maior seu valor, pior será o solo comparado a outro dentro do mesmo
grupo (Lodi, 1998). Assim, um solo A4 (8) será pior do que um solo A4 (5).
A classificação é feita inicialmente pela verificação da quantidade de solo que passa no #200.
Aqui considera-se o material grosso como aquele com menos de 35% passados neste peneiro,
sendo os solos finos os restantes. Os esquemas apresentados na Figura 1 ajudam a classificar
o solo, seguindo-se os passos indicados da esquerda para a direita (Lodi, 1998).
2.1.3. Classificação de solos Francesa (LCPC/SETRA)
Em 1976 foi criada a 1ª edição da “Recommendation pour les terrasements routiers”, cuja
função era servir os engenheiros na resolução de problemas no que dizia respeito à construção
de aterros e leitos de pavimento, e que se apoiava sobre os parâmetros de identificação e de
comportamento tidos como os mais representativos para essas funções. Esta classificação
torna-se então mais prudente uma vez que visa certos aspetos como o estado hídrico dos solos
sensíveis à água, o caracter evolutivo de certos materiais rochosos e também a dimensão
máxima dos elementos maiores que se encontram no solo.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
8
Figura 1 – Fluxogramas para a classificação AASHTO de solos (Machado, 2002)
Passados 15 anos de experiencia na aplicação da “Recommendation pour les terrasements
routiers” foi realizada uma revisão ao mesmo, dando origem a um novo documento. O novo
documento inspira-se essencialmente no documento original e compreende 4 objetivos
(SETRA/LCPC, 2000):
Estabelecer uma classificação específica dos solos, definindo diferentes classes, sendo
cada uma constituída por solos com comportamento suficientemente similar para que
se justifique a mesma maneira de colocação em aterro ou leito de pavimento.
Formulação do modo de colocação em obra tendo em conta o tipo de solo e a respetiva
utilização: aterro ou leito do pavimento.
A tradução em termos quantitativos, diretamente utilizáveis, das maneiras de executar
a compactação em aterros e leitos do pavimento.
Os procedimentos e técnicas de controlo apropriadas à realização de aterros e leitos de
pavimento.
Os parâmetros da classificação dos solos LCPC/SETRA agrupam-se em três categorias:
Parâmetros de natureza;
Parâmetros de comportamento mecânico;
Parâmetros de estado.
SOLOS GROSSOS
35% ou menos passam no #200
Menos que 25% passam no #200
Passados no #40
< 50%
Passados no #200 < 15%
Passados no #40 < 30%
Passados no #10 < 50%
IP < 6%
A-1-a
Passados no #200 < 25%
Passados no #40 < 50%
IP < 6%
A-1-b
Passados no #40
≥ 50%
Passados no #200 < 10%
NP
A-3
Menos que 35% passam no #200
Silte
IP ≤ 10%
LL ≤ 40%
A-2-4
LL ≥ 41%
A-2-5
Argila
IP ≥ 11%
LL ≤ 40%
A-2-6
LL ≥ 41%
A-2-7
SOLOS SILTO-ARGILOSOS
35% ou mais passam no #200
Silte
IP ≤ 10%
LL ≤ 40%
A-4
LL ≥ 41%
A-5
Argila
IP ≥ 11%
LL ≤ 40%
A-6
LL ≥ 41%
IP ≤ (LL-30)
LL ≥ 30%
A-7-5
IP ≥ (LL-30)
LP ≤ 30%
A-7-6
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
9
Os parâmetros de natureza dizem respeito às características intrínsecas do solo que não
variam, ou variam pouco com o tempo e com as próprias manipulações no decorrer da obra.
Estas características são a granulometria e a argilosidade.
No que diz respeito à granulometria, o Dmax é a dimensão máxima dos maiores elementos
contidos no solo. Os limites considerados para avaliar a granulometria são os seguintes:
A dimensão 50 mm distingue solos finos ou arenosos com cascalho de solos grossos.
O peneiro de 0,080 mm (nº 200) distingue os solos ricos em finos e avalia a sua
sensibilidade à água. Os limites considerados são:
o 35% é o limite além do qual o comportamento do solo pode ser considerado
como dependente da fração fina
o 12% é o limite convencional que permite estabelecer uma distinção entre os
materiais arenosos e com cascalho, pobre ou rico em finos.
O peneiro de 2 mm distingue as areias dos cascalhos, cujos limites são:
o 70% é o limite além do qual os solos devem ser considerados areia e abaixo
deste valor são considerados cascalho.
Para a caracterização da argilosidade dos solos o parâmetro mais utilizado é o Índice de
Plasticidade (IP), mas também pode ser caracterizada através do valor do azul-de-metileno
(VBS). O IP é tanto mais fiável quanto maior for a fração 0-400µm contida no solo e a sua
argilosidade. A interpretação do IP é simples para valores superiores a 50% desta fração e
valores do IP superiores a 12, mas é mais difícil quando esta proporção está abaixo de 35% e
o valor do IP abaixo de 7. Os limites superiores do IP considerados são 12 para solos pouco
argilosos, 25 para solos medianamente argilosos e 40 para solos argilosos e muito argilosos.
O ensaio VBS representa a quantidade de azul-de-metileno que se pode adsorver sobre as
superfícies internas e externas das partículas do solo, e exprime-se em gramas deste material
por 100 gramas de solo. Este tipo de ensaio é utilizado no controlo da qualidade dos materiais
sendo um método simples, económico e eficaz de avaliar o estado de limpeza de um
agregado, permitindo estimar a quantidade e tipo de argilas presentes na sua fração fina
(Branco, 1996). Os limites de VBS considerados são:
0,1 - Até este valor considera-se que o solo é insensível à água.
0,2 - Acima deste valor o solo apresenta alguma sensibilidade à água.
1,5 - Limite que distingue solos arenosos-siltosos dos solos arenosos argilosos.
2,0 - Limite que distingue solos siltosos pouco plásticos dos solos arenosos argilosos.
6,0 - Limite que distingue solos siltosos dos solos argilosos.
8,0 - Limite que distingue os solos argilosos dos muito argilosos.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
10
Os parâmetros de comportamento mecânico só são considerados na utilização dos solos em
leitos do pavimento. Distinguem materiais de fração granular suscetível de resistir ao trafego
daqueles que correm o risco de se fragmentar formando desta forma um solo maioritariamente
de finos. Os parâmetros de comportamento a considerar são o Coeficiente de Los Angeles
(LA) e o Micro-Deval em presença da água (MDE), medidos sobre a fração 10/14, e o
Coeficiente de Fragilidade das Areias (FS), medido sobre a fração 0-1 ou 0-2 mm. Os limites
considerados são de 45 para os valores de LA e MDE e 60 para valores de FS.
Por último, os parâmetros de estado não dizem respeito diretamente ao solo mas sim ao
ambiente no qual se encontra. A classificação do estado hídrico do solo proporcionado por
esta classificação ganha assim vantagem em relação às outras uma vez que a sua importância
é extrema no que diz respeito a problemas de aterros e leitos de pavimento. Esta classificação
proporciona então 5 estados representados na Tabela 2.
Tabela 2 – Estados hídricos segundo a classificação de solos LCPC/SETRA
Ts s m h th
Estado muito seco Estado seco Estado de
humidade média Estado húmido
Estado muito húmido
De entre os vários estados, aqueles que não permitem em geral a utilização do solo em
condições técnico-económicas adequadas são o estado muito seco (ts) e o estado muito
húmido (th). Já o estado de humidade média é aquele com a humidade adequada, ou seja, os
problemas são mínimos na colocação em obra.
Os parâmetros utilizados para caracterizar o estado hídrico são:
O valor do teor em humidade natural (Wn) da fração 0-20 mm relativamente ao valor
ótimo determinado no ensaio de Proctor normal (Wopn);
O valor do teor em humidade natural (Wn) relativamente aos valores dos limites de
Atterberg (WL e Wp), que se exprimem pelo índice de consistência (Ic);
O índice de capacidade de suporte imediata (IPI) que exprime o valor do CBR
imediato. O IPI apenas tem significado para caracterizar os estados h e th uma vez que
traduz a capacidade do solo para a traficabilidade das máquinas.
Para uma classificação fácil e rigorosa dos solos através dos parâmetros atrás descritos será
efetuada de seguida uma breve descrição dessa classificação para solos com dimensão
máxima inferior ou igual a 50 mm e para solos com dimensão máxima superior a 50 mm.
Para classificar um solo com Dmáx inferior ou igual a 50 mm é necessário recorrer a alguns
dos seus parâmetros de natureza, mas também a um parâmetro de estado. Em relação aos
parâmetros de natureza é necessário conhecer a percentagem de passados no peneiro nº 200
ou n º10, assim como o valor do índice de plasticidade (IP) ou do azul-de-metileno (VBS).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
11
No que diz respeito aos parâmetros de estado é necessário conhecer o teor de humidade
natural do solo (Wn) da fração 0-20 em relação ao teor de humidade ótimo retirado através do
ensaio Proctor Normal. A classificação rápida dos solos com dimensão inferior a 50 mm (A1,
A2, A3, A4, B1,B2,B3, B4,B5,B6, D1 e D2) é assim efetuada através da Figura 2.
Figura 2 – Classificação de solos com dimensão máxima inferior ou igual a 50 mm (LCPC/SETRA)
(SETRA/LCPC, 2000)
O peneiro nº 200 é usado para classificar os solos A1, A2, A3, A4, B5 e B6, enquanto o
peneiro nº 10 permite classificar os solos B1, B2, B3, B4, D1 e D2. Recorre-se ao peneiro
nº 10 quando a percentagem de passados no peneiro nº 200 é inferior a 12, pois para cada
intervalo do IP e do VBS existem dois tipos de solo.
Quando se classifica um solo com Dmáx superior a 50 mm também é necessário recorrer aos
seus parâmetros de natureza e de estado. A classificação rápida dos solos com dimensão
superior a 50 mm (D3, D4,C1 ou C2) é assim efetuada através da Figura 3.
Figura 3 – Classificação de solos com dimensão máxima superior a 50 mm (LCPC/SETRA)
(SETRA/LCPC, 2000)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
12
A título de exemplo, na tabela 3 é possível verificar através dos parâmetros atrás descritos
como se procede à classificação de solos segundo o manual LCPC/SETRA, embora esta
tabela diga respeito somente aos solos finos, classificados como sendo da classe A.
Tabela 3 – Classificação dos solos finos da classe A (LCPC/SETRA, 2000)
Classificação pela natureza Caracterização pelo estado
Parâmetros
de 1º grau
Parâmetros
de 2º grau
Subclasse
(natureza) Parâmetros a considerar
Subclasse
(estado)
Dmax ≤ 50mm
e
passados no
peneiro
80μm > 35%
VBS ≤ 2,5
IP ≤ 12
A1 Siltes e areias
pouco plásticos
IPI ≤ 3 ; wN ≥ 1,25 wOPN A1th
3 < IPI ≤ 8 ; 1,10 wOPN ≤ wN < 1,25 wOPN A1h
8 < IPI ≤ 25 ; 0,9 wOPN ≤ wN < 1,10 wOPN A1m
0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A1s
wN < 0,7 wOPN A1ts
12 < IP ≤ 25
2,5 < VBS ≤ 6
A2 Areais
argilosas; siltes;
argilas pouco
plásticas
IPI ≤ 2 ; IC ≤ 0,9 ; wN ≥ 1,3 wOPN A2th
2 < IPI ≤ 5 ; 0,9 < IC ≤ 1,05 ;
1,1 wOPN ≤ wN < 1,3 wOPN A2h
5 < IPI ≤ 15 ; 1,05 < IC ≤ 1,2 ;
0,9 wOPN ≤ wN < 1,1 wOPN A2m
1,2 < IC ≤ 1,4 ; 0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A2s
IC > 1,4 ; wN < 0,7 wOPN A2ts
25 < IP ≤ 40
6 < VBS ≤ 8
A3 Argilas, siltes
muito plásticos
IPI ≤ 1 ; IC ≤ 0,8 ; wN ≥ 1,4 wOPN A3th
1 < IPI ≤ 3 ; 0,8 < IC ≤ 1 ;
1,2 wOPN ≤ wN < 1,4 wOPN A3h
3 < IPI ≤ 10 ; 1 < IC ≤ 1,15 ;
0,9 wOPN ≤ wN < 1,2 wOPN A3m
1,15 < IC ≤ 1,3 ; 0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A3s
IC > 1,3 ; wN < 0,7 wOPN A3ts
IP > 40
VBS > 8
A4 Argilas muito
plásticas
Valores limite dos parâmetros de estado a
definir após estudo específico
A4th
A4h
A4m
A4s
Já no caso da caracterização de materiais rochosos, tendo em vista o seu emprego em aterros
ou leitos do pavimento, será necessário o geotécnico proceder a duas fases:
A primeira etapa consiste em identificar a natureza petrográfica da rocha, apoiando-se
principalmente, na documentação e na reflexão geológica. Esta identificação fornece
informações de ordem qualitativa sobre as características da rocha e do seu
comportamento previsível.
A segunda etapa visa precisar como o material se vai comportar ao longo das
sucessivas fases de extração, carga, espalhamento, compactação, sob a circulação de
veículos pesados e sob a chuva, e se há risco de ainda evoluir quando a obra estiver
em serviço, sob a ação das tensões mecânicas da água e do gelo.
Assim, os parâmetros a ter em conta na classificação de materiais rochosos são
principalmente os parâmetros de estado e o comportamento mecânico.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
13
Após a classificação dos solos torna-se de extrema importância respeitar as condições de
utilização dos mesmos em aterro, visando a qualidade técnica tendo em conta os
equipamentos de execução atuais e as práticas habituais, assim como os custos médios das
diferentes técnicas e métodos utilizados atualmente em países industrializados.
Para o devido estudo das condições gerais de utilização dos solos em aterro (Tabla 4) é muito
importante conhecer as condições meteorológicas presentes no momento de aplicação do solo.
Tabela 4 – Condições a serem impostas para utilização de solos em aterro (SETRA/LCPC, 2000)
Rubrica Código Condições de utilização
E - Extração
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Extração em camadas (0,1 a 0,3 m)
2 Extração frontal (para uma frente de altura >1 a 2 m)
G – Ação sobre a
granulometria
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Eliminação dos elementos > 800 mm
2 Eliminação dos elementos > 250 mm
3 Fragmentação complementar após extração
W – Ação sobre o
teor em água
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Redução do teor em água por arejamento
2 Secagem por colocação em depósito provisório
3 Rega para manter o estado
4 Humidificação para mudar o estado
T -Tratamento
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Tratamento com um reagente ou um aditivo adaptado
2 Tratamento com cal simples
R - Espalhamento
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Camadas finas (0,2 a 0,3 m)
2 Camadas médias (0,3 a 0,5 m)
C - Compactação
1 Compactação intensa
2 Compactação média
3 Compactação fraca
H – Altura dos
aterros
0 Nenhuma condição particular a recomendar
1 Aterro de fraca altura (≤ 5 m)
2 Aterro de altura média (≤ 10 m)
Segundo o manual LCPC/SETRA, após a classificação do solo e com o conhecimento das
condições meteorológicas no momento da sua aplicação é possível avaliar as condições de
utilização desse solo em aterros. Na Tabela 5 exemplifica-se as condições a aplicar a um solo
classificado como A2h em função das condições climatéricas.
2.1.4. Classificação de solos em Portugal
Em Portugal esta classificação é feita com base nos documentos ou especificações de
entidades de referência a nível nacional, tais como as especificações do Laboratório Nacional
de Engenharia Civil, caderno de encargos das Estradas de Portugal e da BRISA, entre outros,
fornecendo informação dos materiais adequados para aterro assim como a sua classificação.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
14
Tabela 5 – Condições de utilização em aterro dos solos da subclasse A2h (SETRA/LCPC, 2000)
Solo Observações
gerais
Condições
climatéricas Condições de utilização em aterro
Código
E G W T R C H
A2h
Estes solos são
difíceis de colocar
em obra devido à
reduzida capacidade de
carga.
A colocação em
depósito
provisório
e a drenagem
prévia
não são habituais
em climas médios.
+ Chuva fraca Situação que não permite a colocação em
aterro com a garantia de qualidade suficiente NÃO
=
Sem chuva
nem
evaporação
importante
Solução 1: tratamento T: tratamento ao
calor C: compactação ligeira 0 0 0 2 0 2 0
Solução 2: utilização no estado C: compactação ligeira
H: aterro de reduzida altura (< 5m)
0 0 0 0 0 3 1
- evaporação
importante
Solução 1: arejamento E: execução em camadas
W: redução do teor em água por arejamento
R: camadas finas
C: compactação média
H: aterro de altura média (< 10m)
1 0 1 0 1 2 2
Solução 1: tratamento T: tratamento ao calor
C: compactação média
0 0 0 2 0 2 0
O Laboratório Nacional de Engenharia Civil classifica os solos para fins rodoviários pela
especificação E240 “Solos. Classificação para fins rodoviários”, a qual se divide em sete
grupos distintos através de ensaios de caracterização, análise granulométrica e limites de
consistência.
Esta classificação compreende dois grandes grupos de solos: um deles que diz respeito aos
materiais granulares (A-1, A-2, A-3); e outro respeitante a materiais silto-argilosos (A-4, A-5,
A-6, A-7). Estes grupos distinguem-se pela percentagem de materiais passados no peneiro
0,074 mm (nº 200). Os materiais são granulares quando 35% ou menos de partículas passam
no peneiro nº 200 e silto-argilosos quando mais de 35% de partículas passam no peneiro
n º200 (LNEC-E240, 1970).
Esta classificação baseia-se na classificação AASHTO e, como tal, para se classificar de
forma adequada o solo é necessário recorrer à granulometria a argilosidade do material (limite
de liquidez e índice de plasticidade).
Dentro dos sete grupos da especificação E240 existem ainda subgrupos que se podem
distinguir pelo índice de grupo (IG), que é um número inteiro que varia de 0 a 20.
O caderno de encargos da EP (CE EP, 2009) já é mais rigoroso e contem informação
relevante no que diz respeito à classificação de solos e ao seu emprego em aterros e baseia-se
na classificação unificada de solos.
Para satisfazer às exigências de estabilidade quase imediatas dos aterros, os materiais
utilizados devem ter características geotécnicas que permitam atingir, logo após a sua
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15
colocação em obra, as resistências, em particular mecânicas, que garantam esta exigência. Isto
pressupõe que eles possam ser corretamente espalhados e compactados, sendo que:
É necessário que a dimensão máxima (Dmáx) dos seus elementos permita o
nivelamento das camadas e que a sua espessura seja compatível com a potência dos
cilindros utilizados;
O respetivo teor em água natural (Wnat) seja adequado às condições de colocação em
obra.
Os solos ou materiais a utilizar deverão estar isentos de ramos, folhas, troncos, raízes,
ervas, lixo ou quaisquer detritos orgânicos.
A dimensão máxima dos elementos dos materiais a aplicar será, em regra, não superior
a 2/3 da espessura da camada, uma vez compactada.
A possível utilização dos diversos tipos de solos em função da zona do aterro em que irão ser
aplicados deverá obedecer às seguintes regras gerais (Tabela 6), baseadas na classificação
unificada de solos, contida na especificação ASTM D 2487.
A utilização dos diversos tipos de solos no seu estado natural, em função da zona do aterro em
que irão ser aplicados, deverá obedecer às seguintes regras gerais:
Na Parte Inferior dos Aterros (PIA), devem, de preferência, ser utilizados solos pouco
sensíveis à água, pertencentes às classes S2, S3, S4 e S5 previstas na Tabela 6. Sempre
que os aterros se localizem em zonas muito húmidas ou inundáveis, ou integrem
camadas drenantes, estas e/ou a PIA devem ser construídas com materiais com menos
de 5% passados no peneiro 0,074 mm (nº 200);
No Corpo dos aterros podem ser utilizados os solos de pior qualidade;
Não é permitida a utilização de materiais rochosos (enrocamento) para conclusão da
construção de terraplenos, e é proibido o recurso a técnicas do tipo sandwich
(utilização de materiais diferentes alternadamente e de forma contínua) de modo a
poder garantir-se um comportamento uniforme e contínuo do aterro;
Na Parte Superior dos Aterros, numa espessura entre 40 a 85 cm, devem utilizar-se os
solos com melhores características geotécnicas. De preferência, aqueles materiais
devem satisfazer simultaneamente as classes S2, S3, S4 e S5 da Tabela 6
anteriormente apresentada e os grupos A-1, A-2 e A-3 da classificação rodoviária.
Por último, ao analisar o caderno de encargos da brisa no que se refere à classificação de
solos, verifica-se que este é bastante simples e prático de se utilizar, classificando os solos em
quatro grupos distintos: solos selecionados; solos adequados; solos toleráveis; e solos
inadequados (como se verifica na Tabela 7).
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16
Tabela 6 – Classificação e condições de utilização de solos segundo o caderno de encargos EP (CE
EP, 2009)
Classe CBR
(%)
Tipo de
solo Descrição
Reutilização
PIA Corpo PSA
S 0
OL
Siltes orgânicos e siltes argilosos orgânicos de
baixa plasticidade N N N
< 3
OH Argilas orgânicas de plasticidade média a elevada;
Siltes orgânicos N P N
CH Argilas inorgânicas de plasticidade elevada;
Argilas gordas N P N
MH
Siltes inorgânicos;
Areias finas micáceas;
Siltes micáceos
N P N
S 1
≥ 3
e
< 5
OL Idem N S N
OH Idem N S N
CH Idem N S N
MH Idem N S N
S 2
≥ 5
e
< 10
CH Idem N S N
MH Idem N S N
CL
Argilas inorgânicas de plasticidade baixa a média;
Argilas com seixos, argilas arenosas.
Argilas siltosas e argilas magras.
S S P
ML
Siltes inorgânicos e areias muito finas;
Areias finas, siltosas ou argilosas;
Siltes argilosos de baixa plasticidade.
S S P
SC Areia argilosa;
Areia argilosa com cascalho. S S P
S 3
≥ 10
e
< 20
SC Idem S S S
SM-d
SM-u
Areia siltosa;
Areia siltosa;
S
P S
S
N
SP Areias mal graduadas;
Areias mal graduadas com cascalho. S S S
S 4
≥ 20
e
< 40
SW Areias bem graduadas;
Areias bem graduadas com cascalho. S S S
GC Cascalho argiloso;
Cascalho argiloso com areia S S S
GM-u Cascalho siltoso;
Cascalho siltoso com areia. S S P
GP Cascalho mal graduado;
Cascalho mal graduado com areia. S S S
S 5 ≥ 40
GM-d Idem S S S
GP Idem S S S
GW Cascalho bem graduado;
Cascalho bem graduado com areia. S S S
S – admissível; N – não admissível; P – possível; PIA – parte inferior do aterro; PSA – parte superior do aterro.
Tabela 7 – Classificação de solos do caderno de encargos BRISA (Ribeiro, 2008)
Classificação Dmáx #200 ASTM WL IP CBR a 95%
Solos selecionados < 8 cm ≤ 12 < 25 < 10 ≥ 20
Solos adequados < 10 cm ≤ 35 < 40 - ≥ 6
Solos toleráveis * - ≤ 65 < 0,6LL - 9 ≥ 3
Inadequados Não cumprem condições para solos toleráveis
* Não deverão conter mais de 25% de materiais com mais de 15 cm.
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17
2.2. Compactação de solos
2.2.1. Introdução
Neste capítulo será abordada a importância da compactação para um adequado desempenho
funcional e estrutural de um pavimento, principalmente no que diz respeito a obras de
infraestruturas e todas as especificidades que a compõem, assim como o tipo de equipamentos
mais adequados para a realização desses trabalhos.
A compactação é muito importante, especialmente quando os solos são utilizados como
materiais de engenharia em estruturas de terra, tais como barragens de terra, aterros de
estradas, pontes e preenchimentos em muros de contenção (Cetin et al., 2007).
Compactação pode ser entendida como um processo que origina a redução de volume de um
solo sem variação do seu teor em água ou massa, sendo um processo que essencialmente
altera a estrutura do solo (Crispin et al., 2011). Assim, é um processo pelo qual uma massa de
solo constituída por partículas sólidas, água e ar vê diminuído o seu índice de vazios por
redução do volume da sua fase gasosa conseguida à custa da aplicação repetida de cargas. O
teor em água, razão do peso da água sobre o peso das partículas sólidas, é normalmente o
mesmo para uma massa de solo solta e descompactada e a mesma massa num estado mais
denso conferido pela compactação. A compactação permite um aumento da resistência ao
corte, e uma redução da deformabilidade e permeabilidade do solo (Fernandes, 1994).
A compactação provoca um aumento do grau de saturação visto que o volume de vazios sofre
uma diminuição por expulsão do ar. Contudo, a expulsão de todo o ar não é possível,
verificando-se que fica sempre algum ar aprisionado entre os grãos de solo. Com este
processo a área de contacto das partículas sólidas aumenta, aumentando assim a resistência do
solo (Santos, 2008).
Caso a compactação seja executada indevidamente, pode dar margem a uma acomodação do
solo e causar custos de manutenção desnecessários ou mesmo a perda da estrutura em causa
(Multiquip.Basic, 2004). De forma a evitar esses danos é necessário ter em conta alguns
fatores que interferem na compactação dos solos, tais como o tipo de solo, peso volúmico
seco, teor em humidade e energia de compactação.
2.2.2. Conceitos fundamentais
Nos anos 30, Ralph Proctor trouxe uma contribuição importante para o desenvolvimento da
técnica de compactação do solo, mostrando a relação entre o peso volúmico seco, o teor de
humidade e a energia de compactação (Crispin et al., 2011). Durante a sua pesquisa, ele
desenvolveu um procedimento para determinar a relação entre o peso volúmico seco e o teor
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
18
de humidade para solos coesivos, frequentemente referido como o ensaio Proctor (Parsons et
al., 2001).
O ensaio consiste em compactar um solo num molde padrão, usando uma energia de
compactação normalizada para diferentes níveis de teor de humidade. O peso volúmico seco
máximo e o teor de humidade ótimo são determinados em função dos resultados do ensaio
(CETANZ, 2008). Para isso recorre-se à relação entre o teor em água (w) e o peso volúmico
seco (γd) representada pela curva de compactação de um determinado solo (Figura 3).
Figura 4 – Curva de compactação de um solo (Santos, 2008)
Assim, para uma adequada compactação de um solo é fundamental que o teor em água e o
nível de energia de compactação sejam os adequados.
A resistência ao corte de um dado solo coesivo compactado depende da compacidade do solo
e do teor em água. A experiencia mostra que a resistência ao corte é máxima quando o solo é
compactado do lado seco, decrescendo com o aumento do teor em água, mesmo quando este
se aproxima do ótimo, isto é, mesmo quando cresce a compacidade (Fernandes, 1994).
Desde o trabalho pioneiro de Proctor, em 1933, muitos investigadores têm tentado explicar os
vários mecanismos na fase de densificação, principalmente sobre o lado seco do teor em água
ótimo. A curva de compactação foi explicada em ternos de capilaridade e lubrificação
(Proctor, 1933), viscosidade da água (Hogentogler, 1936), teoria da pressão de poros em solos
insaturados (Hilf, 1956), interações físico-químicas (Lambe, 1960), e os conceitos da teoria de
tensão efetiva (Olson, 1963) (Kurucuk et al., 2007).
2.2.3. Principais fatores que influenciam o processo de compactação
Conforme foi descrito anteriormente, o teor de humidade a aplicar a um determinado solo tem
uma influência determinante sobre o grau de compactação alcançado por esse mesmo solo.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
19
Contudo, este parâmetro não é o único com influência direta nos resultados da compactação,
ao qual se junta o tipo de solo e a energia de compactação aplicada.
Solos de naturezas diferentes, quando compactados com a mesma energia, apresentam curvas
de compactação características de cada tipo de material, como ilustra a Figura 5.
Figura 5 – Variação das curvas de compactação de solos do ensaio Proctor normal para diferentes
tipos de solos (Zica, 2010)
As areias possuem maior densidade máxima e menor humidade ótima do que as argilas, e
estas apresentam uma curva de compactação com um máximo bem mais definido. Já os siltes
comportam-se de forma intermédia.
A experiência mostra que nos solos mais grosseiros o teor em água ótimo é, em regra, mais
reduzido, atingindo valores mais elevados do peso volúmico. Já nos solos com maior
predomínio de argila o teor em água ótimo é mais elevado, conduzindo a valores mais
reduzidos do peso volúmico seco (Santos, 2008).
Note-se que as curvas de compactação em forma de sino (Figura 5) são típicas da maioria dos
solos que contêm finos. A Figura 5 mostra também que para as areias o seu peso volúmico
seco tem uma tendência geral em diminuir à medida que aumenta o seu teor de humidade. A
queda inicial do peso volúmico seco com o aumento do teor de humidade pode ser atribuída
ao efeito das tensões capilares entre partículas (Kurucuk et al., 2007).
A energia aplicada na compactação de um solo é medida pelo seu valor específico de energia
(E), que consiste na energia aplicada por unidade de volume. Quando a energia de
compactação aumenta, o peso volúmico seco máximo também aumenta, enquanto o teor em
água diminui (Guerrero, 2004), resultando, portanto, numa curva deslocada para cima e para a
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
20
esquerda da curva correspondente à menor energia de compactação. Convém contudo ter
presente que o aumento da energia de compactação não conduz a um aumento contínuo do
peso volúmico seco, pois verifica-se que existe uma assimptota na curva de variação do peso
volúmico seco com a energia de compactação (Santos, 2008).
Para além destes dois principais fatores anteriormente descritos, existem vários outros fatores
que influenciam o processo de compactação, tais como:
Espessura da camada;
Número de passagens do compactador;
Tipo de equipamento utilizado;
Teor de humidade;
Grau de compactação alcançado.
2.2.4. Ensaio de compactação
O método ou ensaio vulgarmente mais utilizado de compactação para determinação da
humidade ótima e do peso volúmico seco máximo foi desenvolvido por Proctor, normalizado
pela American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Em
Portugal o ensaio está normalizado pelo LNEC E197-1966.
Este ensaio consiste em compactar o solo através de um pilão, aplicando-se determinado
número de pancadas em cada camada, com um pilão de dimensões, peso e altura
especificados, num molde cilíndrico padrão, determinando-se assim a humidade ótima e o
peso volúmico seco máximo. Este procedimento é repetido por diversas vezes, para
quantidades de água diferentes, permitindo desta forma obter a curva de compactação.
A energia de compactação referida à unidade de volume define a energia específica de
compactação e é traduzida pela Equação 2 (Santos, 2008), em que N é o número de pancadas
por camada, n é número de camadas de solo no interior do molde, W é o peso do pilão (Kg), h
é a altura de queda do pilão (cm) e V é o volume do molde (m3).
(N.cm/m3
) (2)
A energia de compactação descrita procura reproduzir em laboratório as condições de
compactação que o equipamento vai exercer sobre o solo em obra (Ribeiro, 2008).
Para o ensaio Proctor estão normalizados dois tipos de ensaios de compactação, sendo eles o
ensaio Proctor Normal (compactação leve) e Proctor Modificado (compactação pesada),
podendo ambos os ensaios ser realizados em molde pequeno ou em molde grande (LNEC-
E197, 1966).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
21
Esta compactação leve ou pesada não é mais do que a energia de compactação aplicada pelo
pilão, para um dado número de pancadas, a uma determinada altura especificada, sobre cada
camada de solo colocada no molde, como se verifica na Tabela 8.
Tabela 8 – Características dos ensaios Proctor normal e modificado (LNEC-E197, 1966)
Ensaio
Molde
Pilão Altura de
queda
Número de
camadas
Número de
pancadas por
camada Diâmetro
(mm)
Altura
(mm)
Proctor
Normal
102 117 2,49 kg 30,5 cm 3 25
152 114 2,49 kg 30,5 cm 3 55
Proctor
Modificado
102 117 4,54 kg 47,5 cm 5 25
152 114 4,54 kg 47,5 cm 5 55
2.2.5. Equipamentos de compactação
Os trabalhos de preenchimento de valas são vulgarmente realizados em espaços físicos
reduzidos, fator que condiciona a utilização de meios de compactação pesados. Como tal
recorre-se a equipamentos ligeiros, os quais têm capacidade limitada de compactação.
Os equipamentos de compactação de solo são baseados em três princípios fundamentais:
pressão, impacto e vibração. Os fatores que influenciam a seleção do método de compactação
e o resultado da compactação incluem o tipo de solo, teor em água, espessura da camada
compactada e o tempo de esforço de compactação (CP, 2007).
O esforço de compactação é a percentagem de energia necessária para compactar uma massa
de solo, e dependerá das propriedades do solo, da sua granulometria, da existência ou não de
coesão e da densidade pretendida (Ribeiro, 2008).
Existe uma vasta gama de equipamentos de compactação leve disponível para uso em
trabalhos de menor dimensão e em espaços confinados. Placas vibratórias para solos e
misturas betuminosas, placas reversíveis, compactador vibratório e o “saltitão” são alguns dos
equipamentos mais utilizados para obras desta natureza, onde para finalizar a sua execução se
recorre a equipamentos de rolo maiores, como os compactadores vibratórios tandem, uma vez
que este tipo de equipamento não tem acesso total a grande parte do trabalho a realizar.
Há muitos exemplos de trabalhos de compactação realizados com equipamentos de pequeno
porte, que têm uma considerável influência sobre a capacidade estrutural, qualidade e
durabilidade de uma estrutura. As exigências quanto aos materiais e grau de compactação
podem ser tão rigorosas como nos trabalhos de grande escala (CP, 2007).
Nos trabalhos realizados em valas, o peso de um aterro não compactado coloca pressão
desnecessária sobe a tubagem. A Figura 6 ilustra possíveis consequências de uma
compactação deficiente. Assim, uma compactação uniforme reduz o esforço sobre a tubagem
e previne a sua deformação, assim como evita assentamentos futuros (CP, 2007).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
22
Figura 6 – Consequências de uma compactação deficiente (Multiquip.Basic, 2004)
A correta seleção do equipamento de compactação é fundamental para se obter a densidade do
solo esperada, no mínimo de tempo possível e com a menor a energia de compactação
(Ribeiro, 2008).
Placas vibratórias de compactação de solos e misturas betuminosas
Estas placas vibratórias (Figura 7) são de baixa amplitude e alta frequência, projetadas para
compactar solos granulares e misturas betuminosas. Um motor a gasolina ou gasóleo acionam
1 ou 2 pesos excêntricos a uma velocidade alta para desenvolver força de compactação. As
vibrações resultantes causam movimento para a frente. A máquina e os punhos estão isolados
da vibração da placa. Quanto mais pesada é a placa, maior a força de compactação gerada. A
faixa de frequência é usualmente de 2500 a 6000 vpm. Placas usadas para misturas
betuminosas têm um tanque de água e um sistema de irrigação para impedir a aderência das
misturas betuminosas à placa base. A vibração é o principal efeito para compactação
(Multiquip.Basic, 2004).
Figura 7 – Placa vibratória usada na compactação de solos e misturas betuminosas (Bomag, 2013)
Placas reversíveis
Em suplemento a algumas das características da placa vibratória padrão, as placas reversíveis
têm dois pesos excêntricos, o que permite uma transição suave do deslocamento dianteiro
para o reverso, e ainda o aumento da força de compactação devido aos dois pesos
(Multiquip.Basic, 2004).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
23
As placas reversíveis (Figura 8) encontram-se disponíveis no peso 50 a 150 kg, com larguras
de trabalho variando de 40 a 60 cm. Estas placas são alimentadas por motores a gasolina ou a
gasóleo (Bomag, 2009). Os parâmetros de compactação mais importantes são a pressão de
contacto, a amplitude, a frequência e a velocidade. Uma pressão de contacto mais elevada ou
uma baixa velocidade fornecem um melhor efeito de compactação (CP, 2007).
Figura 8 – Placa reversível usada para compactação (Bomag, 2013)
Compactador vibratório duplo
Os compactadores guiados manualmente (Figura 9) estão disponíveis no intervalo de peso de
600 a 1000 kg com larguras de trabalho que variam de 60 a 75 cm, cujos rolos trabalham com
vibração dupla (Bomag, 2009). Os compactadores de rolo liso são ideais tanto para solos
como para misturas betuminosas e são acionados por motores a gasolina ou a gasóleo. A sua
frequência é de aproximadamente 4000 vpm e a vibração é obtida através de eixos excêntricos
localizados nos rolos ou montados na estrutura (Multiquip.Basic, 2004).
Figura 9 – Compactador vibratório duplo (Bomag, 2013)
Compactadores do tipo “saltitão”
Os saltitões (Figura 10) pertencem aos equipamentos de compactação mais pequenos usados
na construção civil, e são utilizados em espaços confinados quando os equipamentos de
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24
compactação maiores não podem ser utilizados (Bomag, 2009). A elevada força de impacto
da placa de pé oferece um elevado esforço de compactação em praticamente todos os tipos de
solo. As suas gamas variam entre 40 e 100 kg e os parâmetros de compactação mais
importantes são o peso, a área da placa de pé, a altura de impacto e a velocidade. Um maior
peso fornece um melhor efeito de compactação, enquanto a altura de impacto tem um maior
efeito sobre a profundidade de compactação (CP, 2007).
Figura 10 – Compactação de solos com “saltitão” (Bomag, 2013)
Compactador vibratório tandem
Os compactadores vibratórios tandem (Figura 11) podem ser usados em solos, principalmente
em bases e sub-bases, bem como em misturas betuminosas. Os seus pesos variam entre 1 e
18 toneladas e os parâmetros de compactação mais importantes são a carga estática linear, a
amplitude, a frequência e a velocidade. Uma maior carga estática linear oferece um melhor
efeito de compactação e a amplitude tem o maior efeito sobre a profundidade de compactação.
A velocidade não deve exceder os 6 km/h, caso contrario haverá uma diminuição no efeito da
compactação (CP, 2007).
2.2.6. Classificação LCPC/SETRA dos equipamentos de compactação
Segundo o “Le guide technique de Remblayage des Tranchées”, os equipamentos de
compactação são classificados segundo a sua morfologia e o seu modo de ação e dividem-se
nos seguintes quatro grupos, que serão posteriormente descritos em mais pormenor:
Compactadores vibratórios de largura de compactação L < 1,30 m (PVi);
Placas vibratórias (PQi);
Saltitões vibratórios e à percussão (PNi, PPi);
Outros equipamentos específicos.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
25
Figura 11 – Compactador vibratório tandem (Bomag, 2013)
Compactadores vibratórios
A classificação dos compactadores vibratórios de largura de compactação (L) inferior a 1,3 m
é realizada a partir do parâmetro massa linear (M1/L) expresso em kg/cm e da classe
morfológica do compactador (Monocilindro e tandens com 1 ou 2 cilindros vibratórios). As
classes são designadas pelas letras PV (pequeno vibrante) e um índice compreendido entre 1 e
4, valor esse que cresce em função da capacidade de compactação (Tabela 9).
Tabela 9 – Classificação LCPC/SETRA dos compactadores vibratórios (SETRA/LCPC, 1994)
Compactadores Monocilindro (mono) Tandem 1 Cilindro
Vibratório (T1bv)
Tandem 2 Cilindros
Vibratórios (T2bv)
Classes Condições (M1/L kg/ cm)
PV1 M1/L < 10 M1/L < 7,5 M1/L < 5
PV2 10 ≤ M1/L < 15 7,5 ≤ M1/L < 12,5 5 ≤ M1/L < 10
PV3 Não existe 12,5 ≤ M1/L < 17,5 10 ≤ M1/L < 15
PV4 M1/L ≥ 15 M1/L ≥ 17,5 M1/L ≥ 15
Placas vibratórias
A classificação das placas vibratórias é realizada a partir do parâmetro de pressão estática sob
a placa (Mg/S), expressa em kPa. As classes são designadas pelas letras PQ (placa vibratória)
e um índice compreendido entre 1 e 4, valor esse que também cresce em função da capacidade
de compactação (Tabela 10).
Tabela 10 – Classificação LCPC/SETRA das placas vibratórias (SETRA/LCPC, 1994)
Classes Condições (Mg/S em kPa)
PQ1 Mg/S < 6
PQ2 6 ≤ Mg/S < 10
PQ3 10 ≤ Mg/S < 15
PQ4 Mg/S ≥ 15
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
26
Compactadores do tipo “saltitão”
A classificação LCPC/SETRA distingue dois tipos de “saltitões” segundo o seu princípio de
funcionamento:
Os saltitões vibratórios PNi: cujo curso da placa é ≤ 10 cm e a frequência ≥ 10 Hz;
Os saltitões à percussão PPi: cujo curso da placa é > 10 cm e a frequência < 10 Hz.
A classificação dos saltitões é realizada a partir da massa (M) expressa em kg. As classes são
designadas pelas letras PN (saltitões vibratórios) e PP (saltitões à percussão) e um índice
compreendido entre 0 e 3, de acordo com a Tabela 11 a seguir apresentada.
Tabela 11 – Classificação LCPC/SETRA dos “saltitões” (SETRA/LCPC, 1994)
Saltitões vibratórios Saltitões à percussão
Classes Condições (M em kg) Classes Condições (M em kg)
PN0 M < 40 PP1 M < 80
PN1 40 ≤ M < 60
PN2 60 ≤ M < 80 PP2 M ≥ 80
PN3 M ≥ 80
Modalidades de compactação
As tabelas de compactação tratam do conjunto de casos definidos para a classe do material a
compactar, a classe do equipamento de compactação considerado e do objetivo da
densificação. Essas tabelas dão as modalidades práticas de realização da compactação, sendo
conveniente notar que na hipótese de reutilização de um material extraído da vala, é
necessário que este apresente uma boa homogeneidade. No caso de ser usado outro material, a
determinação e o controlo das suas características são igualmente indispensáveis.
Nos dois casos (material extraído ou de empréstimo) é muito importante controlar no
momento da compactação o teor em água no local e ainda definir o seu estado (h, m ou s). Em
geral, os casos de compactação são repartidos em cinco tabelas distintas, relativos a:
Modalidades de compactação em aterro (objetivo de densificação q4);
Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de densificação q3);
Modalidades de compactação em bases de pavimentos (objetivo de densificação q2);
Modalidades de compactação em camadas de desgaste (objetivo de densificação q2);
(Se o estaleiro permitir utilizar compactadores pesados será visado o objetivo de
densificação q1);
Modalidades de colocação no local de mistura betuminosa com material granular.
Em cada tabela os materiais são agrupados por dificuldades de compactação idênticas, que
conduzem às mesmas modalidades de compactação.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
27
As modalidades de compactação são preconizadas através dos parâmetros seguintes, como se
exemplifica na Tabela 12 para o objetivo de densificação q3:
e (cm): espessura máxima das camadas após compactação;
Q/L (m3/h/m): rendimento teórico (Q) por unidade de largura de compactação (L);
n: valor do número de passagens a realizar por camada;
V (km/h): velocidade média do equipamento para a espessura máxima.
Tabela 12 – Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de densificação q3)
(SETRA/LCPC, 1994)
Natureza Parâ
metro PV1 PV2 PV3 PV4 PQ1 PQ2 PQ3 PQ4 PN0 PN1 PN2 PN3 PP1 PP2 Comentários
B1-B3
C1B1 C1B3-D1
D2-D3
F31
e
Q/L
n V
15
20
10 1,3
20
30
9 1,3
25
45
8 1,5
15
15
10 1,0
20
25
8 1,0
30
40
8 1,0
20
30
6 0,9
25
40
6 0,9
30
45
6 0,9
25
15
6 0,4
Material não
argiloso, não muito
anguloso e
similares
C2B1
C2B3 R21-R41
R-61
e
Q/L n
V
15
25 8
1,3
20
40 8
1,5
15
15 10
1,0
20
25 8
1,0
15
15 8
0,9
20
25 8
0,9
20
30 6
0,9
20
10 8
0,4
Material não
argiloso muito
anguloso
C1B4
C2B4
R22-R42 R62-F71
e
Q/L
n V
15
25
8 1,3
20
40
8 1,5
15
15
10 1,0
20
20
10 1,0
20
30
7 1,0
15
25
6 0,9
20
30
6 0,9
25
40
6 0,9
20
15
6 0,4
Depois da
eliminação da
fração fina D/d
R11
e
Q/L
n V
15
15
10 1,0
15
15
10 0,9
20
20
10 0,9
Crés
[DC1]
e
Q/L
n
V
20
25
10
1,3
25
40
8
1,3
30
65
7
1,5
20
20
10
1,0
30
40
8
1,0
35
50
7
1,0
25
30
8
0,9
30
45
6
0,9
35
55
6
0,9
Materiais
desenvolvidos
com
dificuldade de compactação
[DC2]
e Q/L
n
V
15 20
10
1,3
20 30
9
1,3
25 45
8
1,5
15 15
10
1,0
20 25
8
1,0
30 40
8
1,0
15 25
6
0,9
25 40
6
0,9
30 45
6
0,9
[DC3]
e
Q/L n
V
15
20 10
1,3
15
30 8
1,5
15
15 10
1,0
20
25 8
1,0
15
15 10
0,9
20
20 10
0,9
20
25 7
0,9
Pode observar-se que algumas células não contêm dados, porque os compactadores da classe
correspondente são incapazes de compactar esse tipo solo para esse objetivo.
Relativamente à espessura a compactar, é necessário garantir a regra Dmáx de material menor
que 2/3 da espessura da camada compactada. Para compactações difíceis, a espessura ideal da
camada é fixada em 0,15m. Os valores reais de espessuras das camadas no local devem ser
menores ou iguais à espessura máxima recomendada.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
28
Já no que diz respeito às larguras de compactação (L) dentro da mesma categoria de
equipamento, o parâmetro mais importante é logicamente o rendimento teórico por unidade de
largura de compactação Q/L (m3/h por metro largura). Escolhido o modelo de compactador, o
seu rendimento teórico de compactação será obtido pela Equação 3.
Q (m3/h) = (Q/L) × L (m) (3)
Para determinar o rendimento real, o valor Q determinado pela Equação 3 multiplica-se pelos
fatores K1 e K2, sendo K1 o coeficiente de desempenho útil tendo em conta as várias
manobras e as paragens momentâneas (fator que geralmente varia de 0,5 a 0,8), e K2 é o
coeficiente de desempenho em qualquer ponto da trincheira, determinado pela Equação 4
(deve ser tida em conta a largura da vala Lt em comparação com a largura do compactador L,
tal como se exemplifica na Figura 12).
K2 = largura da trincheira/ soma dos troços compactados = Lt/ (n × L) (4)
Figura 12 – Exemplo de determinação do coeficiente K2
O rendimento real (Equação 5) é importante para determinar o número de rolos idênticos (Nc)
necessários para realizar a compactação.
Q real do compactador = K1 × K2 × Q/L × L ≥ Q/Nc (5)
Os últimos valores apresentados na Tabela 12 foram o número de passagens (n), que
corresponde a uma ida ou volta do compactador, e a velocidade (v), que é a velocidade média
para os diferentes conjuntos de equipamentos (cilindros, saltitões e placas). As altas
velocidades não são recomendadas nas trincheiras, no entanto, em todos os casos não se deve
exceder a velocidade de 2 km/h.
2.3. Metodologias adotadas na pavimentação após instalação de
infraestruturas
2.3.1. Introdução
No presente capítulo irá ser abordado um pouco do estado da arte no que se refere a obras de
pavimentação após instalação de infraestruturas, tanto a nível nacional como internacional,
uma vez que este tipo de trabalhos ocorre em circunstâncias especiais, pois as secções das
valas normalmente não permitem a utilização dos meios e metodologias usualmente
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
29
empregues nos trabalhos de compactação corrente. Assim, recorre-se a meios ligeiros e a
materiais com características adequadas a esses mesmos meios, a fim de serem garantidas as
condições de compactação necessárias ao uso que será dado à superfície, uma vez que a
qualidade exigida a este tipo de obras depende em grande parte da qualidade de compactação,
cujo objetivo passa por evitar assentamentos, diminuir a permeabilidade e garantir uma boa
resistência mecânica da vala e da própria estrada.
Diferentes metodologias de construção são empregues em Portugal no que se refere a este tipo
de obras, não existindo até então nenhuma norma, caderno de encargos ou regulamentação em
vigor, que possa ser utilizada como regra para todas as entidades, que diga respeito única e
exclusivamente a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas. Isso leva as
diferentes entidades a criarem a sua própria metodologia construtiva, dando origem a
resultados díspares tanto ao nível da capacidade estrutural como funcional do pavimento.
Desta forma, serão abordadas algumas metodologias construtivas utilizadas por diferentes
entidades em Portugal, bem como alguns regulamentos existentes no estrangeiro, a fim de
serem retidos alguns conhecimentos e técnicas de construção mais eficazes para
posteriormente serem aplicados em Portugal.
2.3.2. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em Portugal
Todos os anos, em Portugal, são escavados centenas de quilómetros de valas para instalação
de infraestruturas nos pavimentos rodoviários urbanos. Este tipo de obras, normalmente mal
executadas, dá origem a determinadas degradações que comprometem a função estrutural e
funcional do pavimento. Esta deficiente construção deve-se não só, por vezes, à falta de
profissionalismo dos nossos técnicos e entidades prestadoras de serviços, mas também se
deve, em grande parte, à falta de informação e de estudo de técnicas mais rigorosas para a
construção das mesmas.
A título de exemplo, e seguindo o caderno de encargos da JAE, na reabilitação de pavimentos
em zonas de abertura de valas para instalação de redes de serviços públicos ou outros, as
exigências são as mesmas definidas para os materiais constituintes das camadas a repor (EP-
IEP-JAE, 2012). Desta forma, a qualidade do pavimento na zona intervencionada para
instalação de infraestruturas não será a mesma que este tinha antes de se proceder à
intervenção, pelo simples facto de não ser possível, em obras de abertura de valas e para os
equipamentos utilizados, atingir-se o mesmo nível de energia de compactação.
Outro fator que revela falta de conhecimento neste tipo de trabalhos é, por exemplo, a
diferente metodologia utilizada entre diferentes municípios para o mesmo tipo de trabalhos a
executar. Na Tabela 13 é apresentada a diferença na metodologia de reabilitação do
pavimento após abertura de valas quando se adota, por exemplo, os regulamentos dos
municípios de Vila Nova de Gaia, Cascais, Mafra, Santarém e Albufeira.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
30
Tabela 13 – Diferentes metodologias utilizadas em trabalhos de reabilitação de pavimentos após
abertura de valas (Boletim Municipal, 2005, 2007 e 2011; RIVP-A, s.d.; RIVP-VNG, s.d.)
Trabalhos a executar Vila Nova de
Gaia Cascais Mafra Azambuja Albufeira
Abertura máxima de
valas, por troço 50m 100m 50m 50m -
Espessura a compactar
em aterro 0,20m 0,15m 0,20m 0,20m 0,20m
Espessura mínima para base e sub-base em
tout-venant
0,40m em duas camadas de
0,20m
0,45m em três camadas de
0,15m
0,30m em duas camadas de
0,15m
0,45m em três camadas de
0,15m
0,30m em duas camadas de
0,15m
Camada de regularização (pós-compactação)
0,12m 0,04m 0,10m 0,04m 0,06m
Camada de desgaste em
betão betuminoso (após compactação)
0,05m 0,04m 0,04m 0,04m 0,04m
Sobrelargura a
pavimentar para cada lado
Metade da
profundidade da vala
- - 0,20m para cada lado
Metade da
profundidade da vala
Este tipo de trabalhos não difere só de município para município, como também difere entre
as várias entidades públicas ou privadas que são donos de obra ou executam estas obras.
Nesse sentido, nas Figuras 13 e 14 são apresentados dois tipos de metodologias diferentes
utilizadas por entidades diferentes em trabalhos desta natureza, respetivamente pelas empresas
“Águas do Sado” e pela Fersil.
Figura 13 – Assentamento de tubagem em vala com nível freático abaixo do leito da vala de acordo
com a recomendação da empresa “Águas do Sado” (Águas do Sado, s. d.)
1 - Almofada de areia ou material da própria vala cirandado
para assentamentos e envolvimento da tubagem até
0,20m acima do seu extradorso superior. Compactação
feita por processos mecânicos ou manuais para atingir
um grau de compactação superior a 95% do ensaio
Proctor normal.
2 - Material da própria vala cirandado ou de empréstimo,
compactado para atingir uma compactação idêntica à
dos terrenos adjacentes, feita por processos mecânicos
em camadas de 0,20m, na zona até 1,00m acima da
geratriz superior da tubagem. Usar equipamento que não
transmita uma força superior à de um pilão com massa
de 15Kg.
5 - Banda em polietileno para sinalização da tubagem.
8 - Sub-base em “tout-venant”.
9 - Base em “tout-venant”.
10 - Mistura betuminosa quente com inertes de calcário
sobre rega de impregnação e colagem (200gr/m2), numa
sobrelargura de 0,15m para cada lado da vala.
11 - Mistura betuminosa quente com inertes de basalto
(camada de desgaste) sobre rega de impregnação e
colagem (200gr/m2), numa sobrelargura de 0,15m para
cada lado da vala.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
31
Figura 14 – Cuidados a ter na compactação de solos no interior de valas de acordo com a Fersil (Fersil,
2007)
No seguimento da Figura 14, e de acordo com o Manual Técnico da Fersil, o aterro de valas
para obras de infraestruturas processa-se da seguinte forma:
O leito da tubagem deve ser formado por areia fina ou saibro, isentos de pedras, que
normalmente se devem encher até metade do diâmetro do tubo antes de compactar.
Em seguida encher a vala como no ponto anterior até envolver completamente o tubo.
Depois continuar o enchimento com o mesmo material até cobrir a tubagem com uma
camada com espessura de 15cm. A partir daqui o enchimento pode ser colocado e
compactado mecanicamente, desde que não seja diretamente por cima do tubo. O
enchimento a partir dos 15cm pode ser do material da própria escavação em camadas
compactadas de 10cm de espessura. A compactação mecânica é aconselhada quando a
camada de enchimento sobre o tubo atinja os 30cm.
Finalmente, o restante enchimento será colocado e compactado em camadas
selecionadas dependendo do acabamento superficial que se deseje.
A nível nacional, a largura das valas, o assentamento das tubagens e o aterro das valas
deverão obedecer ao Decreto Regulamentar nº 23/95, de 23 de Agosto, denominado de
“Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e de drenagem
de águas residuais”. Esse documento indica que o aterro das valas deve ser efetuado de 0,15m
a 0,30m acima do extradorso das tubagens com material de dimensão inferior a 20mm
(Rodrigues, 2004).
Em suma, com metodologias de construção diferentes, o comportamento do pavimento
também irá ser diferente. Assim, o ideal seria executar este tipo de obras de infraestruturas
antes da pavimentação da via. Mas uma vez que isso não é possível, é necessário obter
informação relevante que permita uma melhor execução deste tipo de trabalhos, que
infelizmente, por melhor executados que sejam, causam sempre desconforto e tornam-se
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
32
pontos vulneráveis do pavimento rodoviário. Uma possível solução para o problema poderia
passar pela instalação das infraestruturas nos passeios das cidades, mas em Portugal essa
solução não é de todo viável uma vez que o espaço edificado se encontra praticamente junto
às vias e os passeios têm largura reduzida.
2.3.3. Metodologias adotadas na pavimentação de valas nos Estados Unidos da
América
Não só em Portugal, mas também no resto do mundo, este tipo de obras é frequente. Tal como
em Portugal, os problemas associados a este tipo de obras existem e pretende-se que venham
a diminuir ou mesmo eliminar-se por completo.
Por exemplo, nos Estados Unidos da América, grande parte dos pavimentos rodoviários são
construídos em betão armado, o que faz com que a metodologia de construção em obras de
pavimentação após abertura de valas também seja diferente.
De seguida é apresentada a metodologia utilizada nos Estados Unidos da América (cidade de
Dallas, estado do Texas) apenas para reabilitação de pavimentos betuminosos em base
flexível após abertura de valas, por ser aquela com mais interesse para o tipo de pavimentos
mais usuais em Portugal. Neste tipo de obras de repavimentação (Figura 15), a canalização
assenta em gravilha compactada até meio do tubo de forma a dar maior resistência à conduta.
Figura 15 – Reabilitação de pavimentos em betão betuminoso sobre base flexível após instalação de
infraestruturas (DPWT, 2003)
Se a vala se mantiver aberta durante períodos de chuva ou em outros momentos em que o
excesso de água não pode ser impedido de entrar no seu interior, esta deve ser removida logo
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
33
que o tempo permitir. De seguida o aterro da vala é feito com o material resultante da
escavação caso este seja apropriado, sem pedras com dimensões superiores a 0,15m. Se a
compactação é feita com compactadores pneumáticos, o aterro deve ser realizado em camadas
não superiores a 0,08m. Caso seja feita com equipamentos mais pesados, como o cilindro
hidráulico, a espessura das camadas pode aumentar até um máximo de 0,20m, desde que a
densidade desejada seja obtida (95% do valor obtido no ensaio Proctor Normal) (DPWT,
2003).
O corte do pavimento deve ser feito cerca de 0,60m para cada lado da vala e até à
profundidade total do pavimento betuminoso, mas em nenhum caso inferior a 0,15m. A
camada de desgaste deve ter um mínimo de 0,05m (Figura 11) e deve respeitar as
especificações para a construção de obras públicas (DPWT, 2003).
2.3.4. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em França LCPC/SETRA
Em França, ao contrário de Portugal, o estudo e evolução das técnicas de pavimentação após
instalação de infraestruturas já é realizado há vários anos, tornando-se num país de referência
no que se refere a este tipo de obras. Dez anos de experiencia confirmaram a necessidade de
evitar a compactação recomendada pelo RTR (recomendações para obras de terraplanagem
em estradas), uma vez que o leque de equipamentos aumentou e evoluiu, a necessidade de
compactação de valas estreitas aumentou e o desenvolvimento de técnicas de controlo
contribuíram para a necessidade de revisão dessa nota técnica (SETRA/LCPC, 1994).
O guia técnico francês “remblayage des tranchées” é assim um exemplo a seguir no que diz
respeito ao enchimento e compactação de valas, com informação extremamente importante e
de grande utilidade para pôr em prática nas nossas obras em Portugal e implementa-las nos
nossos regulamentos. Desta forma, serão apresentados de seguida alguns dos princípios gerais
relativos ao enchimento de valas, constantes no “Le guide technique de remblayage des
tranchées” (SETRA/LCPC, 1994). Com base nesse guia, a compactação é feita com base em
objetivos de densificação, materiais e equipamentos.
De acordo com o documento referido, para uma dada camada a compactar é conveniente
respeitar dois critérios de densificação representados na Figura 16:
Um valor mínimo da massa volúmica seca média (ρdm);
Um valor mínimo de massa volúmica seca no fundo da camada (ρdfc).
De seguida, são apresentados na Tabela 14 os objetivos de densificação relativos à massa
volúmica média (ρdm) e à massa volúmica do fundo camada (ρdfc), propostos por este guia
técnico para o enchimento de valas, por ordem decrescente de exigência, sendo que em alguns
casos a comparação é feita para o teor de água ótimo do Proctor Normal (WOPN) e noutros
casos para o teor de água ótimo do Proctor Modificado (WOPM).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
34
Figura 16 – Variação da massa volúmica seca sobre a altura da camada compactada (SETRA/LCPC,
1994)
Tabela 14 – Definição dos objetivos de densificação para o enchimento de valas (SETRA/LCPC,
1994)
Densificação Parte da vala Objetivo
q2 Aplica-se às camadas de base dos pavimentos. ρdm = 97% ρdOPM
ρdfc = 95% ρdOPM
q3 Aplica-se às partes superiores do aterro sujeito a solicitações devidas à ação do tráfego e à camada
sob a superfície, nos casos sem cargas pesadas.
ρdm = 98,5% ρdOPN ρdfc = 96% ρdOPN
q4 Aplica-se às partes inferiores do aterro e às partes superiores do aterro não solicitadas por cargas
pesadas, assim como à zona de revestimento (salvo
estipulações contrárias).
ρdm = 95% ρdOPN
ρdfc = 92% ρdOPN
q5 Leito de revestimento da tubagem.
(Areia ou cascalho limpo, d/D)
Compactação por duas passagens
do compactador.
As prescrições relativas ao enchimento da vala referem que o fundo da vala deve ser
compactado por duas passagens dum compactador de geometria apropriada, permitindo
assegurar a estabilidade e o nivelamento do fundo da trincheira.
O revestimento da canalização é realizado com material não suscetível a arrastamento
hidráulico, quando esse risco exista. O leito de colocação não é geralmente compactado. De
acordo com o diâmetro da conduta (superior ou inferior a 400 mm), o leito de colocação e o
revestimento da conduta são realizados em duas vezes ou numa só vez (o objetivo de
densificação é q4).
O aterro da base é colocado com cuidado empurrando os materiais sob os flancos da
canalização para não deixar qualquer cavidade. A passagem dos compactadores deve ser
realizada a uma distância razoável da conduta. A título indicativo, as distâncias mínimas a
respeitar entre a geratriz e a parte ativa do compactador para as canalizações novas são
apresentadas na Tabela 15, indicando-se na Figura 17 a definição dessa distância mínima.
O material de revestimento cobre geralmente a canalização com uma espessura de 0,10m,
embora essa altura de recobrimento (hr) possa ir até um máximo de 0,30m.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
35
Tabela 15 – Distância mínima a respeitar entre a canalização e a parte ativa do compactador
(SETRA/LCPC, 1994)
Classe do Compactador PV1-PV2-PV3-PQ1-PQ2-
PN0-PN1-PP1 PV4-PQ3-PQ4-PN2-PN3 PP2
Distância – d(m) 0,25 0,40 0,55
Figura 17 – Definição da distância mínima a respeitar entre o compactador e a conduta
(SETRA/LCPC, 1994)
O número de passagens do compactador é indicado nas tabelas de compactação, cujo exemplo
já foi apresentado anteriormente (Tabela 12).
A parte superior do aterro (PSA), para a qual existe um objetivo de densificação q3, é
realizada em material que garanta uma boa capacidade de suporte. A sua espessura é
dependente da importância do tráfego, tal como ilustra a Tabela 16. A escolha da classe de
tráfego é da responsabilidade do engenheiro que deverá, se possível, efetuar um estudo.
Os níveis de tráfego apresentados na Tabela 16 são dados a título indicativo, e foram obtidos a
partir de estudos de tráfego que mostram que as agressividades das viaturas pesadas são
diferentes de acordo com os locais.
Tabela 16 – Classe e espessura dos materiais na zona q3 (SETRA/LCPC, 1994)
Zonas
industriais,
portuárias e
terminais
rodoviárias (NAVP>35kN)
Tráfego
interurbano ou
atravessamento
de zonas
urbanas (NAVP>35kN)
Tráfego
urbano ou
periurbano (NAVP>35kN)
Classe de materiais
utilizados
(Norma NF P 11-300)
Espessura de
materiais
(em q3)
TM
DA
num
só s
enti
do Tráfego
forte >75 >190 >375
B1; B3; C1B; C1B3;
C2B1;
C2B3; D1; D2; D3;
DC1; DC2;
DC3; R11; R21; R22;
R41;
R42; R61; R62; F31;
F61; F62;
F71; F8; C1B4; C2B4;
Depois da eliminação da fração fina D/d
>= 0,60m ou
>= 0,40m
Tráfego
médio 25 a 75 60 a 190 125 a 375
>= 0,45m ou
>= 0,30m
Tráfego fraco
<25 <60 <125 >= 0,30m
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
36
Como se pode perceber pela análise da Tabela 16, a coluna respeitante ao trafego urbano ou
periurbano é aproximadamente 2 duas vezes menos agressivo do que a coluna respeitante ao
trafego interurbano ou atravessamento de zonas urbanas, e 5 vezes menos agressivo do que a
coluna respeitante a zonas industriais.
Em França, os materiais a utilizar no enchimento de valas são classificados de acordo com o
definido na norma NF P 11-300. Esta classificação distingue três categorias de materiais
usados nos aterros rodoviários e leitos de pavimento:
Solos;
Materiais rochosos;
Subprodutos industriais.
Os materiais utilizados no enchimento de valas devem satisfazer as seguintes condições:
Os materiais cujo Dmáx (dimensão dos elementos mais grossos) for superior a um
terço da largura da vala não serão utilizáveis.
Os materiais cujo Dmáx é superior a dois terços da espessura da camada elementar
autorizada para o caso de compactação não serão utilizáveis.
Os materiais suscetíveis ao gelo deverão ser excluídos.
Os materiais suscetíveis ao gelo, aquando de trabalhos sob pavimentos, passeios, ou
bermas, são de excluir quando a proteção ao gelo obtida com os materiais do
pavimento não é suficiente.
Os subprodutos industriais só serão utilizados após um estudo particular que
demonstre a sua não nocividade em relação ao ambiente e à rede em causa.
Os materiais rochosos raramente serão diretamente utilizados em valas devido ao
critério do Dmáx, pois necessitam frequentemente de uma preparação prévia
(trituração, corte, crivagem, ou otros).
Com base nos princípios atrás mencionados são construídas regras de utilização de materiais
na parte inferior do aterro (objetivo de compactação q4) e na parte superior do aterro (objetivo
de compactação q3).
Através dos objetivos de compactação pretendidos para determinada camada, e recorrendo às
tabelas de utilização dos materiais para esses mesmos objetivos, é possível definir o caso tipo
relativo a valas essencialmente sob pavimentos (Figura 18).
Para além dessas valas tipo sob pavimentos, existem casos particulares, nomeadamente o caso
das valas estreitas (L < 0,30m). Nestes casos a compactação pode ser realizada por saltitões
de placa estreita ou outros equipamentos específicos como os rolos vibratórios estreitos.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
37
Figura 18 – Caso tipo relativo a enchimento e reabilitação de valas sob pavimentos (SETRA/LCPC,
1994)
No entanto existem algumas restrições adicionais quando se realiza a compactação nestes
casos de valas estreitas:
Os modelos de rolos vibrantes estreitos recentes não danificam a canalização ou cabos
quando compactados a uma distância destes de 0,40m (d=0,40m). Caso os materiais
da vala permitam uma espessura de compactação emax>d o valor de d pode ser
aumentado para o valor de emax.
A profundidade da vala deve ser compatível com a profundidade de penetração da
parte ativa dos compactadores (Figura 19).
A largura dos rolos vibrantes deve ser compatível com a largura da vala (fenómeno da
“faca” se o rolo vibrante é muito mais estreito do que a vala).
Figura 19 – Introdução da parte ativa do compactador em valas mais estreitas (SETRA/LCPC, 1994)
2.4. Outros casos de estudo relativos à instalação de infraestruturas
2.4.1. Perda de vida útil do pavimento após abertura de vala para instalação de
infraestruturas
Segundo um estudo feito no Canadá, mais propriamente na cidade de Ottawa, cujo objetivo se
centrou na determinação do custo e do impacto da abertura de valas para instalação de
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
38
infraestruturas na rede rodoviária urbana e semiurbana, a diferença entre o ciclo de vida de
pavimentos urbanos e pavimentos rurais pode ser atribuída à diferença na geometria do
pavimento, ao carregamento provocado pelo tráfego e também à instalação de infraestruturas
enterradas onde o espaço de trabalho é bastante confinado. Embora o atual código que rege
este tipo de obras em Ottawa exijam uma reintegração da estrutura do pavimento novo a
combinar com o pavimento adjacente, é frequentemente observado que essa reintegração não
é de todo executada segundo as normas exigidas, diminuindo o tempo de vida útil do
pavimento devido à degradação da zona intervencionada, como ilustra a Figura 20 (Lee e
Lauter, 1999).
Figura 20 – Fendilhamento tipo pele de crocodilo após instalação de infraestruturas (Lee e Lauter,
1999)
Neste estudo verificou-se que os pavimentos com ciclos de vida mais longos experimentam
maiores perdas no ciclo de vida devido aos efeitos provocados pela abertura de valas em
comparação com pavimentos cujo ciclo de vida é mais curto.
Após o estudo de mais de duas centenas de valas executadas em pavimentos, observou-se que
este tipo de obras reduz o ciclo de vida dos pavimentos urbanos em 7,8%, e em 32,4% em
toda a zona envolvente da vala. Isto porque se demonstrou que a abertura de valas para
instalação de infraestruturas não afeta apenas a área da vala mas também as áreas para além
dos limites da vala, designada “zona de influência”, como provam os resultados de ensaios
estruturais não destrutivos para avaliação da deflexão que indicam que, em média, a zona de
influência da vala é de cerca de 0,60m a partir dos seus limites. Os resultados mostram
também que a referida abertura de valas no pavimento aumentou o valor da deflexão em 18%
quando ponderados sobre a superfície do pavimento a nível urbano. Um perfil típico das
deflexões máximas na zana de influência das valas é apresentado na Figura 21.
Por último, os resultados dos ensaios de capacidade de carga mostram que a abertura de valas
para instalação de infraestruturas nos pavimentos têm um significativo impacto negativo sobre
a capacidade resistente do pavimento na área correspondente à abertura da vala.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
39
Figura 21 – Perfil típico com valores da deflexão máxima na zona de influência das valas (Lee e
Lauter, 1999)
Os mesmos resultados indicam que, em média, a abertura de valas para execução de
infraestruturas reduz a capacidade de carga do pavimento na zona sobre a vala em 8,5%. Isso
requer um reforço do pavimento da zona da vala com cerca de 32mm de mistura betuminosa a
quente para reabilitar a capacidade de carga perdida como resultado da abertura de valas.
2.4.2. Reforço de zonas intervencionadas com recurso a geogrelhas
Foi desenvolvido outro estudo no Irão para avaliar o reforço do pavimento após instalação de
infraestruturas, juntamente com Departamentos de Engenharia Civil de Universidades do Irão,
da Índia e da Malásia, usando geogrelhas no topo da camada de base para diminuir o
assentamento e a formação de rodeiras. Esse estudo foi efetuado na cidade de Shiraz, onde foi
analisado o comportamento do pavimento em três zonas distintas, em que duas delas foram
reforçadas com geogrelhas e a terceira não foi reforçada. Os assentamentos foram registados
no final de um, três, seis e doze meses (Kazemian et al., 2010).
Nas últimas três décadas, as geogrelhas têm sido cada vez mais utilizadas para melhorar o
desempenho estrutural de pavimentos recém-construídos ou reabilitados. Estas geogrelhas
podem ser colocadas na mistura betuminosas ou nas camadas granulares do pavimento a fim
de melhorar a resistência às tensões de carregamento nesses materiais (Kazemian et al.,
2010).
O processo normalmente adotado pela administração local em Shiraz para o preenchimento da
vala é colocar o cano sobre uma almofada de areia (5 cm) e, em seguida, preencher com areia
até ao topo do tubo. De seguida é colocado o material resultante da escavação como primeira
camada e é colocada água suficiente de modo a saturar o aterro (Figura 22). Depois a parte
restante da vala é preenchida com brita e tout-venant (Kazemian et al., 2010).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
40
Figura 22 – Saturação do solo depois de colocada a primeira camada na vala (Kazemian et al., 2010)
A falta de técnicas de compactação adequadas para este tipo de aterros costuma produzir
grandes assentamentos nas estradas pavimentadas após reabilitação da vala. Tal como já foi
referido atrás, para avaliar a eventual ocorrência de degradações na zona da vala após
reabilitação, essa análise foi realizada em três secções do pavimento, em que a primeira não
foi reforçada, a segunda foi reforçada com uma geogrelha BX 1100 e a terceira foi reforçada
com uma geogrelha BX 1500. De salientar que apesar de serem estudadas secções diferentes,
todas foram analisadas para a mesma intensidade de tráfego (Kazemian et al., 2010).
Segundo Al-Quadi (2008) apud (Kazemian et al., 2010) a geogrelha deve ser colocada o mais
próximo da camada que irá experimentar a maior deformação, sendo que neste trabalho a
geogrelha foi colocada no topo da camada de base (Kazemian et al., 2010). A espessura do
aterro compactado após abertura da vala (argila), da sub-base (brita) e da base (tout-vennant)
foi de 1,25m, 1,00m e 0,20m, respetivamente, tal como ilustra a Figura 23, onde também se
pode verificar qual a localização das geogrelhas utilizadas em duas secções do estudo.
Figura 23 – Estrutura de reabilitação do pavimento na zona da vala e localização da geogrelha
(Kazemian et al., 2010)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
41
Como esperado, o assentamento do pavimento sem reforço é muito elevado quando sujeito a
elevadas cargas de tráfego, mas reduz significativamente com a geogrelha BX 1100 e ainda
mais para a geogrelha BX 1500. O assentamento do pavimento sob uma dada carga é de
2,03mm para a secção sem reforço, 1,31mm (redução de 44,1%) para a geogrelha BX 1100 e
0,82mm para a geogrelha BX 1500 (redução de 63,0%) (Kazemian et al., 2010). Nas Figuras
24 e 25 é possível verificar que o pavimento reforçado com geogrelhas não apresenta grandes
degradações ou assentamentos, enquanto na secção sem reforço é visível o assentamento
(Figura 26).
Figura 24 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1100 (Kazemian et al., 2010)
Figura 25 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1500 (Kazemian et al., 2010)
Figura 26 – Pavimento reabilitado na zona da vala sem reforço (Kazemian et al., 2010)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
42
2.4.3. Perfurações horizontais sem abertura de vala (trenchless)
A tecnologia de perfurações horizontais sem abertura de vala (tecnologia “tranchless”)
desenvolveu-se há cerca de 14 anos na China desde o primeiro simpósio nessa temática
realizado em Beijing, em 1996. Por sua vez, a Sociedade Chinesa para a Tecnologia
“Tranchless” foi criada em 1998 (Boasong e Najafi, 2007).
Com uma população crescente e ambientes urbanos densamente povoados, a China está a
olhar para métodos alternativos de instalação de gasodutos subterrâneos em detrimento dos
tradicionais métodos de instalação destas infraestruturas. A abertura de valas convencional
resulta em problemas nos centros urbanos através do fecho de estradas, atrasos no trânsito,
desvios de tráfego, perdas de acesso a casas e negócios, ruído e uma perturbação geral para
todos. A tecnologia “trenchless” é uma solução mais viável e sustentável para instalar as
infraestruturas enterradas. Pipe Jacking e Perfuração Horizontal Dirigida são atualmente, e de
longe, as tecnologias “trenchless” mais reconhecidas (Ariaratnam, 2009).
Segundo Najafi (2005) apud (Boasong, 2007), a perfuração horizontal é uma técnica que
permite a instalação de condutas com necessidades mínimas de céu aberto. Atualmente, a
perfuração horizontal é uma indústria multimilionária com centenas de fornecedores e
milhares de sondas de perfuração a operar na China, que é o mercado em maior crescimento
na tecnologia “trenchless” (Boasong e Najafi, 2007).
A maioria dos engenheiros e construtores têm conhecimento sobre a tecnologia “trenchless”
para aplicação em cidades. No entanto, geralmente não têm conhecimentos para selecionar e
utilizar a metodologia adequada para um determinado projeto. Como resultado, projetos que
poderiam ser excelentes candidatos para o emprego de tecnologia “trenchless” muitas vezes
são realizados com a tradicional abertura de valas. A falta de um melhor conhecimento na
matéria acaba por fazer com que os municípios fiquem relutantes em adotar a tecnologia
“trenchless”, dada a incerteza de custo e a informação muitas vezes limitada sobre a
localização das atuais canalizações enterradas (Ariaratnam, 2009). Contudo, à medida que os
engenheiros e construtores forem aumentando os seus conhecimentos e se tornem mais
confiantes nestes novos métodos de construção, prevê-se que os mesmos se tornem comuns.
A tecnologia de Perfuração Horizontal Dirigida tem sido utilizada nas travessias de rios,
cursos de água, estradas e caminhos-de-ferro, assim como na instalação de condutas sem
abertura de vala em zonas de grande concentração populacional. A longitude mais elevada
neste tipo de perfuração é cerca de 2000m, e o maior diâmetro cerca de 1229mm (Hidrossolo,
2006).
Para sua execução, inicia-se o atravessamento através da cravação de um furo piloto (Figura
27) de aproximadamente 40cm usando técnicas de cravação com o auxílio de hidrojato, por
recurso a motor de lamas ou a martelo do tipo fundo-de-furo (Hidrossolo, 2006).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
43
Figura 27 – Perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto (Hidrossolo, 2006)
Esta primeira perfuração é de menor diâmetro, sendo executada com uma cabeça direcional
equipada com uma sonda que permite a localização da perfuração ao longo da sua execução,
para que se façam correções na direção de modo a manter a trajetória pretendida. O avanço da
furação é conseguido através da ação combinada da injeção das lamas bentoníticas sobre
pressão, enquanto a cabeça de perfuração que se encontra em rotação ligada à perfuradora
(através de varas de perfuração) é impelida a avançar na direção pretendida. As lamas
bentoníticas têm ainda outras funções, como o arrefecimento da cabeça de perfuração, a
remoção dos detritos, a sustentação das paredes do furo e a lubrificação para a passagem da
tubagem. O acompanhamento da perfuração faz-se através dos sinais recebidos da sonda
instalada na cabeça de perfuração, podendo estes ser de dois dispositivos diferentes:
cabo/sonda onde a informação será enviada para um aparelho recetor (Figura 28) para
confronto com o traçado definido, ou com uma sonda de radiodeteção que transmite o sinal e
faz a procura do seu posicionamento (Sondagens Oeste, 2013).
Figura 28 – Equipamento de radiodeteção Subsite 750 Tracker (Sondagens Oeste, 2013)
Após a execução do furo piloto, a cabeça de perfuração direcional é retirada e é colocado um
“alargador” com um diâmetro superior à perfuração anterior. O alargador servirá para
aumentar o diâmetro do furo inicial, que através da rotação associada a compressão e à
injeção de lamas bentoníticas fará várias passagens até que se atinja o diâmetro pretendido.
Quando se atinge o diâmetro desejado, o tubo a colocar é ligado ao alargador através de um
destorcedor (Figura 29), que é puxado até atingir a extremidade inicial da perfuração
(Sondagens Oeste, 2013).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
44
Figura 29 – Pormenor da colocação da tubagem (Sondagens Oeste, 2013)
2.5. Controlo da qualidade de compactação em obra e patologias
associadas
2.5.1. Introdução
O controlo da compactação deve ser feito durante a sua execução (granulometria do material,
equipamento utlizado, espessura das camadas, numero de passagens do compactador, entre
outros), mas também após a compactação, comparando os resultados que se obteve em
laboratório com os que se obtém no campo.
Em seguida procura fazer-se uma síntese das técnicas de controlo utilizadas ao nível da
compactação no que se refere a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas,
assim como das patologias associadas à falta de controlo de qualidade nessas obras. Nesse
sentido, serão abordados alguns dos ensaios que podem ser efetuados para controlo da
compactação (dado que grande parte das patologias que surgem após conclusão deste tipo de
obras deriva de problemas estruturais ligados a uma deficiente compactação).
2.5.2. Métodos expeditos de determinação do teor em água
O controlo do teor em água dos solos é fundamental para se garantir o sucesso na obtenção de
graus de compactação elevados. Existem vários métodos para a determinação do teor em água
em obra, sendo os mais expeditos e utilizados os seguintes:
Método do Speedy;
Método reativo ou gamadensímetro.
O método de speedy consiste em fazer reagir carboneto de cálcio no interior da garrafa
speedy. A reação da água no solo com o carbonato de cálcio dá origem à libertação de gás
acetileno que origina um aumento da pressão no interior da garrafa. Para maior quantidade de
água no solo a pressão referida será maior. É normalmente utilizado para determinações do
teor de água rápidas em solos granulares, e não funciona com tanta precisão em solos finos
pela dificuldade em desagregar as partículas (Ribeiro, 2008).
O método reativo consiste na utilização de um aparelho designado de gamadensímetro (Figura
30), que mede teores de humidade e o peso volúmico seco do solo. A medição do teor de
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
45
humidade faz-se por emissão de neutrões rápidos no solo, que por colisão com os átomos de
hidrogénio se transformam em neutrões lentos. Quanto maior o número de neutrões lentos
registados, maior será o teor de humidade do solo (Ribeiro, 2008).
Figura 30 – Aparelho gamadensímetro (Tecnilab, 2013)
2.5.3. Métodos expeditos de determinação do peso volúmico seco
A obtenção do peso volúmico seco do solo é fundamental para a determinação do grau de
compactação. Para controlo do peso volúmico seco em obra são utilizados alguns métodos
expeditos:
Método da garrafa de areia;
Método do balão ou densímetro de membrana;
Método nuclear radioativo ou do gamadensímetro.
O método garrafa de areia é o método destrutivo mais utilizado no nosso país. Este método,
descrito pela especificação LNEC E-204, consiste em determinar o volume de cavidades
abertas no terreno. Pela relação do peso de solo retirado e do teor de humidade determinado, é
possível determinar o peso volúmico seco (Ribeiro, 2008).
O método do balão é outro dos métodos destrutivos também utilizados que requer a abertura
de uma cavidade no solo. Não existe especificação própria nacional para este ensaio. Deve-se
seguir a norma ASTM D-1556. Não deve ser aplicado em solos pouco consistentes, porque a
pressão exercida pelo balão pode alterar o volume da cavidade (Ribeiro, 2008).
O método de controlo de compactação, realizado com equipamentos baseados na
radioatividade, permitem estimar o teor de humidade e o peso volúmico seco de forma
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
46
extremamente rápida, eficiente e cómoda. O equipamento (Figura 30) consta basicamente de
uma fonte radioativa e de um recetor-contador. Na fonte existem dois tipos de materiais
radioativos: um para a emissão de raios gama, que permitem a avaliação do peso volúmico do
solo, e outro para a emissão de neutrões, com os quais se determina o teor em água
(Fernandes, 1994).
Para determinação do peso volúmico, a fonte emite raios gama a partir da superfície do
terreno (“transmissão indireta”) ou a partir do seu interior (“transmissão direta”), sendo neste
caso introduzida a fonte num furo previamente realizado. A quantidade de raios gama que vai
ser captada por unidade de tempo no contador Geiger-Muller situado na célula é inversamente
proporcional à densidade do material atravessado (Fernandes, 1994).
2.5.4. Métodos de controlo de compactação em obra LCPC/SETRA
Outros métodos também podem ser usados para controlo da compactação em obra. Contudo,
obrigam à utilização de equipamentos mais elaborados, tais como:
Penetrómetro;
Sonda de dupla gama;
Dynaplaque.
O penetrómetro (Figura 31) é um aparelho de controlo de compactação que pode atuar tanto
em valas profundas (vários metros) como em valas estreitas de 0,15 m de largura,
atravessando materiais de granulometria até os 100 ou 150 mm.
Para o uso do penetrómetro é necessário conhecer a classificação dos materiais (natureza e
estado de humidade), em que a curva obtida traduz se a densificação realizada está em
conformidade com as exigências (q4, q3, q2), comparando no aparelho os limites
predeterminados estabelecidos nas diferentes classes de materiais.
A compactação é aceitável se respeitar as seguintes condições:
Nenhum ponto do penetrograma (Figura 31) pode ser superior à penetração do corte
limite (ecL), a penetração do corte de referência (ecR) é indicativa da posição;
As espessuras das camadas são as constantes da tabela de compactação.
A compactação não está em conformidade com os objetivos de densificação se:
O penetrograma for superior à ecL, sendo que a amplitude com que se manifesta
reflete a gravidade do defeito;
As espessuras reais das camadas são maioritariamente superiores às tabeladas (mesmo
que o penetrograma não seja superior à ecL).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
47
Figura 31 – Penetrómetro e exemplo de penetrograma obtido nesse equipamento (Sedidrill, 2009;
SETRA/LCPC, 1994)
A sonda de gama dupla é outro aparelho de alta precisão, disponível num número limitado de
exemplares, que permite a obtenção de perfis de densidade em função da profundidade
estudada, o que pode ser usado para controlo de compactação.
O controlo com o Dynaplaque (Figura 32) permite assegurar que as camadas de reparação de
pavimento, possam ser colocadas sobre um suporte suficientemente rígido, e só é possível
usar se a vala tiver uma largura superior a 0,80m (para colocação da base do Dynaplaque). A
escolha dos materiais na parte superior do aterro é fundamental para a obtenção de um
módulo correto para essa camada (pelo menos 50 MPa em qualquer ponto).
Figura 32 – Equipamento de controlo de compactação Dynaplaque (Lehmann + partner, 2013)
2.5.5. Patologias associadas a obras de pavimentação após abertura de valas
Uma obra de pavimentação realizada após instalação de infraestruturas em valas, após
concluída e quando se procede à abertura ao tráfego está permanentemente sujeita às
solicitações provocadas pelos veículos e pelos agentes climatéricos.
A avaliação da qualidade global dos pavimentos pode ser subdividida em dois domínios
fundamentais: a avaliação estrutural e a avaliação funcional (Branco et al., 2008).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
48
A avaliação estrutural procura definir o nível de desempenho mecânico do pavimento, tendo
em conta o tráfego passado e as condições climáticas, sendo correntemente quantificável
através da “vida residual”, expressa em termos de número de passagens de um determinado
eixo padrão que o pavimento ainda pode suportar. A avaliação funcional tem por objetivo
definir a qualidade do pavimento, tendo por base as exigências dos utentes da estrada quanto
ao conforto e segurança de circulação (Branco et al., 2008).
A degradação pode então ser do tipo estrutural ou funcional, sendo um fenómeno inerente a
qualquer pavimento. Quanto ao processo de degradação de um pavimento, este é dependente
de dois grupos de fatores: os fatores passivos, característicos do pavimento construído
(espessura das camadas, materiais utilizados, qualidade de construção), e os fatores ativos,
que são os principais responsáveis pelo processo de degradação, compreendendo as ações do
tráfego e dos agentes climáticos (Branco et al., 2008).
O processo de evolução das degradações de um pavimento apoia-se no “princípio das
consequências”, em que uma degradação não evolui isoladamente no tempo, dando origem a
outras degradações, ou seja, inicia-se uma atividade em ciclo, onde as diferentes degradações
interferem mutuamente (Pereira e Miranda, 1999).
Alguns dos fatores mais significativos responsáveis pela degradação dos pavimentos são: 1) a
falta de estudo das condições in situ, que por conseguinte não foram tidas em conta no
projeto; 2) capacidade de suporte insuficiente dos terrenos de fundação devido, por exemplo,
à má compactação dos solos; 3) as ações climáticas; 4) más condições de drenagem;
5) reduzida qualidade dos materiais, nomeadamente devido a deficiências de fabrico e
execução; 6) existência de problemas de ligação entre a camada de desgaste e a camada de
base; 7) elevada agressividade do tráfego; 8) existência de camadas estruturais de reduzida
compacidade; 9) sub-dimensões da camada de desgaste ou das camadas betuminosas ou
granulares inferiores; 10) deficiência de construção nas juntas, entre outros fatores que
também podem concorrer para a ocorrência das patologias nos pavimentos (Pereira e
Miranda, 1999).
A relação causa efeito pode traduzir-se sob a forma de uma matriz que relaciona os fatores de
degradação com os principais tipos de patologias que ocorrem nos pavimentos, tal como se
apresenta na Tabela 17.
No que diz respeito a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas, a abertura e
fecho de valas efetuadas pelas concessionárias competentes podem acarretar diversos
problemas não só à nova pavimentação na zona intervencionada como na restante
pavimentação. Estas patologias ainda são agravadas pelo facto de se estar a criar uma
descontinuidade na estrutura do pavimento.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
49
Tabela 17 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação (Branco et al.,
2008)
DEGRADAÇÕES
FACTORES DE DEGRADAÇÃO
Con
diç
ões
de
dre
nagem
Su
b-d
imen
sões
da
cam
ad
a d
e d
esgast
e
Su
b-d
imen
sões
das
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as
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Cap
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dad
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un
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de
base
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Agre
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idad
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o
tráfe
go
Açõ
es c
lim
áti
cas
Cam
ad
as
estr
utu
rais
de
red
uzi
da
com
paci
da
de
Deformações *** * ** *** * ** * * ***
Rodeiras *** * ** *** ** * ** ** ***
Fendas ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***
Fendas parabólicas * ** ** ** *** *** *** **
Pele de crocodilo ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***
Pelada * ** ** *** *** ** **
Ninhos ** * *** *** ** ** ** ***
Cabeça de gato *** ** *** * **
Desagregação
superficial *** *** ** *** **
Exsudação *** ** *** ***
*** - Muito importante; ** - Importante; * - Pouco importante
As principais patologias que normalmente derivam deste tipo de obras de repavimentação
após instalação de infraestruturas em valas são as que se seguem:
Deterioração das áreas do pavimento próximas à vala (Figura 33), devido à demora na
recomposição ou não execução de corte das áreas afetadas, ou ainda devido à falta de
aplicação de ligantes de maneira a cobrir totalmente as paredes laterais do pavimento
existente. As bordas de ligação podem assim fissurar (Figura 34) uma vez que ficam
sujeitas a esforços na ligação entre as duas zonas do pavimento.
Rotura do pavimento (Figura 35) ou fendilhamento por fadiga (Figura 36) pode ter
origem na fraca qualidade dos materiais, falta de capacidade de suporte das camadas
em materiais granulares e do solo de fundação, falta de ligação das camadas por
deficiente construção, subdimensionamento da camada de desgaste, agressividade do
tráfego, entre outras possíveis causas.
Assentamento do pavimento reconstruido (Figuras 37 e 38), devido à insuficiente
capacidade de suporte da fundação, subdimensionamento das camadas inferiores,
camadas estruturais de reduzida compacidade, entre outros.
Desnivelamento do pavimento a nível acima da superfície do pavimento existente
(Figuras 39 e 40), causando grande desconforto aos utentes.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
50
Figura 33 – Deterioração das áreas do pavimento próximo à vala (Stuchi, 2005)
Figura 34 – Fendas longitudinais com o pavimento existente (Azambuja, 2009)
Figura 35 – Rotura do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)
Figura 36 – Fendilhamento por fadiga (Azambuja, 2009)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
51
Figura 37 – Assentamento do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)
Figura 38 – Assentamento da repavimentação (Azambuja, 2009)
Figura 39 – Elevação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)
Figura 40 – Elevação da repavimentação (Azambuja, 2009)
Desagregação do revestimento em mistura betuminosa (Figuras 41 e 42) a quente,
devido à fraca qualidade dos materiais da camada de desgaste, envelhecimento do
ligante, agressividade do tráfego, sobreaquecimento do betume na altura de fabrico da
mistura betuminosa, compactação a baixa temperatura, entre outros.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
52
Desnivelamento das camaras de visita para níveis abaixo e acima da superfície de
rolamento dos pavimentos existentes (Figura 43), causando grande desconforto aos
utentes.
Figura 41 – Desagregação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)
Figura 42 – Desagregação da repavimentação (Azambuja, 2009)
Figura 43 – Caixas de visita com desnivelamento abaixo e acima do pavimento existente (Azambuja,
2009)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
53
3. DESCRIÇÃO DOS TRECHOS EM ESTUDO, SUA
REABILITAÇÃO E MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS
3.1. Introdução
A repavimentação de estradas urbanas na decorrência de obras para instalação de
infraestruturas é de extrema importância uma vez que dela podem surgir variadíssimos
problemas quando estas não seguem normas e exigências de controlo de qualidade. A má
execução deste tipo de obras prejudica a circulação, o conforto, a própria segurança dos
utentes rodoviários e aumenta ainda os custos da obra devido à necessidade de realizar
posteriores reparações.
Assim, o primeiro objetivo do presente capítulo passa pela descrição das metodologias
utilizadas nas obras em estudo para as repavimentações, bem como comparar o modo como
este tipo de obras para instalação das infraestruturas urbanas são executadas com o que é
exigido pelos regulamentos municipais e nacionais. Desta forma é possível aferir até onde a
legislação municipal e mesmo nacional é aplicada neste tipo de obras ditas “pequenas” , as
quais podem comprometer a qualidade estrutural e funcional das vias urbanas tão importantes
para as locomoções diárias de uma parte significativa da população.
O segundo objetivo deste capítulo passa por descrever os métodos de ensaio utilizados ao
nível da caracterização estrutural do pavimento assim como os objetivos pretendidos com
esses mesmos ensaios para cada trecho analisado.
Para o desenvolvimento deste estudo foi feito um acompanhamento em duas obras distintas,
ambas com abertura de vala para instalação de infraestruturas em plena via pública e posterior
repavimentação, sendo que numa das obras se analisou um pavimento em calçada de cubos de
granito e, na outra, um pavimento flexível, construído com materiais betuminosos.
3.2. Localização dos trechos em estudo
3.2.1. Trecho em calçada de cubos de granito
O trecho em cubos de granito selecionado para o estudo (Figuras 44 e 45) localiza-se em Fafe,
na envolvência do centro da cidade, e destina-se a servir residências, pequenos espaços
comerciais mas sobretudo a dar acesso à principal igreja da cidade e ao único hospital de Fafe.
Trata-se portanto de uma via maioritariamente utilizada por veículos ligeiros mas com volume
de trafego considerável.
Este trecho foi analisado num comprimento total de cerca de 127 metros como ilustra a Figura
44.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
54
Figura 44 – Localização do trecho em calçada de cubos de granito
Figura 45 – Revestimento em calçada de cubos de granito
3.2.2. Trecho em material betuminoso
Este trecho para estudo (Figuras 46 e 47) localiza-se em Quinchães, freguesia de Fafe, o qual
se destina maioritariamente para ligação entre populações e a servir as residências da zona.
Trata-se de uma via maioritariamente utilizada por veículos ligeiros, sendo também utilizada
pelos transportes urbanos que fazem ligação à cidade de Fafe.
Este trecho irá ser analisado num comprimento total de cerca de 135 metros como ilustra a
Figura 46.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
55
Figura 46 – Localização do trecho em material betuminoso
Figura 47 – Revestimento em material betuminoso
3.3. Reabilitação do pavimento nos trechos estudados
Nos dias de hoje, as vias de comunicação assumem um papel importantíssimo no quotidiano
das pessoas e o aperfeiçoamento da técnica de pavimentação surgiu com a evolução dos
veículos e o aumento do tráfego.
Para além de garantirem qualidades funcionais como conforto e segurança, é fundamental os
pavimentos garantirem também qualidade estrutural de forma a resistir às cargas por tempos
cada vez maiores.
Nesse sentido, o controlo de qualidade em obras de repavimentação após instalação de
infraestruturas subterrâneas é fundamental, uma vez que a deficiente execução neste tipo de
obras irá ter consequências não só na zona intervencionada, mas também no resto do
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
56
pavimento, pois grande parte dos problemas que podem surgir nos pavimentos pode ter
origem neste tipo de obras de infraestruturas, causando desconforto, insegurança e até
diminuição da própria capacidade estrutural. Estes problemas dão origem a determinadas
patologias cuja manutenção e reabilitação obrigam à utilização de recursos que são, na grande
maioria dos casos, inferiores às necessidades.
Desta forma, estes fenómenos patológicos levam ao descontentamento dos utentes das vias e
trazem repercussões ao nível da segurança e conforto dos mesmos. Assim, surge a
necessidade de prevenir estas anomalias, controlando a sua execução de uma forma objetiva e
rigorosa, para que as vias apresentem o desempenho e a durabilidade esperada.
De seguida serão expostas as metodologias construtivas utilizadas em ambas as obras de
estudo e algumas das anomalias que se foram verificando na execução das mesmas.
3.3.1. Reabilitação do trecho em calçada de cubos de granito
Esta obra consistiu na execução de infraestruturas de saneamento e de águas pluviais, em
substituição das redes antigas já existentes. Para tal, foi necessária a abertura de vala no
pavimento em questão, conforme a Figura 48, e posterior repavimentação do mesmo. A vala
aberta ao longo da via comporta uma largura média com cerca de 1,60m e uma profundidade
média de 2,50m.
Figura 48 – Abertura de vala para remoção das infraestruturas existentes
A repavimentação foi executada em duas etapas distintas. A primeira etapa consistiu no fecho
total da vala, ou seja, na reposição das camadas de solo compactado até ao topo da via nos
127 metros de comprimento, uma vez que a via apesar de não estar aberta ao tráfego, tinha de
reunir as condições mínimas para acesso a moradores e acima de tudo garantir o acesso de
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
57
ambulâncias ao hospital. A segunda etapa consistiu na remoção total da camada de cubos de
granito e sua total reconstrução.
Na primeira etapa, após a abertura da vala na profundidade desejada, limpou-se o fundo da
vala, sem que este tivesse sido compactado e de seguida foram colocados cerca de 0,05m de
pó de pedra para assentamento da tubagem (Figura 49). Esta almofada em pó de pedra apenas
se restringiu a esses 0,05m, não envolvendo desta forma a totalidade da tubagem.
Em determinados troços, durante a abertura de vala foi necessário recorrer ao martelo
pneumático uma vez que durante as escavações para assentamento das tubagens o fundo das
valas era rochoso, como se verifica na Figura 50. Os troços que eram abertos para a colocação
das infraestruturas não ultrapassavam os 15/20 metros de cumprimento.
Figura 49 – Assentamento da tubagem em pó de pedra
Após o assentamento da tubagem, foi efetuado o aterro da primeira camada com terras
provenientes da própria escavação, terras estas que não foram cirandadas e em que numa
primeira fase era efetuado com o auxílio de uma pá com o objetivo de selecionar terras sem
que estas contenham pedras de dimensões consideráveis para o envolvimento da tubagem.
Contudo, esse aterro era posteriormente auxiliado pela retroescavadora que impossibilitava
um adequado controlo de terras selecionadas sem pedras de dimensões consideráveis que
possam danificar a tubagem, como ilustra a Figura 51. Na Figura 52 pode ver-se que as
laterais da tubagem foram compactadas de forma manual.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
58
Figura 50 – Fundo das valas rochoso
Figura 51 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
59
Figura 52 – Compactação manual das laterais da tubagem
O aterro da primeira camada que envolve a tubagem teve em média uma espessura que
rondava os 50/60cm a partir do extradorso superior da tubagem, procedendo-se de seguida à
compactação da mesma com recurso ao “saltitão”, como se verifica na Figura 53. Após a
compactação desta primeira camada de aterro foi colocada a fita sinalizadora para indicação
de existência de tubagem de águas residuais caso outra concessionária venha posteriormente a
executar trabalhos de escavação no mesmo local (Figura 54).
Figura 53 – Compactação da primeira camada de aterro
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
60
Figura 54 – Colocação da fita sinalizadora
O material da segunda camada de aterro e das sucessivas camadas até se atingir o topo da vala
ao nível do pavimento foram colocados pela retroescavadora, cujo controlo era mais
dificultado em relação a pedras de maiores dimensões como ilustra a Figura 55, mas
sobretudo material velho de canalizações antigas que eram despejados junto com o aterro,
material este que foi impedido pela fiscalização de ir junto com o aterro da vala (Figura 56).
Figura 55 – Aterro da segunda camada de solo
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
61
Figura 56 – Restos de canalização antiga colocados junto com o aterro
As espessuras médias de compactação destas camadas rondaram os 60cm. Para além disso, e
frequente durante a execução dos vários troços, verificou-se o despejo de águas vindas das
tubagens antigas, sem que estas fossem retiradas ou encaminhadas para fora da vala e
portando, o aterro era executado sobre essas mesmas águas (Figura 57).
Figura 57 – Águas provenientes das tubagens antigas
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
62
Após a compactação da segunda camada de aterro, é ilustrado na Figura 58 a forma como
foram aterrados alguns troços, com aterro direto a partir do camião, sendo este método
utilizado em apenas uma minoria dos troços. A abertura média de vala por troço era de cerca
de 10m, troço este onde eram executados os trabalhos necessários ao nível das infraestruturas
e posterior reposição das várias camadas de solo até ao topo da via.
Figura 58 – Colocação da parte superior do aterro
À medida que os trabalhos iam sendo executados, era necessário fechar a vala de cada troço
intervencionado uma vez que era prioritário manter a via operacional para dar acesso de
ambulâncias ao hospital e até mesmo aos moradores da zona (Figura 59). A compactação no
topo da vala foi efetuada com um compactador vibratório tandem.
Para evitar que o solo se torne plástico no topo da vala, devido à ocorrência de precipitação, o
que dificultaria a traficabilidade dos equipamentos de obra, foi colocada uma pequena camada
de brita com cerca de 0,10m de espessura como ilustra a Figura 60.
Por fim, e como já foi referido anteriormente, a segunda etapa consistiu na remoção total da
camada de cubos de granito e a sua total reconstrução.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
63
Figura 59 – Fecho total de vala para acesso a utentes
Figura 60 – Camada de brita no topo da vala
Esta reconstrução consistiu na execução de uma camada (vulgarmente designada de “caixa”)
de 0,20m de agregado britado de granulometria extensa (“tout-venant”), seguida da aplicação
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
64
de uma almofada de assentamento em pó de pedra, com 0,08m de espessura, para posterior
assentamento da calçada de cubos de granito (Figuras 61 e 62).
Figura 61 – Assentamento de calçada de cubos em pé de pedra
Figura 62 – Estado final do pavimento após compactação
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
65
3.3.2. Reabilitação do trecho em material betuminoso
A obra realizada numa via em material betuminoso consistiu na execução de infraestruturas
de saneamento ao longo de várias dezenas de metros com o intuito de servir a população ali
residente ainda não privilegiada com este serviço.
Para execução destas infraestruturas foi aberta uma vala no pavimento betuminoso, para a
qual foi inicialmente feita uma marcação da área a ser cortada no pavimento betuminoso e
com recurso a uma máquina de corte, como demonstra a Figura 63, procedeu-se a esse mesmo
corte para posterior escavação da área delimitada. A vala manteve uma largura média de cerca
de 60cm e uma profundidade média de 1,80m ao longo da via (Figura 64).
A repavimentação desta obra foi executada em duas etapas distintas. A primeira etapa
consistiu no fecho total da vala, ou seja, na reposição das camadas de solo compactado até ao
topo da via nos 135 metros de comprimento, uma vez que mesmo estando em obras a via
continuava aberta ao trafego e era então necessário garantir o máximo conforto e segurança
possível aos utentes da via. A segunda etapa consistiu na repavimentação da área da vala
correspondente à camada de desgaste, com recurso a mistura betuminosa nova.
Figura 63 – Marcação e corte da camada de desgaste betuminosa
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
66
Figura 64 – Abertura de vala para colocação de infraestruturas
Na primeira etapa, após a abertura da vala foi feita a limpeza do fundo da vala de forma que
este não apresente materiais impróprios para aterro e sobretudo pedras com dimensões
consideráveis que possam danificar a tubagem. O fundo da vala não foi compactado e a
tubagem foi diretamente assente no solo, como ilustra a Figura 65.
Após o assentamento da tubagem foi efetuado o aterro da primeira camada com terras
provenientes da escavação e não cirandadas, apesar de as mesmas não conterem grandes
quantidades de pedras de dimensão considerável para o recobrimento da tubagem. Contudo,
esta primeira camada de aterro foi efetuada com recurso à escavadora e até mesmo com o
despejo da terra diretamente do próprio veículo de transporte, como ilustram as Figuras 66 e
67, respetivamente.
Assim, estes métodos de aterro numa primeira camada cuja função passa pela envolvência da
tubagem não são os mais adequados, uma vez que se torna impossível que este mesmo aterro
seja executado com terras isentas de pedras que podem posteriormente danificar a tubagem
(Figura 68). Ainda em relação à primeira camada de aterro é de salientar que as laterais da
tubagem não foram compactadas.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
67
Figura 65 – Limpeza do fundo da vala e assentamento da tubagem no próprio solo
Figura 66 – Aterro com recurso à escavadora
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
68
Figura 67 – Aterro da primeira camada diretamente do veículo de transporte
Figura 68 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
69
O aterro da primeira camada que envolve a tubagem foi efetuado com uma espessura média
entre os 60 e os 70cm a partir do extradorso superior da tubagem e foi compactada com o
saltitão, como demonstra a Figura 69. Após a compactação da mesma foi colocada a fita
sinalizadora para indicação de existência de tubagem de águas residuais caso outra
concessionária venha posteriormente a executar trabalhos de escavação no mesmo local
(Figura 70).
Figura 69 – Compactação da primeira camada de aterro
Figura 70 – Colocação da fita sinalizadora
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
70
A segunda camada de aterro foi efetuada única e exclusivamente com auxílio do veículo de
transporte, tal como referido anteriormente. A espessura média de compactação desta camada
rondou os 0,90m.
Como foi referido anteriormente, esta segunda camada de aterro foi compactada pelo
“saltitão” como ilustra a Figura 71, mas em determinados troços, visto que se estava a
aproximar a hora de saída dos trabalhadores, a compactação da segunda camada de aterro foi
efetuada com recurso ao rasto da escavadora numa tentativa de acelerar o processo de
compactação, como ilustra a Figura 72.
Figura 71 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso ao “saltitão”
Para garantir o mínimo conforto e segurança aos utentes da via enquanto a camada de
desgaste betuminosa não era colocada, a parte superior da vala foi fechada com cerca de
0,20m de “tout-venant” até ao topo da via (Figura 73).
Esta última camada que preenche provisoriamente o topo da vala foi compactada, em
determinados troços, com recurso ao veículo de transporte de materiais como se verifica
através da Figura 74, pelos mesmos motivos anteriormente citados.
A Figura 75 ilustra o aspeto final da via antes da colocação da camada de desgaste final em
mistura betuminosa na zona da abertura da vala.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
71
Figura 72 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso à escavadora
Figura 73 – Colocação de “tout-venant” no topo da vala
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
72
Figura 74 – Compactação do “tout-venant” com recurso ao veículo de transporte de materiais
Figura 75 – Aspeto final da obra antes da colocação da camada de desgaste betuminosa final
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
73
Por fim é de salientar que em diversos casos existe uma demora significativa entre o fim do
aterro da vala e o início da execução da camada de desgaste betuminosa final na zona da vala,
o que acaba por originar a deterioração do pavimento próximo à vala (Figura 76), que por
vezes não é corrigido durante a execução da repavimentação final, dando origem a patologias
no pavimento e provocam a diminuição do tempo de vida útil do mesmo.
Figura 76 – Deterioração das áreas do pavimento junto à vala
Algumas semanas após o total enchimento da vala deu-se início ao processo de
repavimentação da camada de desgaste betuminosa.
Uma vez que a vala tinha sido aterrada até ao topo do pavimento para proporcionar condições
mínimas de conforto e segurança aos utentes da via, antes de dar início aos trabalhos de
pavimentação foi necessário abrir uma “caixa” com espessura tal que o pavimento a repor
fosse análogo ao existente (Figura 77).
Após a abertura da caixa foi feita a regularização da superfície corrigindo as imperfeições
ocasionadas pela retirada do material superficial através da compactação por meio de uma
placa reversível de forma a receber a mistura betuminosa da camada de desgaste nas
condições desejáveis (Figura 78).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
74
Figura 77 – Abertura de caixa para reposição do pavimento
Figura 78 – Compactação do topo da “caixa” do pavimento com placa reversível
Após a compactação da parte superior da “caixa” entretanto aberta procedeu-se ao corte das
imperfeições mais significativas que se encontram nas zonas limítrofes dos bordos do
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
75
pavimento antigo e posterior remoção do mesmo proporcionando também uma verticalidade
nos bordos do pavimento, garantindo assim uma melhor ligação entre o pavimento antigo e o
pavimento a repor (Figura 79).
De seguida, com recurso ao camião cisterna de betume, foi executada a impregnação de
ligante betuminoso tanto na superfície de “tout-venant” como nos bordos do pavimento
existente, como ilustra a Figura 80.
Figura 79 – Corte das imperfeições no pavimento
A última fase dos trabalhos diz respeito à colocação de betão betuminoso em camada de
desgaste. Na execução deste trabalho, o betão betuminoso foi colocado numa parte dianteira
da vala a pavimentar (Figura 81) e posteriormente recolhido pela mini-pá carregadora (do tipo
“bobcat”) e colocado na zona da vala a pavimentar (Figura 82).
É de salientar que a espessura da camada betuminosa de desgaste a repavimentar foi em
média de 0,06m, não sendo portanto análogo ao pavimento já existente cuja espessura era de
0,10m. Uma vez que a camada de “tout-venant” foi inicialmente aplicada numa espessura da
ordem dos 0,20m, esta ficou reduzida a menos de 0,15m aquando da abertura de “caixa” para
aplicação da camada de desgaste betuminosa.
Após um espalhamento adequado e nivelado do betão betuminoso na envolvência da vala, dá-
se início à compactação efetuada por um compactador tandem (Figura 83).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
76
Figura 80 – Impregnação de ligante betuminoso
Figura 81 – Colocação do betão betuminoso na parte dianteira da vala
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
77
Figura 82 – Colocação do betão betuminoso na vala com recurso à mini-pá carregadora
Figura 83 – Compactação do betão betuminoso com compactador tandem
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
78
Por fim, convém salientar que, para além das metodologias adotadas em cada obra, para se
alcançar o nível de exigência pretendido pelos utentes das vias, seria desejável que o solo para
aterro das valas fosse controlado através de ensaios de laboratório e de campo que
permitissem determinar o teor em água ótimo e a baridade seca máxima do solo a compactar
para uma adequada compactação. Com os dados da baridade seca máxima e do teor em água
ótimo, determinados em laboratório e, durante a compactação fazendo os ensaios em obra,
seria possível verificar se o grau de compactação exigido estaria (ou não) a ser cumprido.
Em relação a ambas as obras em estudo não foram realizados quaisquer tipos de ensaios
durante a fase de execução, fator este que pode ser prejudicial, uma vez que é através destes
ensaios que se pode verificar se estão ou não atendidas as especificações para reconstruir o
pavimento de forma a minimizar possíveis problemas futuros.
Com o acompanhamento das obras atrás referidas foi possível constatar que este tipo de
ensaios raramente é executado neste tipo de obras de menores dimensões, uma vez que se
tratam de obras de valor reduzido e cuja execução destes ensaios envolveria uma percentagem
considerável o orçamento total da obra. Para além disso, como se tratam de obras “não
visíveis” o nível de exigência das fiscalizações acaba por ser menor, o que tem consequências
não só na zona intervencionada, mas também no resto do pavimento, uma vez que grande
parte dos problemas que surgem posteriormente nos pavimentos intervencionados com a
colocação deste tipo de infraestruturas deriva de um inadequado controlo de qualidade
durante a fase de execução. Desta forma o tempo da primeira intervenção para reparações é
menor, reduzindo consequentemente, o tempo de vida útil do pavimento em causa.
3.4. Métodos de ensaio utilizados para caracterização dos pavimentos
3.4.1. Caracterização estrutural (FWD)
Uma vez que o deflectómetro de impacto (Falling Weight Deflectometer – FWD) foi o
equipamento utilizado no desenvolvimento dos casos em estudo, para caracterização
estrutural dos pavimentos, considerou-se importante descrever o seu modo de funcionamento
e as suas principais características de uma forma mais pormenorizada. O objetivo de realizar
estes ensaios passa por compreender as alterações ao nível da capacidade de carga de um
pavimento antes e após a colocação de infraestruturas enterradas.
O Deflectómetro de Impacto (FWD) é um equipamento destinado a avaliar a capacidade
estrutural de um pavimento através da medição da sua resposta a uma carga vertical de
impacto. É um equipamento que tem um sistema de cargas e dispositivos para a medição de
deflexões, habitualmente montado num atrelado de um veículo e que permite a realização de
ensaios não-destrutivos simulando as ações induzidas pela passagem dos veículos (a uma
velocidade de cerca de 60 a 80 km/h), e mede a resposta do pavimento daí resultante
relativamente às deflexões.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
79
No interior do veículo rebocador são instalados, entre outros, os componentes eletrónicos e
um computador através do qual são efetuados o controlo do ensaio e o registo dos resultados.
Na Figura 84 apresenta-se o deflectómetro de impacto da Universidade do Minho, usado no
desenvolvimento do estudo apresentado no presente trabalho.
Figura 84 – Deflectómetro de Impacto (FWD) da Universidade do Minho
A força de impacto do ensaio é gerada pela queda de uma massa de uma determinada altura
sobre um conjunto de amortecedores de borracha, o qual transmite através de uma placa
circular, uma força de impulso à superfície em ensaio.
A massa, a altura de queda e o número de amortecedores podem ser ajustados para cada
ensaio. As deflexões são medidas por sensores (ou transdutores) no local onde é aplicada a
carga de impacto e em pontos distribuídos ao longo de uma viga, em que o número de
sensores (normalmente entre 6 e 9) e o afastamento entre os mesmos, é variável de acordo
com os objetivos definidos para o ensaio e as características do pavimento em estudo.
Existem dois tipos diferentes de transdutores de deflexões utilizados atualmente nos
Deflectómetros de Impacto, o geofone, transdutor de velocidade sísmica, que mede as
velocidades da superfície do pavimento e converte-as em deflexões por integração de sinal, e
o sismómetro, transdutor de deslocamentos sísmicos, que mede diretamente as deflexões da
superfície do pavimento.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
80
O ensaio é feito com o veículo parado, e o sistema de carga e o sistema de dispositivos de
medição de deflexões são apoiados na superfície do pavimento. São efetuados pelo menos
dois impactos para cada ponto de ensaio, sendo o primeiro impacto para o ajustamento da
placa de carga à superfície do pavimento. Para a deslocação para o ponto seguinte de ensaio,
os dispositivos são automaticamente recolhidos para uma posição de transporte. A aquisição
de resultados é efetuada num computador a bordo do veículo rebocador. O diâmetro da placa
de ensaio varia de 30 cm a 45 cm, de acordo com a norma ASTM D 4694-96. A placa de 30
cm de diâmetro é, normalmente utilizada em pavimentos rodoviários, enquanto em
pavimentos aeroportuários é utilizada a de 45 cm. Neste estudo usou-se a placa de 300 mm.
Para medir a resposta da superfície do pavimento, avaliada pela deflexão em função da
distância ao centro de aplicação da carga, o reboque tem vários acelerómetros a determinadas
distâncias do centro de aplicação da carga, alinhados na direção do eixo do reboque.
As tensões produzidas num pavimento devido à queda duma massa durante um ensaio de
FWD degradam-se com a profundidade (Freitas, 1999). A cada sensor de deflexão (geofone)
corresponde um valor do assentamento da superfície do pavimento, o qual reflete a
contribuição específica dum certo conjunto de camadas.
Durante o ensaio de FWD foram aplicadas na superfície do pavimento duas pancadas com
cargas entre e 30 e 65 KN, sendo feita uma interpolação linear para obter as deflexões para
uma carga de 40KN, que foi considerada a carga de referência para o estudo (equivalente a
um eixo de 80 KN). Relativamente à distância dos sensores ao centro de aplicação de carga,
estes encontram-se às seguintes distâncias: 0, 0,3, 0,45, 0,6, 0,9, 1,2, 1,5, 1,8 e 2,1 metros.
3.4.2. Ensaios realizados no trecho em calçada de cubos de granito
Para a parte experimental do presente trabalho, no que respeita ao trecho de calçada de cubos
de granito, os ensaios FWD foram realizados com um espaçamento de 10 metros, uma vez
que o trecho era relativamente pequeno (127m) e eram necessários vários pontos para uma
análise de resultados representativa.
O principal objetivo dos ensaios passa por caracterizar, a nível da capacidade estrutural, o
pavimento antes e após os trabalhos de colocação das infraestruturas. Assim, e nesta obra, os
ensaios foram somente realizados dentro da área prevista para abertura de vala, e foram
executados nos dois sentidos, ambos no rodado esquerdo como ilustra a Figura 85. Com isto
pretende-se saber quais os ganhos, ou as perdas, na capacidade estrutural do pavimento que
esta obra de pavimentação após instalação de infraestruturas acabou por originar e perceber
até que ponto este tipo de obras interfere na qualidade funcional e estrutural de um pavimento.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
81
Figura 85 – Ensaios realizados em ambos os sentidos no rodado esquerdo
3.4.3. Ensaios realizados no trecho em material betuminoso
Em relação a este trecho em material betuminoso, os ensaios FWD foram também realizados
de 10 em 10 metros, dada a reduzida extensão do trecho (135m) e a necessidade da obtenção
de resultados de vários pontos para uma maior representatividade do estudo.
O estudo deste trecho em material betuminoso torna-se um algo peculiar, mas ao mesmo
tempo interessante uma vez que requer uma maior análise de dados, visto que se trata de um
pavimento em que uma das vias de tráfego já sofreu anteriormente intervenção para instalação
de infraestruturas, a outra via não sofreu qualquer intervenção (Figura 86). Esta nova
intervenção passa maioritariamente no centro da estrada.
Assim, em termos de capacidade de carga estes ensaios têm vários objetivos, podendo
salientar-se os seguintes:
Analisar a diferença entre a via de tráfego já intervencionada anteriormente e a via de
tráfego não intervencionada, de forma a perceber qual a repercussão ao nível da
capacidade de carga que a intervenção no pavimento originou relativamente ao
pavimento não intervencionado.
Analisar a repercussão que a nova intervenção para colocação de infraestruturas
origina, tanto na via de tráfego anteriormente intervencionada como na via de tráfego
sem intervenção.
Analisar a diferença no comportamento da zona não intervencionada antes e após a
execução da nova intervenção.
Analisar o efeito da nova intervenção no comportamento global do pavimento, com
recurso a ensaios transversais.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
82
Figura 86 – Ensaios realizados em ambos os sentidos
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
83
4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
4.1. Introdução
No presente capítulo apresentam-se os resultados relativos aos ensaios realizados em ambas
as obras analisadas, um trecho em calçada de cubos de granito e outro trecho em material
betuminoso, com base em ensaios de capacidade de carga.
Neste estudo, e como referido no capítulo anterior, foram utilizados equipamentos de ensaio
não destrutivos, disponíveis no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho,
fundamentais para análise do comportamento dos pavimentos, neste caso o defletómetro de
Impacto (FWD).
Com o equipamento FWD foram realizados ensaios a duas alturas diferentes, correspondentes
a forças de pico entre 35 e 65 kN, sendo efetuado apenas um ensaio para cada uma destas
alturas, em cada ponto. Para interpretação dos dados foi utilizado o valor de 40 kN
(correspondente a um eixo padrão de 80 kN). Uma vez que o FWD dispõe de uma viga para
medição das deflexões com nove geofones, como já foi referido no capítulo anterior, para
cada ponto ensaiado resultaram nove medições (D1 a D9).
Deste modo, o principal objetivo deste estudo consiste na determinação da capacidade
estrutural do pavimento, antes e após as intervenções ao nível da instalação de infraestruturas
em valas abertas na estrada, comparando assim a influência deste tipo de obras na resistência
dos pavimentos rodoviários.
Também se procurou analisar de que forma as mesmas são (ou não) bem executadas
recorrendo a valores de deflexão na tentativa de garantir a validade final deste tipo de obras.
Assim, se o pavimento apresentar camadas com espessuras menores do que o projetado,
métodos de execução menos próprios ou materiais com características diferentes do previsto,
a resposta do pavimento não será a pretendida e os valores de deflexão sobem para valores
que não serão aceitáveis em termos de controlo de qualidade. Nesses casos, a vida útil
expectável para o pavimento na zona da intervenção será menor e poderá aumentar a
probabilidade de ocorrer a degradação precoce do pavimento.
4.2. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em calçada de
cubos de granito
4.2.1. Descrição inicial
Nesta obra, o principal objetivo dos ensaios foi caracterizar o pavimento antes e após os
trabalhos de instalação de infraestruturas, ao nível de capacidade estrutural. Desta forma
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
84
procurou perceber-se quais os ganhos (ou perdas) na capacidade estrutural do pavimento que
esta obra de repavimentação, após abertura de vala e instalação de infraestruturas, acabou por
originar. Daqui também se quer inferir, para outras situações, se este tipo de obras interfere na
qualidade estrutural de um pavimento.
Como se pode verificar nas Figura 87 e 88, foram realizados ensaios de avaliação da
capacidade de carga em 12 pontos em cada sentido de tráfego para este trecho.
Figura 87 – Localização dos pontos de ensaio no trecho em calçada de cubos
Figura 88 – Localização dos pontos de ensaio em cada sentido
Os ensaios em ambos os sentidos foram realizados sobre o rodado esquerdo, como ilustra a
Figura 87, por ser o local onde se previa que fosse aberta a vala para instalação das
infraestruturas. Em seguida, e em relação ao sentido Norte/Sul, são apresentados os resultados
dos ensaios de capacidade de carga com os valores das deflexões registadas em todos os
geofones, antes da intervenção e após intervenção no pavimento.
4.2.2. Avaliação da capacidade de carga no sentido Norte/Sul
Nas Tabelas 18 e 19, apresentadas em seguida, pode verificar-se quais os valores das
deflexões registadas nos diversos geofones, nos vários pontos de ensaio, respetivamente antes
e após sofrer intervenção no sentido Norte/Sul.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
85
Tabela 18 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul
Dist
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,00 1737,19 706,39 326,20 182,34 150,00 108,32 32,17 21,63 175,84
0,02 2185,51 946,32 684,18 442,55 280,58 171,35 114,20 82,74 66,16
0,04 1419,44 594,31 414,34 184,31 130,33 102,77 20,93 15,82 14,40
0,05 1683,85 636,34 725,24 268,27 125,94 51,69 23,83 25,80 34,26
0,06 1578,14 887,15 684,15 384,73 183,71 105,51 58,63 42,97 31,47
0,07 1519,53 855,59 559,43 327,58 183,45 137,51 95,69 79,17 52,84
0,08 1683,43 989,90 559,59 385,87 152,39 84,61 43,20 24,60 21,28
0,09 1427,46 761,12 475,37 320,42 159,09 91,24 54,22 40,95 37,37
0,10 1941,86 922,56 592,29 417,85 245,47 165,82 114,94 79,35 53,96
0,11 2082,18 1112,36 683,95 476,83 248,95 163,79 125,99 122,46 68,47
0,12 1865,39 968,14 571,53 388,02 236,13 170,45 104,34 80,71 63,15
0,13 1245,78 659,43 402,80 303,60 145,91 80,61 58,78 49,29 31,49
MÉDIA 1697,48 836,63 556,59 340,20 186,83 119,47 70,58 55,46 54,22
Tabela 19 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul
Dist
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,00 1332,60 724,35 467,90 371,85 202,62 151,00 103,49 79,48 100,96
0,02 1605,13 1095,04 538,49 395,88 229,91 151,61 107,44 84,78 109,38
0,03 1636,23 682,97 479,96 427,21 188,33 120,29 73,33 53,14 35,67
0,04 1141,42 485,04 340,54 254,33 154,59 101,01 68,73 51,03 37,81
0,05 873,93 393,29 266,27 194,25 118,47 79,75 57,04 44,63 36,02
0,06 940,14 433,39 308,17 218,00 131,38 87,94 62,52 46,66 35,50
0,07 1392,36 763,77 497,36 361,33 272,20 138,33 90,92 70,79 61,86
0,08 1535,66 809,04 540,93 471,92 194,16 132,88 97,50 67,00 47,47
0,09 976,01 480,16 403,98 220,02 139,62 79,25 61,42 47,26 36,79
0,10 999,68 528,77 335,21 216,08 103,18 75,57 50,32 28,28 26,08
0,11 1044,50 585,40 389,95 280,32 165,04 114,87 82,73 63,05 48,02
0,12 1051,01 680,72 464,80 356,00 195,93 131,47 100,14 80,60 64,59
MÉDIA 1210,72 638,50 419,46 313,93 174,62 113,67 79,63 59,73 53,35
Com base nos valores apresentados nessas tabelas, e tendo em consideração que as deflexões
máximas são habitualmente utilizadas como medida da capacidade de carga global do
pavimento (pois consideram toda a sua espessura), decidiu-se avaliar o efeito da instalação
das infraestruturas sob o pavimento pela comparação entre os valores da deflexão máxima
antes e após essa intervenção, que são apresentados na Figura 89.
Após análise dos resultados apresentados pode concluir-se que a capacidade de carga do
pavimento aumentou após a intervenção no pavimento (ou seja, a deflexão diminuiu). A
média das deflexões máximas teve uma redução por volta dos 30%, com valores de
1697,48E-6 m e 1210,72E-6 m, respetivamente antes e após intervenção no pavimento.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
86
Figura 89 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Norte/Sul)
Este aumento de resistência do pavimento pode ter várias explicações. Um dos fatores que
seguramente estará na origem da descida do valor médio das deflexões máximas após
intervenção é a data em que foram realizados os ensaios antes e após a intervenção no
pavimento. Os primeiros ensaios foram realizados no início de Novembro, ao qual se
antecederam períodos de precipitações intensas; os segundos ensaios decorreram em meados
de Junho, num período bastaste seco. Como se trata de um pavimento descontínuo, grandes
períodos de precipitação podem implicar grandes entradas de água para o interior do
pavimento, e consequentemente para a sua fundação, o que provoca um aumento do nível
freático no solo e uma possível diminuição da capacidade estrutural do pavimento. Isto
implica que nos segundos ensaios as camadas inferiores possam ter uma capacidade estrutural
mais elevada, e consequentemente menores deflexões no pavimento. Sempre que possível, em
especial quando se quiser utilizar o FWD como método de controlo de qualidade, deve
procurar realizar-se os ensaios em períodos mais semelhantes em termos de pluviosidade.
Outro fator bastante importante para a redução da média das deflexões máximas em cerca de
30% consistiu na remoção total do pavimento de calçada de cubos e sua total reconstrução.
Além disso houve um reforço da camada de base do pavimento em tout-venant, inicialmente
com uma espessura que não era superior a 0,10m, e após a reabilitação total do pavimento a
camada de base passou a ter cerca de 0,20m. Pode também considerar-se como um motivo
relevante para alguns valores de deflexão mais elevados, que aumentaram a média das
deflexões máximas, o facto de o ensaio ser realizado sobre cubos ligeiramente mais soltos que
reduziram a capacidade de carga logo à superfície.
Depois desta análise num dos sentidos de tráfego, em seguida são apresentados os resultados
dos ensaios de capacidade de carga no outro sentido (Sul/Norte), com os valores das deflexões
registadas em todos os geofones, antes e após intervenção no pavimento.
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lex
ões
má
xim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos (Km)
Antes da intervenção
Após intervenção
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
87
4.2.3. Avaliação da capacidade de carga no sentido Sul/Norte
Nas Tabelas 20 e 21, apresentadas em seguida, pode verificar-se quais os valores das
deflexões registadas nos diversos geofones, nos vários pontos de ensaio, respetivamente antes
e após sofrer intervenção no sentido Sul/Norte. Logo em seguida também se avaliou o efeito
da instalação das infraestruturas sob o pavimento pela comparação entre os valores da
deflexão máxima antes e após essa intervenção neste novo sentido de tráfego (Figura 90).
Tabela 20 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte
Dist
(km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,13 1883,79 1020,82 657,69 460,90 218,63 96,41 15,61 39,24 19,90
0,12 1537,89 876,99 603,05 440,00 260,46 177,56 122,95 86,88 60,06
0,11 2088,72 1471,70 934,06 620,33 353,02 222,19 147,91 108,89 76,36
0,10 2179,82 1286,96 926,47 512,53 248,93 153,58 125,58 93,27 63,61
0,09 2046,63 1285,63 703,93 504,48 227,62 143,15 94,10 62,57 52,75
0,08 2119,74 1144,30 639,14 340,30 155,78 81,84 61,39 41,20 33,07
0,07 2279,18 1107,33 696,36 472,93 270,60 178,62 129,08 105,87 71,81
0,06 2337,50 978,41 572,37 307,75 133,14 90,71 48,96 35,90 27,30
0,05 685,22 427,25 252,75 104,21 24,99 7,07 5,10 4,12 3,69
0,04 1000,97 271,25 213,54 163,76 68,33 25,54 12,53 9,74 6,00
0,03 2371,19 1287,29 759,78 668,41 212,45 126,93 85,16 62,88 47,59
0,02 2109,97 1187,02 727,39 534,12 273,46 170,55 100,12 74,89 50,49
0,01 2205,81 1570,88 1105,54 930,32 414,13 200,02 117,42 91,21 87,78
0,00 2241,72 1190,25 632,00 341,02 250,00 184,97 124,95 103,75 90,00
MÉDIA 1934,87 1129,14 705,49 484,37 237,43 142,47 91,21 70,48 52,82
Tabela 21 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte
Dist
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,12 1157,53 694,57 455,85 343,45 200,06 136,39 106,88 89,14 75,55
0,11 1280,71 615,27 457,16 332,90 200,68 141,68 102,76 82,52 68,70
0,1 846,31 368,95 228,16 151,17 98,66 63,99 51,86 46,17 34,97
0,09 1112,62 610,10 407,21 347,06 176,49 124,14 84,01 70,22 54,90
0,08 1588,42 1434,26 597,86 381,72 204,42 121,61 78,25 63,53 40,57
0,07 1543,78 715,71 497,59 367,77 225,26 148,32 107,25 79,30 61,27
0,06 819,45 435,87 272,02 221,28 107,68 69,41 45,84 37,81 30,04
0,05 820,68 343,54 198,36 129,11 59,25 34,59 24,05 17,60 14,73
0,04 892,93 430,51 345,76 203,21 104,43 59,02 47,35 31,41 19,62
0,03 1232,71 706,68 424,98 316,69 186,83 129,06 117,87 72,67 65,32
0,02 1585,27 609,66 426,95 324,87 188,85 133,30 98,88 76,99 63,34
0,01 904,66 569,25 398,90 299,79 173,44 125,90 109,12 78,85 59,36
MÉDIA 1148,76 627,86 392,57 284,92 160,50 107,28 81,18 62,18 49,03
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
88
Figura 90 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)
Em relação ao sentido Sul/Norte também se pode concluir com clareza que a capacidade de
carga do pavimento aumentou após a intervenção no pavimento. Além disso, neste sentido a
redução da média das deflexões máximas após intervenção no pavimento teve uma queda
ainda mais acentuada do que no sentido Norte/Sul, com uma redução a rondar os 40%, com
valores de 1934,87E-6 m e 1148,76E-6 m, respetivamente antes e após intervenção de
abertura de vala e instalação de infraestruturas sob o pavimento.
Ainda assim, na Figura 90 verifica-se que o ponto em que a deflexão máxima apresentou os
valores mais baixos diz respeito à distância 0,05km, ainda antes de se executarem as
intervenções no pavimento. Este ponto singular encontra-se muito desfasado de todos os
outros relativamente ao valor da deflexão uma vez que o ensaio realizado nesse ponto
coincidiu com uma câmara de visita na área circundante que certamente aumentou de forma
pontual a capacidade de carga.
Os principais fatores que seguramente estão associados à grande descida (cerca de 40%) do
valor médio das deflexões máximas após intervenção no pavimento são os mesmos indicados
para o sentido Norte/Sul, já descritos anteriormente.
4.2.4. Análise generalizada da capacidade de carga do trecho
Perante os dados anteriores é percetível que ao nível da média das deflexões máximas os
valores antes da intervenção no pavimento no sentido Sul/Norte (1934,87E-6 m) eram
consideravelmente maiores do que os do sentido Norte/Sul (1697,48E-6 m). Após a
intervenção no pavimento a média das deflexões máximas passou a ser muito mais
semelhante, sendo um sinal da homogeneização da capacidade de carga no trecho: no sentido
Sul/Norte o valor da média das deflexões máximas passou a ser 1148,76E-6 m, muito
próxima do valor de 1210,72E-6 m no sentido Norte/Sul, como demonstra a Figura 91.
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lexões
máxim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos (Km)
Antes da intervenção
Após intervenção
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
89
Figura 91 – Valores médios das deflexões máximas antes e após intervenção em ambos os sentidos
Através da Figura 92 pode ainda concluir-se que a reabilitação do pavimento após abertura da
vala foi executada de forma semelhante em ambos os sentidos para todos os pontos em
análise, uma vez que as linhas respeitantes às deflexões máximas em cada sentido seguem a
mesma tendência tornando-se bastante homogéneas entre si, apesar da média das deflexões
máximas no sentido Sul/Norte ser ligeiramente inferior.
Figura 92 – Deflexões máximas após intervenção no pavimento em ambos os sentidos
Este fenómeno poderá ter explicação na forma como os trabalhos de recomposição de vala
foram executados. A intervenção no pavimento levou à execução de redes de saneamento e
águas pluviais, uma no sentido Norte/Sul e outra no sentido Sul/Norte, respetivamente, como
demonstra a Figura 93. A rede de águas pluviais foi colocada ligeiramente acima da rede de
saneamento (cerca de 0,50m), tendo um diâmetro bastante superior e sendo de um material
bastante mais rígido do que o material da rede de saneamento. Este facto poderá ter
0
500
1000
1500
2000
2500
Antes da intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Após intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Após intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Méd
ia d
as
def
lexões
máxim
as
(E-6
m)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lex
ões
má
xim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos
Após intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Após intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
90
interferido de forma favorável na capacidade de suporte do próprio pavimento, ao conferir
uma resistência ligeiramente mais elevada às camadas inferiores no sentido Sul/Norte, embora
essa diferença não seja muito significativa (tal como já se referiu).
Figura 93 – Redes de saneamento e pluviais instaladas a diferentes cotas e com diferentes materiais
Ao analisar as bacias de deflexão médias obtidas em ambos os sentidos, antes e após
intervenção, apresentadas na Figura 94, torna a ser percetível que após intervenção a nova
estrutura do pavimento ficou muito mais homogénea em termos de capacidade de carga (com
bacias de deflexão quase iguais em ambos os sentidos), com as camadas superiores do
pavimento a contribuírem para o aumento de resistência do pavimento após a intervenção.
Figura 94 – Deflexões médias em todos os geofones (bacias de deflexão) antes e após sofrer
intervenção em ambos os sentidos
0
500
1000
1500
2000
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Def
lexões
méd
ias
(E-6
m)
Distância entre geofones (m)
Após intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Após intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Antes da intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
91
De facto, ao comparar os resultados antes e após intervenção, verifica-se que a zona que
provocou maior variação no valor das deflexões diz respeito à estrutura superior do pavimento
(com influência nos geofones mais próximos do local de aplicação de carga), uma vez que,
como referido anteriormente, se aumentou a espessura da camada granular em tout-venant.
4.3. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em material
betuminoso
Como já foi descrito no capítulo anterior, os ensaios realizados no trecho em material
betuminoso têm vários objetivos a serem estudados e analisados. Para elucidar melhor cada
um desses objetivos, na Figura 95 ilustra-se todos os pontos ensaiados no trecho em estudo, e
que permitiram realizar os diferentes tipos de análise apresentados nos subcapítulos seguintes.
Figura 95 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise de vários objetivos
4.3.1. Comparação da capacidade de carga entre zonas com e sem intervenções
anteriores (antes da nova instalação)
O primeiro objetivo passa por analisar, em termos de capacidade de carga, a diferença entre a
faixa de rodagem já intervencionada anteriormente e a faixa de rodagem não intervencionada,
como ilustra a Figura 96, de forma a entender qual a repercussão ao nível da capacidade de
carga que a intervenção anterior realizada no pavimento originou relativamente ao pavimento
não intervencionado.
Figura 96 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº1
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
92
Para isso, e como se pode verificar na Figura 97, foram analisadas as deflexões em 14 pontos
em cada sentido neste trecho em material betuminoso.
Figura 97 – Localização dos pontos de ensaio em ambos os sentidos (Norte/Sul e Sul/Norte)
Os ensaios em ambos os sentidos foram realizados no centro de cada via (Figura 96). Em
seguida são apresentadas as Tabelas 22 e 23 com os valores das deflexões registadas nos
vários geofones, em todos os pontos ensaiados e em ambos os sentidos, antes da nova
intervenção de abertura duma vala para instalação de infraestruturas no pavimento.
Tabela 22 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul (já anteriormente
intervencionado)
Dist.
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,00 1509,50 913,56 618,57 438,47 217,11 152,58 110,77 80,95 60,72
0,01 867,58 555,33 394,32 277,69 146,88 93,80 70,16 57,03 46,74
0,02 904,17 577,63 415,52 303,10 166,54 107,58 77,13 61,01 49,87
0,03 1075,42 698,71 509,62 370,55 220,08 133,12 97,29 80,22 65,87
0,04 1415,86 848,20 585,89 426,14 249,84 170,69 126,65 99,95 79,05
0,05 1228,15 788,52 582,04 447,38 276,58 187,91 132,89 101,38 74,20
0,06 2102,48 761,72 431,39 312,86 168,56 106,39 60,07 50,37 48,22
0,07 808,45 475,92 326,32 227,02 114,36 66,64 44,44 31,44 22,81
0,08 586,50 383,48 276,27 199,33 107,17 66,47 46,69 37,25 29,85
0,09 682,16 481,40 363,32 277,06 161,87 105,53 76,12 59,19 47,37
0,10 1247,80 672,18 455,47 320,42 177,01 114,46 85,58 69,25 61,47
0,11 1067,08 676,39 508,06 389,90 238,21 169,73 127,32 101,63 80,99
0,12 854,25 562,20 413,37 308,69 181,53 122,40 92,43 72,54 59,48
0,13 785,68 482,25 336,40 233,35 99,63 44,05 29,44 24,23 19,91
MÉDIA 1081,08 634,10 444,04 323,71 180,38 117,24 84,07 66,17 53,33
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
93
Tabela 23 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte
Dist.
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,13 632,34 487,54 385,56 302,23 168,92 93,00 55,43 38,33 27,60
0,12 832,87 546,25 385,70 274,25 147,11 96,59 71,74 56,27 43,09
0,11 1436,90 767,23 501,74 348,95 171,50 125,98 87,29 82,12 62,27
0,10 1249,98 798,45 567,35 402,08 221,83 144,46 109,36 87,68 72,41
0,09 778,42 484,50 359,39 274,31 167,56 103,04 69,14 48,49 37,76
0,08 562,74 353,27 253,82 184,45 104,27 66,71 45,82 34,43 26,23
0,07 841,15 500,09 335,05 218,41 88,32 40,28 25,64 17,77 12,45
0,06 879,16 529,30 366,95 253,22 115,47 62,85 39,38 28,70 20,23
0,05 969,02 630,11 457,65 337,80 188,54 121,71 84,88 66,18 53,45
0,04 1236,23 756,52 537,31 389,10 219,64 146,53 110,86 89,72 75,25
0,03 1604,47 814,18 548,21 375,87 196,07 124,90 90,62 75,38 58,78
0,02 1122,56 661,79 467,74 329,23 168,44 108,05 82,49 66,17 53,64
0,01 767,16 512,27 382,94 284,82 171,38 108,70 77,40 59,44 49,14
0,00 1220,40 737,33 505,24 352,35 192,37 126,32 95,47 75,53 62,46
MÉDIA 1009,53 612,77 432,48 309,08 165,82 104,94 74,68 59,02 46,77
Com apoio nas tabelas apresentadas anteriormente foi possível representar a Figura 98, onde
se apresenta a comparação entre os valores das deflexões máximas registadas no sentido
Norte/Sul (que já tinha uma intervenção anterior do mesmo tipo já devidamente consolidada)
e no sentido Sul/Norte, antes de sofrer a nova intervenção que será analisada posteriormente.
Figura 98 – Deflexões máximas antes da intervenção em ambos os sentidos
Após a análise dos dados apresentados anteriormente, verificou-se que em termos médios as
deflexões máximas em ambos os sentidos são equivalentes, com valores de 1081,08E-6 m e
1009,53E-6 m respetivamente para os sentidos Norte/Sul e Sul/Norte.
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lex
ões
má
xim
as
(E-6
m)
Dintância entre pontos (Km)
Sentido Norte/Sul
Sentido Sul/Norte
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
94
Contudo, a Tabela 22 referente ao sentido Norte/Sul apresenta no ponto 7 (marcado a laranja)
um valor de deflexão máxima muito superior aos restantes valores do trecho, sendo este ponto
percetível na Figura 98 ao quilómetro 0,06. Este ponto singular toma tal valor desenquadrado
do restante trecho uma vez que o ensaio coincidiu com uma vala transversal já existente com
patologias indicadoras duma reduzida capacidade de carga, como demonstra a Figura 99.
Figura 99 – Ensaio realizado num ponto singular em cima de vala transversal antiga
A vala longitudinal já existente no trecho em estudo e situa-se no sentido Norte/Sul, mas a
forma irregular como esta vala se desenvolve ao longo do trecho fez com que apenas alguns
ensaios FWD tenham sido realizados exatamente sobre essa vala pré-existente (estes pontos
foram marcados a verde na Tabela 22). Considerando que o ponto singular 7, já identificado,
não deve entrar para a análise estatística do trecho, verificou-se que no sentido Norte/Sul a
média das deflexões máximas referentes aos ensaios realizados exatamente em cima da vala
antiga, marcados a cor verde (995,32E-6 m), é semelhante ou ligeiramente inferior à média
das deflexões máximas referentes aos restantes ensaios realizados fora da área da vala
(1007,00E-6 m), como demonstram as Tabela 24 e 25.
Tabela 24 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados em cima da vala antiga já existente
(sentido Norte/Sul)
Distância (Km) Deflexão máxima (0,0 m)
0,02 904,17
0,03 1075,42
0,09 682,16
0,10 1247,80
0,11 1067,08
Média 995,32
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
95
Tabela 25 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados fora da área da vala antiga já
existente (sentido Norte/Sul)
Distância (Km) Deflexão máxima (0,0 m)
0,00 1509,51
0,01 867,58
0,04 1415,86
0,05 1228,15
0,07 808,45
0,08 586,50
0,12 854,25
0,13 785,68
Média 1007,00
Perante os resultados atrás apresentados, pode então concluir-se que a via Norte/Sul já
intervencionada anteriormente ao nível da instalação de infraestruturas em vala, apresenta
resultados bastante satisfatórios no que diz respeito à capacidade de carga do pavimento, não
tendo sido afetada a longo prazo pelo facto de se ter feito essa instalação. De facto, depois de
excluir o ponto singular já identificado, verifica-se que a via anteriormente intervencionada
(sentido Norte/Sul) apresenta uma média de deflexão máxima (1007,00E-6 m), referente aos
ensaios realizados fora da área da vala antiga, praticamente igual à média da deflexão máxima
registada no sentido Sul/Norte que não sofreu intervenções (1009,53E-6 m).
Além disso, verifica-se que os trabalhos realizados anteriormente na via Norte/Sul ao nível
das infraestruturas foram bem executados, pois os ensaios FWD realizados em cima da vala
antiga apresentam uma média das deflexões máximas (995,325E-6 m) inferior à média das
deflexões máximas registadas em ambos os sentidos em zonas não intervencionadas.
4.3.2. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados antes e após a instalação
de novas infraestruturas
O segundo objetivo deste trabalho consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, a
repercussão que a nova intervenção de abertura de vala para instalação de infraestruturas
origina, tanto no sentido Norte/Sul como no sentido Sul/Norte (via em que foi aberta a nova
vala, como demonstra a Figura 100).
Figura 100 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº2
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
96
Assim sendo, foram realizados ensaios para determinação da capacidade de carga nos mesmos
14 pontos analisados anteriormente, igualmente realizados no centro de cada via, em cada
sentido, mas agora após a nova intervenção no pavimento. Nas Tabelas 26 e 27 apresentam-se
os valores das deflexões registadas em todos os geofones nos vários pontos ensaiados, após a
nova intervenção no pavimento, respetivamente no sentido Norte/Sul e Sul/Norte.
Tabela 26 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul
Dist.
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,00 1425,62 985,67 710,93 456,51 272,53 185,89 129,63 88,51 64,69
0,01 910,98 563,45 393,91 285,56 148,54 95,92 70,86 56,04 47,04
0,02 958,75 586,28 404,55 299,02 166,08 107,00 74,87 57,82 47,94
0,03 993,18 668,44 485,43 355,78 184,30 117,60 86,90 68,32 53,49
0,04 1355,21 787,50 600,61 474,12 290,60 197,72 143,98 113,98 90,77
0,05 1137,76 797,37 588,45 443,09 238,44 180,49 124,76 95,01 72,83
0,06 1389,11 964,17 483,08 255,43 159,11 105,92 75,36 60,16 45,80
0,07 955,70 575,05 394,53 280,36 142,83 87,49 58,09 41,84 31,66
0,08 683,98 447,16 322,04 239,77 127,51 81,50 58,23 44,78 36,48
0,09 989,75 549,51 366,25 282,59 167,85 120,30 90,86 73,08 54,12
0,10 774,32 456,20 342,32 266,30 154,33 106,87 83,06 64,98 53,20
0,11 948,68 616,85 462,88 346,42 195,28 130,61 103,24 88,34 72,00
0,12 683,99 521,91 406,27 317,96 179,68 113,50 83,74 71,39 60,56
0,13 879,54 544,84 372,18 248,82 106,10 52,32 33,95 29,29 24,06
MÉDIA 1006,18 647,46 452,39 325,12 180,94 120,22 86,97 68,11 53,90
Tabela 27 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte
Dist.
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,13 599,29 432,81 333,40 258,34 139,33 75,33 42,27 25,16 18,27
0,12 982,00 596,65 406,61 281,53 142,04 91,60 66,78 55,05 47,51
0,11 790,61 543,15 399,58 264,26 155,81 114,67 87,40 72,94 57,30
0,10 907,99 656,47 497,77 386,14 222,57 148,25 109,38 86,01 69,20
0,09 893,79 500,00 361,55 263,64 145,40 95,53 70,07 56,73 47,40
0,08 664,03 395,41 281,52 207,66 113,64 72,08 51,18 38,97 31,25
0,07 971,60 589,64 408,30 283,88 122,12 51,79 25,92 14,46 9,56
0,06 1006,00 650,00 391,12 251,83 88,83 48,90 25,96 17,98 14,39
0,05 949,85 655,71 471,77 340,83 166,71 93,44 62,59 48,76 42,59
0,04 1541,53 922,35 612,39 439,23 241,00 157,25 116,04 94,57 79,19
0,03 1709,59 1020,56 674,82 465,47 222,38 138,21 100,48 80,55 66,54
0,02 1565,66 878,43 573,42 392,00 201,31 133,00 98,51 76,88 63,13
0,01 886,28 627,81 465,04 352,74 192,71 121,07 85,03 68,38 54,75
0,00 1349,97 787,30 522,96 375,75 211,17 140,11 101,07 75,73 62,18
MÉDIA 1058,4 661,16 457,16 325,95 168,93 105,80 74,48 58,01 47,37
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
97
Com apoio nos valores apresentados anteriormente pode verificar-se, através da Figura 101, a
comparação entre as deflexões máximas registadas em ambos os sentidos após se ter realizado
a intervenção no pavimento (que se situou essencialmente no sentido Sul/Norte).
Figura 101 – Deflexões máximas em ambos os sentidos após a nova intervenção no pavimento
Após a análise dos dados referidos anteriormente pode então concluir-se que em relação ao
sentido Norte/Sul (mais longe da nova intervenção) a média das deflexões máximas baixou
após a intervenção no pavimento, para um valor de 1006,18E-6 m em comparação com o
valor antes da intervenção no pavimento de 1081,08E-6 m.
Em relação ao sentido Sul/Norte acontece o oposto, ou seja, a média das deflexões máximas
aumentou após a intervenção no pavimento para um valor de 1058,40E-6 m em comparação
com o valor antes da intervenção no pavimento de 1009,53E-6 m. Desta forma, verifica-se
existir uma inversão de valores na média das deflexões máximas em ambos os sentidos, que
eram superiores no sentido Norte/Sul antes da intervenção, passando a ser mais elevados no
sentido inverso Sul/Norte após a abertura da nova vala, como demostra a Figura 102.
Figura 102 – Média das deflexões máximas antes e após sofrer intervenção em ambos os sentidos
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lexões
máxim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos (Km)
Sentido Norte/Sul
Sentido Sul/Norte
960
980
1000
1020
1040
1060
1080
1100
Antes da intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Após intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Após intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Def
lexões
máxim
as
(E-6
m)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
98
Nas Figuras 103 e 104 pode observar-se as variações das deflexões máximas registadas ao
longo do trecho em estudo para ambos os sentidos, antes e após a nova intervenção de
instalação de infraestruturas no pavimento (efetuadas no sentido Sul/Norte).
Figura 103 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido Norte/Sul
Figura 104 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido Sul/Norte
Como citado anteriormente, confirma-se que a média da deflexão máxima diminuiu após a
intervenção no sentido Norte/Sul, enquanto aumentou no sentido Sul/Norte.
Em relação ao sentido Norte/Sul pode concluir-se que a diminuição da média da deflexão
máxima tem a sua principal explicação na variação sazonal da capacidade de carga entre os
períodos em que os ensaios foram realizados, ou seja, os ensaios antes do pavimento sofrer
intervenção foram realizados no início de Novembro, tendo sido antecedidos de períodos de
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lex
ões
má
xim
as
(E-6
m)
Distãncia entre pontos (Km)
Antes da intervenção
(Sentido Norte/Sul)
Após intervenção
(Sentido Norte/Sul)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lex
ões
má
xim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos (Km)
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Após intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
99
precipitações intensas, enquanto os segundos ensaios decorreram em meados de Junho, num
período bastaste seco. Uma vez que grande parte da berma do pavimento respeitante ao
sentido Norte/Sul não tem qualquer tipo de drenagem e é contíguo a um terreno natural, é
propício à entrada de água para o interior das camadas estruturais do pavimento, aumentando
assim o nível freático e consequentemente reduz a capacidade estrutural do pavimento. Por
outro lado, os ensaios realizados após intervenção no pavimento foram realizados com o solo
de fundação mais seco, garantindo maior capacidade estrutural às camadas subjacentes do
pavimento e consequentemente dando origem a deflexões ligeiramente menores.
Em relação ao sentido Sul/Norte, a variação sazonal da capacidade de carga também é valida
neste sentido. Contudo, ao invés do que se sucedeu no sentido Norte/Sul, a média da deflexão
máxima aumentou após a nova intervenção no pavimento. Assim sendo, esse aumento da
média das deflexões máximas deve-se a uma maior influência que a abertura da nova vala
teve neste sentido de tráfego, reduzindo a capacidade de carga e originando um ligeiro
aumento das deflexões.
Na Figura 104, relativa ao sentido Sul/Norte, pode observar-se que o gráfico das deflexões
máximas apresenta-se bastante homogéneo em praticamente todo o trecho em estudo, à
exceção do ponto singular aos 0,11 Km, com uma deflexão máxima de 1436,90E-6 m antes
da intervenção, que se reduz para 790,61E-6 m após intervenção. Esta variação tão acentuada
da deflexão máxima para o mesmo ponto deve-se ao local onde foi executado o ensaio antes
da intervenção no pavimento, que coincidiu com uma vala transversal antiga (Figura 105). O
ensaio respeitante ao mesmo ponto, efetuado após intervenção no pavimento, foi realizado
ligeiramente mais à frente e já não coincidiu com a mesma vala.
Figura 105 – Ensaio realizado sobre vala transversal antiga antes da intervenção no pavimento
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
100
A justificação dada para o aumento da média das deflexões máximas após a nova intervenção
no pavimento no sentido Sul/Norte, que tem por base a redução da capacidade de carga
devido à abertura da nova vala, deve-se sobretudo aos pontos 0,02 Km, 0,03 Km e 0,04 Km,
que se podem observar na Figura 104, dado que os ensaios realizados nestes pontos se
encontram na zona de influência da vala, que ronda em média uma distância de 0,63m a partir
dos bordos da vala (segundo um estudo realizado em Ottawa descrito no Capítulo 2 (Lee e
Lauter, 1999)). De facto, a Figura 106 mostra que a proximidade da nova vala em relação ao
centro da via, no sentido Sul/Norte, aumenta à medida que se aproxima o ponto final do
trecho (0,00 Km).
Figura 106 – Proximidade da nova vala em relação ao centro da via no sentido Sul/Norte
4.3.3. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados diretamente sobre a
vala após a instalação de novas infraestruturas
O terceiro objetivo consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, a diferença entre
a faixa de rodagem não intervencionada (antes da execução da nova intervenção) e a zona da
via que sofreu a nova intervenção, através de ensaios realizados diretamente sobre a vala
como ilustra a Figura 107.
Figura 107 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº3
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
101
As deflexões registadas antes da nova intervenção no sentido Sul/Norte (Tabela 23) já foram
apresentadas anteriormente. Em seguida, apresenta-se na Tabela 28 os valores das deflexões
registadas em todos os geofones, em vários pontos de ensaio, no que diz respeito aos ensaios
efetuados diretamente sobre a vala após a conclusão dessa nova intervenção.
Tabela 28 – Deflexões registadas em ensaios realizados diretamente sobre a nova vala
Dist.
(Km)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,00 1663,68 1014,00 679,24 458,41 219,04 137,90 93,67 69,56 57,68
0,01 1236,17 761,51 496,93 350,58 190,51 125,94 89,93 69,51 54,67
0,02 1413,40 836,71 551,75 386,47 205,70 129,91 90,90 72,83 60,48
0,03 1684,21 979,20 684,72 507,26 293,85 207,15 159,77 132,74 105,98
0,04 1636,28 1003,91 681,06 497,61 285,60 194,37 139,46 105,02 79,95
0,05 1195,98 675,79 437,07 290,86 139,78 84,32 58,64 43,56 34,86
0,06 1227,62 643,60 404,29 274,98 138,08 82,56 52,94 36,89 27,22
0,07 1163,76 822,59 574,33 405,91 192,34 109,79 72,62 53,19 40,29
0,08 970,62 579,42 385,03 266,15 138,50 95,99 70,72 58,69 47,40
0,09 1090,78 336,29 172,02 121,72 71,24 55,83 50,02 42,83 34,29
0,10 2148,88 1517,46 1025,18 722,46 368,54 240,67 160,76 127,94 107,57
0,11 2180,23 1201,44 760,40 513,40 256,25 173,01 129,67 103,53 85,29
0,12 1847,89 867,35 552,86 373,66 181,13 121,61 94,87 79,43 67,32
0,13 1453,39 691,29 454,95 307,45 133,51 74,27 48,94 36,65 30,60
MÉDIA 1493,78 852,18 561,42 391,21 201,00 130,95 93,78 73,74 59,54
Na Figura 108 apresenta-se a comparação entre as deflexões máximas registadas nos ensaios
realizados diretamente sobre a vala (logicamente depois da nova intervenção) e as deflexões
máximas registadas no sentido Sul/Norte antes dessa intervenção no pavimento.
Figura 108 – Deflexões máximas sobre a vala e antes de sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
Def
lexões
máxim
as
(E-6
m)
Distância entre pontos (Km)
Sobre a vala
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
102
Após análise dos resultados apresentados pode concluir-se que os resultados das deflexões
máximas medidas diretamente sobre a vala não são de todo os mais desejados, verificando-se
uma evolução semelhante das deflexões ao longo do trecho, mas com um claro aumento das
deflexões nos ensaios realizados sobre a vala após realização da intervenção.
Se analisarmos os valores médios das deflexões máximas para ambas as situações (antes e
após instalação de infraestruturas), o valor médio da deflexão máxima dos ensaios realizados
sobre a vala após intervenção ultrapassa em quase 50% a média da deflexão máxima antes de
ser efetuada essa intervenção no pavimento para o sentido Sul/Norte, respetivamente com
valores de 1493,78E-6 m e 1009,53E-6 m.
Para confirmar a redução da capacidade de carga na zona de abertura da vala, na Figura 109
também se verificou que a bacia de deflexão média referente aos ensaios realizados sobre a
vala é claramente superior à obtida no sentido Sul/Norte antes da intervenção no pavimento,
em especial nos geofones que se situam até uma distância de 1,0m da aplicação da carga.
Figura 109 – Bacias de deflexão médias dos ensaios realizados sobre a vala em comparação com os
ensaios realizados antes da nova intervenção (sentido Sul/Norte)
Este fenómeno poderá ter explicação na forma como os trabalhos de reabilitação do
pavimento após abertura da vala foram executados, uma vez que os métodos de execução
utilizados na reabilitação do pavimento não cumpriram integralmente as normas de boa
execução (tal como referido anteriormente, no Capítulo 3). Eventualmente advêm daí estes
piores resultados que demonstram uma diminuição da capacidade de suporte do pavimento na
zona da nova vala, e que são muito influenciados pelas camadas superiores do pavimento.
Em relação às camadas subjacentes do pavimento são várias as razões que levam a que as
deflexões sobre a vala sejam maiores do que as verificadas antes da intervenção. As principais
razões prendem-se com o facto de o aterro e posterior compactação não ser executado para o
0
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400
600
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1400
1600
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Def
lex
ões
méd
ias
(E-6
m)
Distância entre geofones (m)
Antes da intervenção
(Sentido Sul/Norte)
Sobre a vala
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
103
teor em água ótimo exigido, não se atingindo assim a baridade seca máxima desejada, e
também devido às elevadas espessuras de aterro a compactar, que rondaram os 0,60m a 0,90m
de espessura em algumas camadas, sendo estas espessuras muito elevadas para se conseguir
uma compactação eficaz efetuada por um saltitão (equipamento utilizado em obra).
Em relação às camadas superiores do pavimento existem duas razões principais para justificar
um valor médio das deflexões máximas quase 50% superior ao verificado antes da
intervenção. Uma das razões passa pela espessura de tout-venant que tem no mínimo 0,20m
nas zonas não intervencionadas, e que ficou com cerca de 0,15m em várias zonas da vala. A
outra razão para justificar este aumento nas deflexões máximas reside na reduzida espessura
das camadas betuminosas utilizadas na repavimentação na zona da vala, cuja média ronda os
0,06m contra os 0,10m existentes nas zonas não intervencionadas.
4.3.4. Variação da capacidade de carga ao longo do perfil transversal da estrada antes
e após intervenção
O quarto objetivo consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, com recurso a
ensaios realizados ao longo dum perfil transversal pontual da estrada, a diferença entre o
pavimento antes e após a nova intervenção para instalação de infraestruturas numa vala, como
ilustra a Figura 110.
Figura 110 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº4
Estes ensaios transversais realizados antes e após a nova intervenção foram realizados num
único perfil transversal selecionado de forma a garantir que se conseguia utilizar o
equipamento FWD em condições adequadas ao longo de toda a plataforma da estrada. Os
ensaios foram realizados de 0,5 em 0,5 metros contabilizando assim 9 pontos dos quais se
obtiveram as deflexões transversais apresentadas nas Tabelas 29 e 30, respetivamente antes e
após efetuar a instalação de infraestruturas na nova vala.
Através das deflexões máximas medidas ao longo do perfil transversal selecionado, e com
recurso à Figura 111, foi possível verificar a diferença entre as deflexões máximas
transversais registadas antes e após realizar a intervenção de abertura da vala no pavimento.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
104
Tabela 29 – Deflexões transversais antes da intervenção
Dist.
(m)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,0 1070,89 648,82 437,40 294,14 127,09 62,40 37,14 28,32 22,77
0,5 939,79 582,72 402,84 280,16 127,67 64,16 39,55 29,91 24,75
1,0 836,67 532,31 375,84 268,03 134,35 74,98 50,97 39,09 33,59
1,5 882,69 547,65 382,58 274,99 156,28 106,23 76,18 56,45 42,32
2,0 961,51 596,38 440,43 332,55 207,04 139,55 97,34 70,66 56,12
2,5 972,08 579,16 412,52 309,26 187,61 132,42 96,60 73,93 58,61
3,0 1031,66 636,68 466,98 354,23 218,88 147,61 105,68 81,94 71,93
3,5 1228,18 771,68 564,45 421,44 246,80 166,99 121,50 95,42 76,23
4,0 1885,05 1133,88 811,48 580,95 310,37 202,09 152,04 117,54 90,43
Tabela 30 – Deflexões transversais após intervenção
Dist.
(m)
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m
0,0 880,23 534,56 371,72 259,91 115,46 59,51 36,04 27,92 22,46
0,5 797,89 507,84 357,11 254,86 121,80 65,11 40,31 32,39 25,25
1,0 1227,73 623,98 389,55 254,66 126,54 78,76 53,98 41,79 33,86
1,5 990,01 593,10 413,45 304,49 174,28 115,96 81,54 62,25 50,90
2,0 912,41 571,01 413,75 322,24 201,40 140,64 100,20 73,71 59,67
2,5 959,79 569,91 410,42 317,58 198,84 136,48 100,74 79,41 64,78
3,0 988,09 623,63 457,77 360,74 228,59 150,42 113,33 90,67 83,87
3,5 1198,91 750,29 536,70 403,89 234,46 160,50 119,10 91,35 73,64
4,0 1590,11 983,98 692,76 513,13 283,35 181,84 136,43 106,60 84,45
Figura 111 – Deflexões máximas medidas ao longo dum perfil transversal único antes e após
intervenção no pavimento
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Def
lexão m
áxim
a (
E-6
m)
Distância à berma direita (m)
Antes da intervenção
Após intervenção
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
105
Através da Figura 111 facilmente se identifica a zona onde foi realizada a nova vala,
apresentando um pico acentuado de deflexão entre 0,5 e 1,5 metros. Desta forma pode
admitir-se que o pavimento nessa zona diminuiu significativamente a sua capacidade
estrutural, tal como já se tinha verificado nos ensaios longitudinais (objetivo nº 3). No
entanto, verifica-se que a abertura da vala teve uma zona de influência muito localizada, não
interferindo muito no perfil transversal obtido antes a após intervenção para além do local
específico onde foi aberta a vala.
Verificou-se ainda que a maior contribuição para a diminuição da capacidade estrutural
verificada nessa zona da vala provem das camadas superiores do pavimento, uma vez que o
efeito de redução da capacidade de carga só se faz sentir nos geofones que se situam até
0,45m do ponto de aplicação da carga. A partir desta distância, a carga já foi absorvida por
zonas de solo não afetadas pela vala, reduzindo assim a sua influência no valor das deflexões
medidas a essas distâncias, como demonstra a Figura 112.
Figura 112 – Deflexões transversais após intervenção no pavimento
A análise destes resultados volta a confirmar que houve uma diminuição da espessura das
camadas betuminosas e granulares do pavimento durante a repavimentação da vala, não se
cumprindo assim com as normas de boa execução.
Em relação aos elevados valores de deflexão apresentados na extremidade esquerda do perfil
transversal, pode concluir-se que a principal justificação se deve ao facto deste local ser
contíguo a um terreno natural, sem qualquer tipo de drenagem, tornando-se propícia a
infiltração de água para as camadas subjacentes do pavimento. Este problema pode provocar
um aumento do nível freático no solo e uma diminuição significativa da capacidade estrutural
do pavimento, que é mais notória antes da intervenção porque esses ensaios foram realizados
em novembro, num período de mais pluviosidade.
10
100
1000
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 D
efle
xõ
es (E
-6 m
)
Distância entre pontos (Km)
Geofone 0m
Geofone 0.3m
Geofone 0.45m
Geofone 0.6m
Geofone 0.9m
Geofone 1.2m
Geofone 1.5m
Geofone 1.8m
Geofone 2.1m
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
107
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1. Conclusões
As vias de comunicação rodoviárias são infraestruturas de transporte fundamentais para o
desenvolvimento socioeconómico de qualquer país, assegurando de forma rápida, eficaz e
segura um intercâmbio de pessoas e de mercadorias entre os vários locais do mundo. Para
isso, torna-se fundamental que estas infraestruturas apresentem um elevado nível de qualidade
e conforto que permita satisfazer os utentes das vias.
Este trabalho analisou as consequências na pavimentação urbana, ao nível da capacidade de
carga, causadas por intervenções de abertura de valas e instalação de sistemas de
infraestruturas, tendo em atenção as metodologias utilizadas e a qualidade de construção
aplicada em duas obras realizadas na cidade de Fafe.
Para ambas as obras foram determinados objetivos cujos resultados dependeram
essencialmente das metodologias utilizadas na construção, assim como a qualidade na
execução dos trabalhos muitas vezes extrapolada no que ao caderno de encargos camarário
diz respeito. Assim, e antes de fazer referência aos resultados obtidos, perante todo o
acompanhamento feito em ambas as obras, relatos de fiscais e trabalhadores experientes, pode
concluir-se que estas obras de reabilitação de pavimentos em vias urbanas após a abertura de
valas para instalação de infraestruturas não são, por norma, executadas de forma a respeitar
qualquer tipo de especificação, caderno de encargos, ou regulamentação para o efeito, uma
vez que a fiscalização se torna bastante flexível no controlo dos trabalhos a executar, cabendo
à empresa adjudicada aplicar o seu método de execução que maioritariamente não respeita as
boas normas de construção. Este controlo flexível por parte da fiscalização certamente irá ter
repercussões negativas no futuro, uma vez que esta falta de exigência proporciona uma menor
qualidade de execução e, consequentemente, uma menor durabilidade dos pavimentos e dos
serviços instalados, gerando gastos de manutenção e reabilitação antes do tempo previsto.
Assim, um dos problemas mais comuns encontrados em obras de reabilitação de pavimentos é
a má compactação das camadas de aterro que comportam espessuras demasiado elevadas para
compactadores de pequeno porte. Este aspeto, que põe em causa a qualidade de construção e,
futuramente, a qualidade de serviço, não foi respeitado ao nível do caderno de encargos em
ambas as obras em análise neste trabalho, uma vez que este exige que o aterro seja
compactado por camadas de 0,20m de espessura máxima de modo a que sejam evitados
assentamentos, sendo que a espessura mínima verificada na obra de calçada de cubos de
granito foi de 0,50m e na obra em material betuminoso foi de 0,60m (com algumas camadas a
ter uma espessura média de 0,90m).
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
108
Desta forma, apenas as camadas superiores irão apresentar uma compactação adequada,
criando a ilusão de que toda a camada está bem compactada, quando na realidade as camadas
inferiores não estão corretamente compactadas. Este fenómeno irá ter repercussões com o
tempo, uma vez que as camadas inferiores mal compactadas irão acomodar-se, provocando
assentamentos na superfície da via.
Outro grande problema que no futuro poderá originar grandes patologias no pavimento, e que
não foi verificado em nenhuma das obras, foram os ensaios para obter o grau de compactação
adequado para o tipo de solo usado nos aterros, e que poderia minimizar futuros
assentamentos na via devido a uma má compactação.
Segundo os estudos efetuados, pode concluir-se que o aumento ou diminuição da espessura
das camadas de repavimentação faz toda a diferença no que à capacidade de suporte do
pavimento diz respeito. Por exemplo, para a obra em calçada de cubos de granito, e apesar de
as restantes etapas atrás descritas não obedecerem totalmente ao caderno de encargos e às
boas normas de construção, a capacidade de suporte do pavimento aumentou de forma
considerável, uma vez que se aumentou pelo menos para o dobro a sua camada de base em
tout-venant, sendo este um dos principais motivos que levou ao aumento na capacidade de
suporte após a intervenção no pavimento. Por outro lado, na obra em material betuminoso,
para além de não terem sido seguidas as exigências do caderno de encargos no que diz
respeito à compactação das camadas de aterro e ao seu controlo de qualidade, as camadas de
pavimento também sofreram uma redução nas suas espessuras em comparação com o
pavimento adjacente, o que provocou uma diminuição significativa na capacidade de suporte
da zona intervencionada em comparação com o resto do pavimento.
Além disso, deve ter-se a consciência de que os resultados obtidos poderiam ser menos
expressivos para a obra em calçada de cubos granito e ainda mais expressivos para a obra em
material betuminoso caso os ensaios realizados após execução da repavimentação ocorressem
em condições climatéricas semelhantes às existentes antes da intervenção no pavimento, para
minimizar o efeito que a sazonalidade tem nas características das camas granulares e do solo
de fundação.
Posto isto, e com base nos dois trechos já analisados neste trabalho, fica a ideia de que se
pode facilmente aumentar a capacidade de suporte de zonas intervencionadas com o aumento
das espessuras das camadas de pavimento em comparação com o pavimento adjacente,
mesmo que o restante trabalho de aterro e compactação não cumpra com as boas normas de
construção nem respeite o caderno de encargos. Esta solução aumenta os custos iniciais
associados à intervenção, mas poderá ser mais eficaz ao longo da vida do pavimento ao
aumentar bastante a sua durabilidade nos locais onde se realize este tipo de intervenção de
instalação de infraestruturas em valas.
Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas
109
Contudo, nem sempre se deverá resolver um problema tão complexo com um simples
aumento das espessuras das camadas do pavimento, pelo que convém realçar que também
deverá existir um maior esforço por parte das entidades fiscalizadoras no controlo destas
obras, desde a sua fase inicial ao seu término, uma vez que nem sempre se dá a devida
importância às mesmas por se tratar de obras de menor dimensão nas vias. Essa atitude pode,
e deve, ser corrigida, pois a deficiente execução destes serviços irá prejudicar a qualidade
estrutural e funcional do pavimento, causando desconforto aos utilizadores da via, e ainda
encargos precoces com futuras patologias que irão surgir no pavimento.
5.2. Trabalhos futuros
Tendo em consideração o tipo de análise que foi realizada neste trabalho, e o sucesso que se
conseguiu ter com o mesmo nos dois trechos já analisados para determinar possíveis
patologias futuras na zona intervencionada, considera-se que se deve estender esta análise a
um número maior de trechos para se conseguir obter resultados estatísticos que permitam que
nasça daqui um princípio para avaliação da qualidade de execução no que toca a este tipo de
obras de pavimentação após instalação de infraestruturas.
Assim, considera-se que se deve investir em estudos que permitam chegar a valores
percentuais limite (que indiquem a razão entre a capacidade de carga antes e após intervenção
no pavimento), em função do tipo de pavimento e obra em estudo, os quais o empreiteiro
deveria ser obrigado a cumprir sob pena de lhe serem aplicadas coimas tão mais agravadas
quanto maior for a diferença percentual da capacidade de carga do pavimento antes da
intervenção e após a intervenção no pavimento. Desta forma, com simples ensaios não
destrutivos de capacidade de carga no pavimento, a qualidade de execução deixaria de
depender somente de uma apertada fiscalização, uma vez que o empreiteiro era “obrigado” a
executar todos os trabalhos inerentes a este tipo de obras de forma correta, cumprindo as boas
normas de execução e respeitando os cadernos de encargos, para evitar que num controlo final
de qualidade da obra pudesse correr o risco de sofrer onerosas coimas por incumprimento dos
referidos limites de variação da capacidade de carga.
Com este tipo de metodologia de controlo de qualidade, estariam garantidas as capacidades de
carga exigidas à intervenção no pavimento, assegurando assim a qualidade estrutural e, por
sua vez, a qualidade funcional do pavimento, proporcionando maior conforto aos utilizadores
das vias e um maior período de vida útil ao pavimento.
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