avaliaÇÕes funcional e estrutural de trechos de rodovias no distrito federal construÍdos com...
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7/21/2019 AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM DI
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UNIVERSIDADE DE BRASLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE
RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM
DIFERENTES MATERIAIS
FRANCISCO HLIO CAITANO PESSOA
ORIENTADOR: JOS CAMAPUM DE CARVALHO, PhD
TESE DE DOUTORADO EM GEOTECNIA
PUBLICAO:G.TD78/2012
BRASLIA / DF: 31 JULHO/2012
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) ii
UNIVERSIDADE DE BRASLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE
RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM
DIFERENTES MATERIAIS
FRANCISCO HLIO CAITANO PESSOA
TESE DE DOUTORADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIACIVIL E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMO PARTE DOSREQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR.
APROVADA POR:
____________________________________________________________JOS CAMAPUM DE CARVALHO, PhD (UnB))(ORIENTADOR)
_________________________________________________________GREGRIO LUS SILVA ARAUJO, DSc (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)
____________________________________________________________LUIS FERNANDO MARTINS RIBEIRO, DSc (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)
____________________________________________________________LLIAN RIBEIRO DE REZENDE, DSc (UFG)(EXAMINADOR EXTERNO)
_____________________________________________________________JOEL CARLOS MOIZINHO, DSc (UFRR)(EXAMINADOR EXTERNO)
DATA: BRASLIA/DF, 31 DE JULHO DE 2012.
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) iii
FICHA CATALOGRFICA
PESSOA, FRANCISCO HELIO CAITANO
Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de Rodovias no Distrito Federal Construdos com
Diferentes Materiais.
xxiii, 210 p., 210 mm x 297 mm (ENC/FT/UnB, Doutor, Geotecnia, 2012)
Tese de Doutorado - Universidade de Braslia.Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
1. Pavimentao 2. Avaliao Funcional
3. Avaliao Estrutural 4. Ensaios
I. ENC/FT/UnB II. Ttulo (srie)
REFERNCIA BIBLIOGRFICA
PESSOA, F.H.C.(2012). Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de Rodovias no
Distrito Federal Construdos com Diferentes Materiais. Tese de Doutorado, Publicao
G.DM-078/2012, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Braslia, Braslia, DF,
210 p.
CESSO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Francisco Hlio Caitano Pessoa
TTULO DA TESE DE DOUTORADO: Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de
Rodovias no Distrito Federal Construdos com Diferentes Materiais.
GRAU / ANO: Doutor / 2012
concedida Universidade de Braslia a permisso para reproduzir cpias desta tese dedoutorado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e
cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte desta tese de doutorado
pode ser reproduzida sem a autorizao por escrito do autor.
________________________________________________
Francisco Hlio Caitano Pessoa
SHCES Quadra 909, Bloco E, Apartamento 201, Cruzeiro Novo.CEP 70655-095 - Braslia/DFBrasil.
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DEDICATRIA
A minha famlia (esposa, pais e irmos), por entender que os
momentos ausentes do convvio dedicados a esta pesquisa foram
necessrios. Especialmente, a minha filha Beatriz, imaginando um
futuro melhor para ela.
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AGRADECIMENTOS
A Deus, pelo o dom da vida, pela misericrdia para comigo e pelo privilgio de ter chegado a
este momento (defesa da tese).
Ao professor Jos Camapum de Carvalho, pela orientao, pelos ensinamentos, pela ateno
dispensada, pela amizade e pelos conselhos.
A minha esposa Elisa, pelo companheirismo, pacincia e incentivo.
Aos meus pais, irmos, sobrinhos e sogros, pelo bom convvio familiar.
Ao Programa de Ps-graduao em Geotecnia, pelos conhecimentos transmitidos. Em
especial ao professor Lus Fernando, pela ateno e sensibilidade ao meu problema, naquele
momento decisrio de minha vida, quando do ingresso neste Programa de ps-graduao.
Ao prof. Andr, pela liderana que representa no Programa de Ps-graduao em Geotecnia e
reviso da parte de estatstica.
A secretria Aparecida (Cida), pela boa vontade em ajudar sempre que precisei de
informaes.
Ao IFRR e UnB, pela possibilidade de realizao deste trabalho.
Ao DER-DF e a todos os funcionrios do laboratrio, pelo apoio na realizao dos ensaios de
campo, sendo representados pelo tcnico Hamilton, que sempre atendeu com muita boa
vontade e coragem.
professora Llian Rezende, da UFG, pela boa vontade e disponibilidade de me enviar os
resultados dos seus ensaios sempre que solicitei e pelas sugestes dadas neste trabalho.
professora Edi, do laboratrio de Geoqumica da UnB, pelas as anlises mineralgicas
realizadas e pelas as respostas de algumas dvidas.
Ao senhor Artur, do Laboratrio de Engenharia Mecnica da UnB, pela presteza na confeco
e nas adaptaes dos equipamentos utilizados na pesquisa.
Aos meus grandes amigos Bernardo, Petrnio e Gislaine, pela boa convivncia e pelas as
ajudas sempre que precisei. Vocs sero inesquecveis.
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Aos colegas de doutorado Lus Abel, Josy, Lorena, Marcus Vinicius e Elmagno, pelos
momentos juntos e pela a boa convivncia ao longo destes anos.
Aos laboratoristas Tiago e Ricardo, pelo esforo na realizao de diversos ensaios.
A minha filha Beatriz, pela inspirao e o motivo de enfrentar essa ps-graduao, com o
objetivo de lhe proporcionar um futuro menos difcil.
Ao colega Lus Anselmo e ao prof. Welitom da Geofsica.
Ao amigo Martin, pelo apoio na minha chegada em Braslia e a amizade.
professora Cristiane, pela reviso desta tese.
Por fim, agradeo a todos aqueles que, por acaso, deixei de citar mais que, de alguma forma,
contriburam com esta pesquisa.
Meu muito obrigado!
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RESUMO
Os pavimentos rodovirios sofrem degradao com a passagem dos veculos e pela ao dosfatores climticos. Nesta pesquisa, fez-se avaliaes funcional e estrutural de dois trechos derodovias pertencentes malha viria do Distrito Federal. O Trecho 1 executado h cerca de 14anos, tem 440 m de extenso, subdividido em 7 (sete) subtrechos construdos com a camadade base de diferentes materiais e o subleito com uma parte em corte e outra, em aterro, orevestimento com tratamento superficial duplo com capa selante e com espessura de projetode 3cm. Neste trecho h acostamento e drenagem superficial parcial, ambos com deficincia.J o Trecho 2, executado h cerca de 12 anos, tem 260 m de extenso, subdividido em 3 (trs)subtrechos construdo com as camadas de sub-base e de base de diferentes materiais, osubleito de toda a extenso do trecho em aterro e o revestimento em concreto asfltico (CA)
e com espessura de projeto de 5 cm. Neste trecho h acostamento e drenagem superficial bemconservados e em boas condies. Realizou-se em laboratrio, ensaios de caracterizaofsica, qumica e mineralgica. No campo, executaram-se os ensaios de identificao dosdefeitos superficiais, de medio dos afundamentos das trilhas de rodas, de determinao daresistncia com o PANDA, de umidade e dos perfis longitudinais e transversais com GPR, dasdeflexes com a viga Benkelman. Ainda, a anlise estatstica descritiva e inferencial (anlisede varincia, os testes de comparao mltiplas de mdias e correlaes) dos dados delaboratrio e campo obtidos por Rezende (1999, 2003) e nesta pesquisa. As concluses desta
pesquisa mostram que importante conhecer as caractersticas fsicas, qumica e mineralgicados solos tropicais finos, tanto na fase de projeto, quanto na de execuo e fazer um estudocuidadoso da caracterizao e do comportamento mecnico dos solos tropicais compactados.
Tambm, entender o efeito dos parmetros metereolgicos atuantes na estrutura de pavimentoe avaliar a condio superficial e o desempenho do pavimento associados a estudos detrfego, de clima, s prprias condies estruturais da via e a existncia ou no de drenagemsuperficial e de acostamento. E ainda, compreender a necessidade de correlacionar osresultados dos ensaios de GPR e de PANDA com outros ensaios, tais como, de umidades e dedensidade, de medidas de deflexes, pois permitem caracterizar a estrutura de pavimento eainda fornecem informaes valiosas sobre a capacidade estrutural das camadas. Assim como,empregar a anlise estatstica inferencial para inferir hiptese sobre os parmetros delaboratrio e de campo. Bem como, entender que as correlaes entre as medidas de deflexesdeterminadas com a Viga Benkelman e o FWD no podem ser aplicadas de maneira geral,sendo recomendado apenas para os trechos executados com materiais semelhantes. Para os
trechos analisados na pesquisa, destaca-se que o Trecho 1 apresenta quase todos os tipos dedefeitos superficiais, com variado grau de severidade e todos os seus subtrechos j sofreramcorreo do revestimento, observou-se nesse trecho que as deflexes variaram com o tipo de
base e com a poca de medio, sendo maiores na estao chuvosa e ainda, os perfislongitudinais e transversais obtidos com o GPR mostram que o revestimento est bastantedeteriorado e a base apresenta espessura irregular, apontando para problemas de execuo. Jno Trecho 2 a superfcie de rolamento e a umidade encontram diferenciadas nos subtrechos,os valores das deflexes determinadas ao longo do perodo estudado variaram pouco emrelao ao ms ou ao ano de anlise e os resultados dos perfis obtidos com o GPR apontam,tambm, para irregularidade na camada de base.
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ABSTRACT
The passage of vehicles and the action of weather-related factors gradually degrade highway
surfaces. This research conducted structural and functional assessments of two stretches of
highway in the road network of the Federal District. Stretch 1 was built 14 years ago, is 440
meters long and divided into 7 (seven) sub-stretches each built on a base of different
materials. In part of the stretch the sub-base is in a cutting and in part it is on an
embankment. The pavement consists of a double application of a seal coat with a project-
specified thickness of 3 cm. The entire stretch is provided with a hard shoulder and a partial
system for surface water drainage, both deficient. Stretch 2 was constructed about 12 years
ago, is 260 meters long, divided into 3 sub-stretches with their bases and sub-bases made up
of a variety of materials. The entire sub-base is on an embankment and the pavement material
is asphaltic concrete 5 cm thick. The stretch is provided with a hard shoulder and a surfacewater drainage system, both in good condition. Laboratory testing determined physical,
chemical and mineralogical properties of the materials. In the field, testing identified surface
defects, the depth of ruts caused by traffic, resistance using a Panda penetrometer, humidity,
longitudinal and transverse GPR profiles, and Benkelman beam deflections. A statistical and
inferential analysis was made (variance analysis, multiple comparison of means and
correlations) of the data obtained by Rezende (1999, 2003) and those obtained by this
research. It was found that in both project and execution stages it is important to gain sound
knowledge of the physical chemical and mineralogical properties of fine tropical soils and to
conduct a careful study of their properties and mechanical behavior when compacted; as well
as to investigate the effects of meteorological factors the pavement is exposed to and to
evaluate the surface condition and performance of the pavement in the light of traffic studies,weather information and the structural conditions of the highway itself, including the
existence or non existence of surface water drainage systems and hard shoulders.
Furthermore, the results obtained from the GPR and Panda tests need to be correlated with
those of other tests such as humidity, density, and deflection measurements, in order to
characterize the structure of the pavement and provide precious information on the structural
capacity of the various courses. The use of inferential statistical analysis enables the
formulation of hypotheses concerning both field and laboratory parameters. It must be
understood that the FWD and Benkelman beam deflection measurements are only applicable
to stretches of roadway constructed with similar materials and cannot be generalized. In the
stretches analyzed in this research work, stretch 1 presented every kind of surface defect in
varying degrees of severity and all of the sub-stretches had had their pavements repaired atsome time. Deflections values varied according to the type of material composing the base
and to the time of year the measurements were made, with measurements being greater in the
rainy season. The transversal and longitudinal profiles obtained using GPR showed that the
paving surface is highly deteriorated and the road base shows variations in thickness
corresponding to problems present in the execution of the original works. In stretch 2, the
road surface and humidity values vary among the sub-stretches but deflection values
measured over the period of duration of the study varied vary little with the month or year of
analysis. The GPR profile results also indicate the existence of irregularities in the base layer.
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SUMRIO
Captulo Pgina
1- INTRODUO .................................................................................................................... 11.1- IMPORTNCIA DO TEMA .............................................................................................. 11.2- OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS.................................................................................... 5
1.2.1- OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 5
1.2.2- OBJETIVOS ESPECFICOS ........................................................................................... 5
1.2.3- JUSTIFICATIVA............................................................................................................. 6
1.3- ESCOPO DA TESE ............................................................................................................ 6
2- REVISO BIBLIOGRFICA............................................................................................ 82.1- AVALIAO DE PAVIMENTOS .................................................................................... 82.2- AVALIAO FUNCIONAL ........................................................................................... 10
2.2.1- DEFEITOS DE SUPERFCIE ....................................................................................... 12
2.3- AVALIAO ESTRUTURAL ........................................................................................ 16
2.4- RETROANLISE ............................................................................................................ 20
2.4.1- MTODOS ITERATIVOS ............................................................................................ 23
2.5- MATERIAIS UTILIZADOS PARA BASES EM PAVIMENTOS ................................. 25
2.5.1- BASES DE SOLO-BRITA ............................................................................................ 26
2.5.2- BASES DE EXPURGO ................................................................................................. 26
2.5.3- BASES DE SOLO FINO LATERTICO ....................................................................... 26
2.5.4- BASES DE SOLO-CAL ................................................................................................ 27
2.5.5- BASES COM O USO DE GEOSSINTTICOS............................................................ 28
2.6- NOES DE ANLISE DE VARINCIA .................................................................... 28
2.6.1- ANOVA - FATOR NICO ........................................................................................... 30
2.6.2- ANOVAFATOR DUPLO .......................................................................................... 33
2.6.3- TESTES DE COMPARAES MLTIPLAS DE MDIAS ...................................... 36
2.6.4- TESTE DE TUCKEY .................................................................................................... 36
2.6.5- TESTE DE SCHEFF ................................................................................................... 37
2.7- CARACTERIZAO DOS TRECHOS .......................................................................... 39
2.7.1- CARACTERSTICAS GEOLGICAS ......................................................................... 39
2.7.2- GRUPO CANASTRA .................................................................................................... 40
2.7.3- GRUPO PARANO ...................................................................................................... 40
2.7.4- CARACTERSTICAS GEOMORFOLGICAS .......................................................... 42
2.7.5- CARACTERSTICAS FSICAS ................................................................................... 43
2.7.6- CARACTERSTICAS QUMICAS .............................................................................. 44
2.7.7- CARACTERSTICAS MINERALGICAS ................................................................. 45
2.8- CONTAGEM DE TRFEGO .......................................................................................... 47
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2.8.1- NMERO DE VECULOS DO DISTRITO FEDERAL .............................................. 51
3- MATERIAIS E MTODOS ............................................................................................. 533.1- INTRODUO ................................................................................................................ 533.2- CARACTERIZAO FSICA E TOPOGRFICA DOS TRECHOS ............................ 53
3.3- CONTAGEM VOLUMTRICA E CLASSIFICATRIA DO TRFEGO .................... 563.4- ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 56
3.4.1- ENSAIOS DE CARACTERIZAO FSICA ............................................................. 57
3.4.2- UMIDADE NATURAL ................................................................................................. 57
3.4.3- GRANULOMETRIA ..................................................................................................... 58
3.4.4- LIMITES DE ATTERBERG ......................................................................................... 58
3.4.5- SUCO ....................................................................................................................... 59
3.4.6- CARACTERIZAO QUMICA ................................................................................. 60
3.4.7- CARACTERIZAO MINERALGICA ................................................................... 60
3.4.8- ENSAIOS EM MODELO REDUZIDO ........................................................................ 60
3.4.9- ENSAIOS DE RESISTNCIA MECNICA ................................................................ 62
3.4.10- ENSAIO DE MDULO DE RESILINCIA E RESISTNCIA TRAO PORCOMPRESSO DIAMETRAL ............................................................................................... 63
3.5- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA DOS TRECHOS .......................................... 643.6- AVALIAO ESTRUTURAL DOS TRECHOS ............................................................ 64
3.6.1- PENETRMETRO DINMICO CNICO - PANDA ................................................. 65
3.6.2- GROUND PENETRATION RADARGPR ............................................................... 67
3.6.3- VIGA BENKELMAN .................................................................................................... 70
3.7- ANLISE ESTATSTICA ............................................................................................... 70
3.8- RETROANLISE DAS BACIAS DE DEFLEXO ....................................................... 71
4- APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS.............................. 734.1- ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 73
4.1.1- RESULTADOS DA CARACTERIZAO FSICA .................................................... 73
4.1.2- RESULTADOS DA CARACTERIZAO QUMICA ............................................... 75
4.1.3- RESULTADOS DA CARACTERIZAO MINERALGICA .................................. 81
4.1.4- RESULTADOS DA CARACTERIZAO DO COMPORTAMENTO MECNICO854.1.5- CURVA CARACTERSTICA ...................................................................................... 85
4.1.6- MDULO DE RESILINCIA ...................................................................................... 86
4.2- RESULTADOS DO MODELO REDUZIDO .................................................................. 87
4.3- DADOS METEREOLGICOS ........................................................................................ 88
4.4- CONTAGEM VOLUMTRICA E CLASSIFICATRIA DO TRFEGO .................... 91
4.5- ENSAIOS DE CAMPO NO TRECHO 1 ......................................................................... 96
4.5.1- PENETRMETRO DINMICO CNICOPANDA ................................................ 96
4.5.2- GROUND PENETRATING RADARGPR ............................................................... 99
4.5.3- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA .................................................................. 112
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4.5.4- AFUNDAMENTOS DE TRILHAS DE RODAS ....................................................... 117
4.5.5- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DELABORATRIO DO TRECHO 1 ......................................................................................... 119
4.5.6- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO DO
TRECHO 1 ............................................................................................................................. 125
4.5.7- ENSAIOS DE PROVA DE CARGA SOBRE PLACA............................................... 125
4.5.8- ENSAIOS DE VIGA BENKELMAN ......................................................................... 129
4.5.9- INFLUNCIA DA TEMPERATURA NOS VALORES DAS DEFLEXESMEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ........................................................................... 143
4.5.10- CORRELAES ENTRE OS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE VIGABENKELMAN E FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER .............................................. 144
4.5.11- RETROANLISE ..................................................................................................... 150
4.6- ENSAIOS DE CAMPO TRECHO 2 .............................................................................. 152
4.6.1- PENETRMETRO DINMICO CNICOPANDA .............................................. 152
4.6.2- GROUND PENETRATING RADARGPR ............................................................. 155
4.6.3- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA .................................................................. 160
4.6.4- AFUNDAMENTOS DE TRILHAS DE RODAS ....................................................... 163
4.6.5- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DELABORATRIO DO TRECHO 2 ......................................................................................... 165
4.6.6- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO DOTRECHO 2 ............................................................................................................................. 169
4.6.7- ENSAIOS DE PROVA DE CARGA SOBRE PLACA............................................... 169
4.6.8- ENSAIOS DE VIGA BENKELMAN ......................................................................... 170
4.6.9- INFLUNCIA DA TEMPERATURA NOS VALORES DAS DEFLEXESMEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ........................................................................... 175
4.6.10- CORRELAES ENTRE OS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE VIGABENKELMAN E FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER .............................................. 176
4.6.11- RETROANLISE ..................................................................................................... 182
5- CONCLUSES ................................................................................................................ 1865.1- CONCLUSES GERAIS ............................................................................................... 186
5.2- CONCLUSES ESPECFICAS ..................................................................................... 1885.2.1- TRECHO 1 ................................................................................................................... 188
5.2.2- TRECHO 2 ................................................................................................................... 189
5.3- SUGESTES PARA PESQUISAS FUTURAS ............................................................. 190
6- REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 192
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LISTA DE TABELAS
Tabela Pgina
Tabela 2.1Categorias de defeitos gerais em pavimentos (DNIT, 1998). ............................. 12Tabela 2.2Resumo das causa e tipos de deformao permanentes (DNIT, 1998). .............. 13
Tabela 2.3Tipos e classes de defeitos superficiais em revestimentos asflticos flexveis(DNIT, 1998). ........................................................................................................................... 14
Tabela 2.4Codificao e classificao dos defeitos (DNIT 005/2003-TER). ...................... 15
Tabela 2.5Limites dos ndices de classificao dos pavimentos. ......................................... 16
Tabela 2.6Disposio de dados para ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). ....... 31
Tabela 2.7Resumo da ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). .............................. 32
Tabela 2.8Disposio de dados para ANOVA fator duplo (Guerra & Donaire, 1986)........ 34
Tabela 2.9Resumo da ANOVA - fator duplo sem repetio (Guerra & Donaire, 1986). .... 35
Tabela 2.10Resumo da ANOVA - fator duplo com repetio (Guerra & Donaire, 1986)... 35
Tabela 2.11Caractersticas gerais dos trechos (modificado Rezende, 2003). ...................... 44
Tabela 2.12Fatores de Equivalncias (Figueiredo & Costa,2001). ..................................... 48
Tabela 2.13Equaes para projeo do trfego futuro (DNIT, 2010). ................................. 51
Tabela 3.1Caractersticas gerais dos trechos. ....................................................................... 54
Tabela 3.2Estacas de coleta de umidade. ............................................................................. 57
Tabela 3.3Localizao dos furos realizados no revestimento no Trecho 2. ......................... 62
Tabela 3.4Anos de realizao de avaliao superficial. ....................................................... 64
Tabela 3.5Tipos de ensaios de avaliao estrutural e meses que ocorreram medies. ....... 65
Tabela 3.6Equipamentos e parmetros utilizados em campo. .............................................. 65
Tabela 3.7Identificao dos ensaios PANDA nos Trechos 1 e 2. ........................................ 67
Tabela 3.8 Tolerncias entre as deflexes medidas e retroanalisadas (Fernandes & Trichs,2000). ........................................................................................................................................ 71
Tabela 3.9Parmetros utilizados nas retroanlises. .............................................................. 72Tabela 4.1Resultados dos ensaios de caracterizao fsica (Rezende, 2003)....................... 73
Tabela 4.2Resultados dos ensaios de caracterizao fsica. ................................................. 74
Tabela 4.3Caracterizao qumica do solo natural e do solo-cal do Trecho 1. .................... 76
Tabela 4.4Caracterizao qumica do solo natural e do solo-cal do Trecho 2. .................... 78
Tabela 4.5Intensidade dos picos dos principais minerais presentes nas amostras analisadas................................................................................................................................................... 81
Tabela 4.6Anos e meses em que ocorreram medies de deflexes. ................................... 89
Tabela 4.7Contagem classificatria mdia de trfego/faixa (fevereiro/2010). .................... 91Tabela 4.8Contagem classificatria mdia de trfego/faixa no Trecho 2 (abril/2011). ....... 91
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Tabela 4.9Contagem classificatria mdia de trfego/dia para o Trecho 2 (DF-440,abril/2011). ............................................................................................................................... 92
Tabela 4.10Volume Dirio Mdio. ....................................................................................... 93
Tabela 4.11Conceitos da avaliao dos subtrechos do Trecho 1. ...................................... 113
Tabela 4.12ndices de avaliao dos subtrechos do Trecho 1. ........................................... 114
Tabela 4.13Resumo dos parmetros do subleito e da base com o frasco de areia. ............ 120
Tabela 4.14Resumo da ANOVA fator nico - diversos parmetros (Rezende, 1999). ..... 120
Tabela 4.15Peso especfico pelo densmetro nuclear para a base (Rezende, 1999). .......... 121
Tabela 4.16Resumo ANOVA fator duplo com repetio - peso especfico aparente seco. 122
Tabela 4.17Diferena de mdia dos pesos especficos. ...................................................... 122
Tabela 4.18Valores do CBR in situ (Rezende, 1999)..................................................... 124
Tabela 4.19Resumo da ANOVA fator duplo com repetio do CBR in situ................. 124
Tabela 4.20Diferena de mdia dos CBRs in situ.......................................................... 124
Tabela 4.21Deslocamento medido com prova de carga sobre placa (Rezende, 2003). ..... 126
Tabela 4.22Deslocamento no revestimento medido nas bases (Rezende, 2003). .............. 126
Tabela 4.23Resultado da ANOVA fator duplo sem repetio. .......................................... 127
Tabela 4.24Diferenas de mdias. ...................................................................................... 127
Tabela 4.25Resumo da ANOVA fator nico - deflexes mximas. .................................. 133
Tabela 4.26Resumo das diferenas de mdias para as deflexes mximas. ...................... 134
Tabela 4.27Srie histrica das deflexes mximas mdias (Rezende, 2003 - modificada)................................................................................................................................................. 136
Tabela 4.28Resumo da ANOVA fator duplo sem repetio. ............................................ 136
Tabela 4.29Diferena de mdias das deflexes quanto ao tipo de base. ............................ 136
Tabela 4.30Diferena de mdias das deflexes quanto ao ms de medio. ..................... 138
Tabela 4.31Bacias mdias de deflexes para o Trecho 1 (outubro/2000). ......................... 147
Tabela 4.32Resultado da ANOVA (outubro/2000). .......................................................... 147
Tabela 4.33Bacias mdias medidas em agosto/2001. ........................................................ 148
Tabela 4.34Resultado da ANOVA para as bacias mdias (agosto/2001). ......................... 148
Tabela 4.35Resumo dos parmetros retroanalisados do Trecho 1. .................................... 152
Tabela 4.36Conceitos da avaliao dos subtrechos. ........................................................... 161
Tabela 4.37ndices de avaliao dos subtrechos. ............................................................... 162
Tabela 4.38Resumo dos resultados obtidos com o Frasco de Areia (Rezende, 1999). ...... 165
Tabela 4.39Resumo da ANOVA fator duplo com repetio. ............................................. 165
Tabela 4.40Diferena de mdias das umidades. ................................................................. 166
Tabela 4.41Resultados dos pesos especficos com o Densmetro Nuclear. ....................... 166Tabela 4.42Resultado da ANOVA fator duplo com repetio - pesos especficos. ........... 167
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Tabela 4.43Diferena de mdias dos pesos especficos. .................................................... 167
Tabela 4.44Resultados dos ensaios de carga sobre placa (Rezende, 2003). ...................... 169
Tabela 4.45Resumo da ANOVA fator nico - revestimento. ............................................ 172
Tabela 4.46Diferenas de mdias para o revestimento. ..................................................... 173
Tabela 4.47Bacias mdias de deflexo no subtrecho de solo-cal. ...................................... 174
Tabela 4.48Bacias mdias de deflexo no subtrecho de solo fino sem retrao. ............... 174
Tabela 4.49Bacias mdias de deflexo do subtrecho em solo fino com retrao. ............. 174
Tabela 4.50Bacias mdia do Trecho Experimental 2 (agosto/2001). ................................. 177
Tabela 4.51Resultado da ANOVA (agosto/2001). ............................................................. 178
Tabela 4.52Resumo dos parmetros retroanalisados do Trecho 2. .................................... 184
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LISTA DE FIGURAS
Figura Pgina
Figura 1.1Srie histrica da avaliao dos pavimentos nas rodovias federais (CNT, 2011). 2Figura 1.2Srie histrica da avaliao do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT,2011). .......................................................................................................................................... 3
Figura 1.3Valor da Serventia Atual (VSA) das rodovias distritais (Fernandes, 2011). ......... 3
Figura 2.1Variao da serventia com o trfego ou com o tempo decorrido de utilizao davia (Bernucci et al., 2008). ....................................................................................................... 11
Figura 2.2(a)Tenses verticais gerada na estrutura de pavimento (b) e Bacias de deflexo depavimento flexvel e rgido (Balbo, 1997). .............................................................................. 17
Figura 2.3Esquema dos dados necessrios para fazer uma retroanlise de pavimento(Bernucci et al., 2008). ............................................................................................................. 21
Figura 2.4Ocorrncia de solos de comportamento latertico no territrio brasileiro (Villibor,2002). ........................................................................................................................................ 27
Figura 2.5Regio de aceitao para ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). ........ 31
Figura 2.6Regio de aceitao para ANOVA fator duplo (Guerra & Donaire, 1986). ........ 34
Figura 2.7Viso geologia da rea de estudo (Silva & Campos, 1998). ................................ 41
Figura 2.8Conformao topogrfica da rodovia DF-205 Oeste (Trecho 1). ........................ 42
Figura 2.9Localizao dos Trechos (Rezende, 2003). ......................................................... 43
Figura 3.1Planta de situao do Trecho 1: Rodovia DF-205 Oeste. .................................... 53
Figura 3.2Perfil longitudinal da Rodovia DF-205 Oeste. .................................................... 53
Figura 3.3Planta de situao do Trecho 2: Rodovia DF-441. .............................................. 54
Figura 3.4Perfil longitudinal da Rodovia DF-441. ............................................................... 54
Figura 3.5Subtrechos do Trecho 1 (Rezende, 2003). ........................................................... 55
Figura 3.6Subtrechos do Trecho 2 (Rezende, 2003). .......................................................... 55
Figura 3.7Estrutura do pavimento do Trecho 1 (Rezende, 2003). ....................................... 55
Figura 3.8Estrutura do pavimento do Trecho 2 (Rezende, 2003). ....................................... 55Figura 3.9Posicionamento do geossinttico nos subtrechos 5, 6 e 7 (Rezende, 2003). ....... 56
Figura 3.10Coleta de umidade natural nas camadas de pavimento (Trecho 2). ................... 57
Figura 3.11Granulmetro e acessrios. ................................................................................ 58
Figura 3.12Procedimento de compactao do solo. ............................................................. 61
Figura 3.13Instrumentao de medidas das deformaes. ................................................... 62
Figura 3.14Ensaio de Mdulo de Resilincia no CBUQ (Trecho 2)..................................... 63
Figura 3.15Equipamentode Ensaio de Resistncia Trao no CBUQ (Trecho 2). ............ 64
Figura 3.16Equipamento PANDA (Batista, 2011). .............................................................. 66
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Figura 3.17Ensaio de PANDA no Trecho 2. ........................................................................ 66
Figura 4.1Comparao das curvas granulomtricas do solo-brita e do expurgo com a ES-303 (1997) - DNIT. .................................................................................................................. 74
Figura 4.2Comparao das curvas granulomtricas do solo-brita e do expurgo com a ET
(2006) - DER/SP. ..................................................................................................................... 75Figura 4.3Anlises qumicas no Trecho 1: a) solo fino; b) solo-cal; c) solo finoxsolo-cal.77
Figura 4.4Anlises qumicas no Trecho 2: a) solos finos; b) solo-cal e c) solo finoxsolo-cal. ............................................................................................................................................ 79
Figura 4.5Anlises qumicas no Trecho 2: a) solos finos; b) solos finosxsolo-cal. ........... 80
Figura 4.6Difratograma do subleito do Trecho 1. ................................................................ 83
Figura 4.7Difratograma da base do Trecho 1. ...................................................................... 83
Figura 4.8Difratograma da base de solo-cal 6 % do Trecho 2. ............................................ 84
Figura 4.9Difratograma da sub-base de solo-cal 3 % do Trecho 2. ..................................... 84Figura 4.10Difratograma do subleito do Trecho 2. .............................................................. 85
Figura 4.11Curva caracterstica do solo compactado (a) pFxw e (b) expFxw. ................ 86
Figura 4.12Resultados do ensaio do mdulo de resilincia para o CBUQ do Trecho 2. ..... 86
Figura 4.13Resultados do ensaio de resistncia trao. ..................................................... 87
Figura 4.14Deslocamento do solo compactado sem e com GS. .......................................... 88
Figura 4.15Dados meteorolgicos mdios (a) pluviometria, (b) umidade relativa e (c)temperatura. .............................................................................................................................. 90
Figura 4.16Resultados da contagem: a) Nmero de veculos leves e b) nmero de veculospesados. .................................................................................................................................... 93
Figura 4.17Trecho 1: (a) Linear (b) Exponencial. ................................................................ 94
Figura 4.18Trecho 1: (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 94
Figura 4.19Trecho 2: (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 94
Figura 4.20Trecho 2 : (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 95
Figura 4.21Frota de veculos do DF: (a) Evoluo da frota (b) crescimento anual (c)veculos pesados. ...................................................................................................................... 96
Figura 4.22Perfis dos subtrechos de expurgo e solo fino (a) e (b) resistncias (c) e (d)umidades naturais. .................................................................................................................... 97
Figura 4.23Perfis de resistncias dos subtrechos (a) solo-cal (b) GS (c) GI (d) GE. ........... 98
Figura 4.24Perfis a) umidades dos subtrechos de solo-cal, GS, GI e GE b) resistncia dosolo-brita. .................................................................................................................................. 98
Figura 4.25Perfil longitudinal do subtrecho de solo-brita - faixa direita. ............................. 99
Figura 4.26Perfil longitudinal do subtrecho de solo-brita - faixa esquerda. ......................... 99
Figura 4.27Subtrecho de solo-brita: comparao de perfis radargrama e resistncia. ....... 100
Figura 4.28Subtrecho de solo-brita: comparao de perfis radargrama e resistncia. ....... 101Figura 4.29Perfil longitudinal do subtrecho de expurgo - faixa direita. ............................. 101
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Figura 4.30Perfil transversal do subtrecho de expurgo estaca. .......................................... 102
Figura 4.31Subtrecho de expurgo: comparao de perfis radargrama, resistncia e umidade................................................................................................................................................. 103
Figura 4.32Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino - faixa direita. ........................... 103
Figura 4.33Perfil transversal do subtrecho de solo fino. .................................................... 104
Figura 4.34Subtrecho de solo fino: comparao de perfis radargrama, resistncia eumidade. ................................................................................................................................. 105
Figura 4.35Perfil longitudinal do subtrecho de solo-cal - faixa direita. .............................. 106
Figura 4.36Perfil transversal do subtrecho de solo-cal. ..................................................... 106
Figura 4.37Subtrecho de solo-cal: comparao de perfis radargrama e resistncia. .......... 107
Figura 4.38Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil superior - faixa direita. .......... 108
Figura 4.39Perfil transversal do subtrecho com geotxtil superior - faixa direita. ............ 108
Figura 4.40Subtrecho com geotxtil superior: comparao de perfis radargrama, resistncia................................................................................................................................................. 109
Figura 4.41Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil inferior - faixa direita. ........... 110
Figura 4.42Subtrecho com geotxtil inferior: comparao de perfis radargrama, resistncia................................................................................................................................................. 110
Figura 4.43Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil envelopando - faixa direita. .. 111
Figura 4.44Perfil transversal do subtrecho com geotxtil envelopando. ........................... 111
Figura 4.45Subtrecho com geotxtil envelopando: comparao de perfis radargrama,
resistncia e umidade. ............................................................................................................. 112Figura 4.46Efeito da sazonalidade na avaliao funcional dos defeitos superficiais. ........ 115
Figura 4.47Vista geral do acostamento da via. .................................................................. 117
Figura 4.48Vista geral da drenagem da via. ....................................................................... 117
Figura 4.49Perfil das medidas de trilhas de roda interna. .................................................. 118
Figura 4.50Perfil das medidas de trilhas de roda externa. .................................................. 119
Figura 4.51Peso especfico aparente seco e umidades de campo e de laboratrio. ........... 123
Figura 4.52Massa especfica aparente seca mxima versusumidade. ............................... 123
Figura 4.53Comparao de parmetros: (a) CBR e (b) umidades. .................................... 125
Figura 4.54Deslocamentoxms. ....................................................................................... 127
Figura 4.55Deslocamentoxtipo de base. ........................................................................... 128
Figura 4.56Deslocamento diferentes no revestimento. ...................................................... 128
Figura 4.57Correlaes entre os deslocamentos medidos com placas diferentes. ............. 129
Figura 4.58Medidas de deflexo realizadas em agosto de 1998 (Rezende, 1999). ............ 130
Figura 4.59Parmetros x estacas: (a) peso especfico seco, (b) umidades e (c) umidades emoutubro/2011. ......................................................................................................................... 130
Figura 4.60Srie de medidas de deflexo (Rezende, 2003 - modificada). ......................... 131
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Figura 4.61Srie limitada de medidas de deflexo (Rezende, 2003 - modificada). ........... 131
Figura 4.62Medidas de deflexo nos anos de 2000 e 2010. ............................................... 132
Figura 4.63Medidas de deflexo nos anos de 1998 e 2008. ............................................... 132
Figura 4.64Medidas de deflexo nos meses de outubro dos anos: 2000, 2001 e 2008. ..... 133
Figura 4.65Medidas de deflexo nos anos de 1998, 1999 e 2002 (Rezende, 2003). ......... 133
Figura 4.66Deflexes diferentes nos anos de 2010 e 2011. ............................................... 134
Figura 4.67Deflexes diferentes nos anos de 1998, 2001, 2002, 2008 a 2010. ................. 135
Figura 4.68Deflexes diferentes nos anos de 1999 a 2002. ............................................... 135
Figura 4.69Deflexes mximas mdias diferentes. ............................................................ 137
Figura 4.70Deflexes mdias diferentes ao longo do perodo. .......................................... 137
Figura 4.71Deflexes mdias diferentes quanto ao tipo de base. ...................................... 138
Figura 4.72Deflexes mdias diferentes quanto ao ms. ................................................... 139Figura 4.73Deflexes mdias diferentes para os solos sem e com geotxtil quanto ao ms................................................................................................................................................. 139
Figura 4.74Comparao entre as deflexes mximas a) solo-cal x solo-geotxtl; b) solo finox solo cal; c) solo fino x solo geotxtil; d) deflexes a 100 cm do solo fino x solo-geoxtil; e)solo-brita x solo-cal; f) expurgo x solo fino. .......................................................................... 140
Figura 4.75Deflexes mdias diferentes para os solos sem e com geotxtil quanto ao ano................................................................................................................................................. 141
Figura 4.76Deflexes mximasxtempo de execuo. ...................................................... 142
Figura 4.77Deflexes na faixa da esquerda (maro/2010). ................................................ 144
Figura 4.78Deflexes na faixa da direita (maro/2010). .................................................... 144
Figura 4.79Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo-brita; b) expurgo. .... 145
Figura 4.80Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo fino; b) solo-cal. ...... 146
Figura 4.81Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo fino com goetxtilsuperior; b) solo fino com goetxtil inferior. ......................................................................... 146
Figura 4.82Correlao entre as bacias de deflexes mdias do solo fino com geotxtilenvelopado. ............................................................................................................................. 146
Figura 4.83Trecho 1, solo-brita, expurgo, solo fino e solo-cal: a) 2000; b) 2001. ............. 149
Figura 4.84Similaridade entre os ensaios com viga e FWD e as fases do ensaio deadensamento. .......................................................................................................................... 150
Figura 4.85Comparao entre as bacias de diversos subtrechos. ..................................... 151
Figura 4.86Bacias do subtrecho de solo fino com geotxtil envelopado. .......................... 151
Figura 4.87Perfis do subtrecho de solo-cal (a) resistncia (b) umidade. ........................... 152
Figura 4.88Perfis do subtrecho de solo fino sem retrao (a) resistncia (b) umidade. ..... 153
Figura 4.89Perfis do subtrecho de solo fino com retrao (a) resistncia (b) umidade. .... 153
Figura 4.90Perfis mdios de resistncias: (a) bases e (b) sub-bases. ................................. 154
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xix
Figura 4.91Perfil longitudinal do subtrecho de solo-cal. ................................................... 155
Figura 4.92Perfil transversal do subtrecho de solo-cal. ..................................................... 156
Figura 4.93Subtrecho de solo-cal: comparao de perfis radargrama, resistncia e umidade................................................................................................................................................. 156
Figura 4.94Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................. 157
Figura 4.95Perfil transversal do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................... 157
Figura 4.96Subtrecho de solo fino sem retrao: comparao de perfis radargrama,resistncia e umidade. ............................................................................................................. 158
Figura 4.97Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino com retrao. ............................ 159
Figura 4.98Perfil transversal do subtrecho de solo fino com retrao. .............................. 159
Figura 4.99Subtrecho de solo fino com retrao: comparao de perfis radargrama,resistncia e umidade. ............................................................................................................. 160
Figura 4.100Efeito da sazonalidade na avaliao funcional dos defeitos superficiais. ...... 163Figura 4.101Drenagem e acostamento. .............................................................................. 163
Figura 4.102Perfil das medidas de trilhas de roda interna. ................................................ 164
Figura 4.103Perfil das medidas de trilhas de roda externa. ................................................ 164
Figura 4.104Peso especfico aparente seco e umidades de campo e de laboratrio. ......... 168
Figura 4.105Peso especfico aparente seco versusumidades de campo e de laboratrio. . 168
Figura 4.106Recalquesxumidades dos subleitos, sub-base e bases. ................................. 169
Figura 4.107Medidas de deflexo nas camadas de subleito, de sub-base e de base. ......... 170
Figura 4.108Parmetros x estacas: (a) peso especfico seco, (b) umidades e (c) umidadesem outubro/2011..................................................................................................................... 171
Figura 4.109Medidas de deflexo no revestimento ao longo do perodo de anlise. ......... 172
Figura 4.110Medidas de deflexo no revestimento ao longo do perodo de anlise. ......... 173
Figura 4.111Medidas de deflexo no revestimento ao longo do perodo de anlise. ......... 173
Figura 4.112Evoluo das deflexes ao longo do perodo de anlise. ............................... 175
Figura 4.113Deflexes na faixa da esquerda (maro/2010). .............................................. 176
Figura 4.114
Deflexes na faixa da direita (maro/2010). .................................................. 176
Figura 4.115Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo-cal; b) solo fino semretrao; c) solo fino com retrao. ........................................................................................ 177
Figura 4.116Deflexes mximas medidas com o FWD e a VB. ........................................ 178
Figura 4.117Deflexes medidas a 20 e 25 com o FWD e a VB. ........................................ 178
Figura 4.118Correlao entre as bacias de deflexes. ........................................................ 179
Figura 4.119Correlao entre os subtrechos trechos. ......................................................... 179
Figura 4.120Correlao entre resultados de Rezende (2003)x equaes do DNIT. .......... 182
Figura 4.121Bacias do subtrecho de solo-cal. .................................................................... 182Figura 4.122Bacias do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................................. 183
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xx
Figura 4.123Bacias do subtrecho de solo fino com retrao. ............................................. 183
Figura 4.124Comparao entre bacias dos subtrechos de solo fino sem e com retrao. .. 184
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxi
LISTA DE ABREVIAES, NOMENCLATURAS E SMBOLOS
ABNT Associao Brasileira de Normas TcnicasANOVA Anlise de Varincia
ASTM American Society for Testing MaterialsCP Corpo - de - ProvaCNT Confederao Nacional dos TransportesCBUQ Concreto Betuminoso Usinado a QuenteCEFTRU Centro de Formao de Recursos em TransportesCODEPLAN Companhia de Desenvolvimento do Planalto CentralCTC Capacidade de Troca CatinicaDER Departamento de Estradas de RodagemDF Distrito FederalDNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
EM Emisso eletromagnticaET Especificao TcnicaES Especificao de ServioEXP ExpurgoFC Fenda ClasseFC-1 Fenda Classe Tipo 1FC-2 Fenda Classe Tipo 2FI FissuraFWD Falling Weight Deflectometer
GE Geotxtil EnvelopadoGI Geotxtil InferiorGE Geotxtil SuperiorGPR Ground Penetrating RadarHo Hiptese NulaH1 Hiptese AlternativaICCD Internacional Centre for Diffraction DataIPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So PauloIGG ndice de Gravidade GlobalIGI ndice de Gravidade Individual
IP Instruo de ProjetoISC Indice de Suporte CaliforniaLA Latertico AreiasLA Latertico ArenosoLG Latertico ArgilosoLVDT Linear Variable Differential TransducerLVC Levantamento Visual ContnuoME Mtodo de EnsaioMCT Miniatura Compactado TropicalMQ Mdia dos QuadradosPRO Procedimento
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxii
PSI ndice de Serventia AtualQMR Quadrado Mdio do ResduoQAV Quadro de Anlise de VarinciaSAFL Solo Arenoso Fino LaterticoSB Solo-BritaSC Solo-CalSF Solo FinoSFSR Solo Fino Sem RetraoSFCR Solo Fino Com RetraoSENAT Servio Nacional de Aprendizagem em TransportesTER TerminologiaTSD Tratamento Superficial DuploUTM Unidades de Trfego MistoUCP Unidades de Carro de Passeio
VDM Volume Mdio DirioVSA Valor da Serventia AtualC ConstanteD0 Deflexo MximaD15 Deformao a 15 cm do ponto de aplicaoD25 Deflexo a 25cm do ponto de aplicaoD30 Deformao a 30 cm do ponto de aplicaoD45 Deformao a 45 cm do ponto de aplicaoD50 Deflexo a 50cm do ponto de aplicaoDFWD Deflexo caracterstica obtida por viga FWD
DVB Deflexo caracterstica obtida por viga VBD Deflexo mdia dos valores do trecho
D DeflexoF Fator de FisherFcal Fator de Fisher calculadoFcrit Fator crticoFtab Fator tabeladoF cal Fator calculado entre ColunasF cal Fator calculado entre Linhas
F cal Fator calculado de Interaogl Grau de liberdadek Nmero de colunaskv Quilo-voltM Mdulo de resilienciamA Mili-amperen Nmero total de elementos
pH Potencial hidrogeinicop Nmero de anosP Perodo de projeto
q Amplitude studentizada
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Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxiii
R Coeficiente de correlao estatsticar Nmero de elementos da amostrat Taxa de crescimento anual do trfegoVo Volume inicialVt Volume total de veculosw UmidadewL Limite de liquidezwP Limite de plasticidadeXij Elemento observado da amostra Nvel de significnciai Efeito especfico devido colunai Efeito especfico devido linha Diferena minma significanteij Efeito aleatrio devido a causas especficas
Desvio-padro Coeficiente de Poisson Mdia estatstica
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Universidade de BrasliaDepartamento de Engenharia Civil / FTPrograma de Ps-Graduao em Geotecnia
Tese de Doutorado (G.TD078/2012) 1
1-INTRODUO
Neste trabalho, por meio de ensaios de campo e de laboratrio, avalia-se funcional e
estruturalmente, dois trechos experimentais de rodovias pertencentes malha viria do
Distrito Federal (DF), construdas h cerca de 12 anos.
1.1-IMPORTNCIA DO TEMA
Devido ao rpido crescimento da frota de veculos, principalmente em pases em
desenvolvimento, crescente a necessidade de manuteno ou reabilitao das rodovias, pois,
muitas vezes, elas passam a suportar um trfego no previsto em seu projeto inicial. Para
agravar a situao, geralmente no so adotadas polticas de manuteno preventiva. Essas
polticas possibilitam a efetivao de medidas adequadas conservao dos pavimentos e
tambm o suprimento dos recursos necessrios restaurao desses pavimentos.
Os termos degradao, dano e deteriorao so utilizados para descrever o processo de perda
de qualidade funcional ou estrutural dos pavimentos rodovirios. Balbo (2007) comenta ainda
no existir um consenso no meio acadmico quanto aos modos ou mecanismos de ruptura ou
de densificao. Estes mecanismos podem ocorrer devido s diferentes condies climticas,
morfolgicas, geolgicas e pedolgicas, e tambm, devido aos limites das cargas para osdiferentes veculos comerciais e utilizao de materiais peculiares de cada regio.
A Confederao Nacional dos Transportes (CNT), o Servio Social do Transporte (SEST) e o
Servio Nacional de Aprendizagem em Transportes (SENAT) realizaram pesquisas nas
rodovias federais pavimentadas brasileiras entre 1997 e 2011 objetivando avaliar, dentre
outros quesitos, a condio de trafegabilidade, quanto aos aspectos do pavimento, da
sinalizao e da geometria. AFigura 1.1 mostra a srie histrica da condio do pavimento
das rodovias federais. Pode-se observar que, em geral, ocorreu uma melhora na avaliao do
pavimento ao longo do perodo analisado, pois os conceitos ruim e pssimo diminuram,
principalmente, nos ltimos anos.
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Figura 1.1Srie histrica da avaliao dos pavimentos nas rodovias federais (CNT, 2011).
A Figura 1.2 mostra a srie histrica e a evoluo do conceito do pavimento nas rodovias
federais que cortam o Distrito Federal. Observa-se naFigura 1.2Srie histrica da avaliao
do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT, 2011). que a soma dos conceitos timo e bom
superior a 70% e no se constata o conceito pssimo em nenhum ano de realizao da
pesquisa. E ainda, nos ltimos anos da pesquisa ocorreu melhorias na pavimentao das vias,
visto que os conceitos ruim e pssimo diminuram.
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2002 2003 2004 2005 2006 2007 2009 2010 2011
%
conceito
Anos
timo Bom Regular Ruim Pssimo
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Figura 1.2Srie histrica da avaliao do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT,
2011).
Balbo (2007) comenta que a perda de serventia est associada aos processos de degradao
estrutural dos pavimentos, os quais ocorrem de maneira progressiva em funo da infiltrao
de gua, bombeamento dos finos, perda de resistncia, desenvolvimento de fissuras,
degradao do revestimento asfltico, perda de material ou deformao plstica excessiva.
Fernandes (2011) realizou estudo de avaliao subjetiva em 11 trechos de rodovias
pavimentada pertencentes a malha viria distrital, sob jurisdio do Departamento de Estrada
de Rodagem do Distrito Federal (DER-DF). As concluses de seu estudo so mostradas na
Figura 1.3. Observa-se que a soma dos conceitos timo e bom superior a 75% das vias
pesquisadas, revelando, ainda, que o conceito pssimo no foi atribudo s rodovias.
Figura 1.3Valor da Serventia Atual (VSA) das rodovias distritais (Fernandes, 2011).
Fazendo-se uma anlise conjunta das duas pesquisas, CNT-SEST-SENAT (2011) e Fernandes
(2011), constata-se que suas avaliaes encontraram os mesmos resultados quanto
conservao das vias que compem a malha viria do Distrito Federal. Portanto, pode-se
ento inferir que as vias que cortam o Distrito Federal esto em boas condies de
trafegabilidade, quanto superfcie pavimentada.
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Os defeitos superficiais apresentam-se em todos os tipos de revestimentos, seja nos
construdos com materiais tradicionais, seja nos construdos com materiais no convencionais.
Os trechos de rodovias estudados nesta pesquisa foram construdos com a camada de base de
diferentes materiais: tradicionais (solo-cal, solo fino e solo-brita) e no convencionais
(expurgo de pedreiras e a interposio de geotxtil entre camadas).
A busca por materiais alternativos para uso na construo de estruturas de pavimentos
rodovirios justifica-se pela escassez de materiais que satisfaam s normas dos rgos
rodovirios e pelas restries ambientais explorao de novas reas de emprstimo. Estas
constataes abrem um amplo campo para a pesquisa de materiais no convencionais
ambientalmente corretos, de custo otimizado para a construo de pavimentos rodovirios.
Dentre muitas solues tecnolgicas, a utilizao de aditivos qumicos, a aplicao de
resduos industriais e a modificao da composio granulomtrica de materiais naturais para
melhorar suas caractersticas geotcnicas so algumas das opes disponveis aos
pesquisadores, tendo em vista proposio de alternativas de construo rodoviria em muitas
regies brasileiras, principalmente em regies cujo solo no tem o comportamento mecnico
apropriado. Tais procedimentos possibilitam a retirada e o emprego dos resduos industriais,
muitas vezes poluentes, do meio ambiente, confinando-os sob condies controladas nasestruturas de pavimento. evidente que, no tocante a esse aspecto, faz-se necessrio avaliar
os riscos que a eventual mistura desses produtos aos solos e agregados naturais poder causar
ao meio ambiente.
Segundo Carvalho & Szabo (2000), transformar solos em materiais de construo rodoviria
de baixo custo com a incorporao de algum agente estabilizante um grande desafio.
Diversos produtos j foram testados: cal, cimento, betume, manta de polister, brita, expurgo
de pedreiras e outros, porm nenhuma alternativa se mostrou definitiva e nem poderia ser,
pois cada caso apresenta sua particularidade.
Viera (2002) realizou avaliaes funcional e estrutural na pista experimental da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e observou os efeitos da temperatura e da carga por
eixos do simulador no aumento da deformabilidade do revestimento. Verificou, tambm, a
eficincia do geotxtil na reduo da reflexo das trincas e na fluncia do revestimento
asfltico.
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A velocidade da deteriorao varia em funo de diversos fatores, tais como, as condies
ambientais, a capacidade de suporte, a qualidade dos materiais utilizados e dos processos
construtivos, o volume de trfego e a carga por eixo.
A avaliao e o diagnstico dos pavimentos necessitam de informaes sobre a condio do
revestimento da pista de rolamento, do projeto de dimensionamento, da condio do
acostamento e da drenagem, das propriedades dos materiais, dos fatores climticos atuantes,
da geometria, dos volumes e cargas de trfego, histrico de conservao e outros (Manual de
Reabilitao de Pavimentos, 1998).
1.2-OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS
1.2.1-OBJETIVO GERAL
O objetivo geral desta pesquisa estudar materiais alternativos para executar estruturas de
pavimentos em regies com carncia de materiais naturais adequados aplicao em
pavimentao com custo aceitvel e com caractersticas recomendadas pelas normas dos
rgos rodovirios, bem como complementar os estudos realizados por Rezende (1999 e
2003) em dois trechos experimentais de rodovias do Distrito Federal.
A pesquisa avalia o comportamento de pavimentos flexveis submetidos ao trfego ao longo
de um perodo de aproximadamente 12 anos, em trechos experimentais, construdos com
diversos materiais.
1.2.2-OBJETIVOS ESPECFICOS
- Avaliar funcional e estruturalmente dois trechos experimentais de rodovias j existentes,
executados com bases de diversos materiais (solo fino, solo-cal, solo-brita, expurgo e solo-geotxtil em diversas configuraes);
- Caracterizar os materiais utilizados nos trechos experimentais por meio de ensaios de
laboratrio e de campo;
- Inferir, a partir de anlise estatstica utilizando-se Anlise de Varincia (ANOVA) e testes de
comparao de mdias, concluses dos ensaios de campo e de laboratrio.
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1.2.3-JUSTIFICATIVA
A escassez de materiais naturais com caractersticas adequadas para utilizao nas obras de
construo rodoviria, os custos de aquisio e transporte, a maior preocupao com adegradao do ambiente natural e a possibilidade de utilizao de resduos dos processos
industriais so algumas das razes para se aproveitar os materiais locais geotecnicamente
menos nobres nas obras de engenharia rodoviria.
Alguns solos finos locais podem ser aplicados in natura como base e sub-base de
pavimentos asflticos, porm outros requerem o uso de melhoria de seu comportamento por
meio de intervenes em suas propriedades fsicas, qumicas ou fsico-qumicas.
Os refugos de pedreiras, o entulho da construo civil, os materiais asflticos fresados, os
resduos slidos da produo industrial (escrias), as fibras naturais residurias (cabelo, pena)
podero ser alternativas de utilizao em estruturas de pavimentos, necessitando-se da
realizao de estudos das propriedades desses materiais e das misturas destes com solos finos
locais com comportamento geotcnico inapropriado.
Com o avano tecnolgico tm surgido produtos industrializados derivados de petrleo que
apresentam larga aplicao nas obras civis e rodovirias, os geossintticos.
Neste contexto, significativo o estudo destes materiais na execuo das estruturas de
pavimentos asflticos.
1.3-ESCOPO DA TESE
A tese est dividida em 5 captulos, conforme descrito a seguir:
O Captulo 1 expe a importncia da pesquisa, o objetivo e a justificativa, bem como a diviso
dos captulos da tese;
O Captulo 2 apresenta a fundamentao terica sobre o tema, descrevendo os tipos de
avaliao e os defeitos mais comuns nos pavimentos flexveis; as principais normas utilizadas
pelos rgos rodovirios para avaliar os pavimentos e realizar levantamentos dos defeitos;
uma introduo retroanlise de pavimentos rodovirios; as noes bsicas de estatstica
anlise de varincia e comparao de mdias; a caracterizao da regio de estudo;
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O Captulo 3 trata da metodologia utilizada e detalhamento dos ensaios realizados;
O Captulo 4 apresenta a anlise e correlaes dos resultados;
O Captulo 5 apresenta as concluses e sugestes para pesquisas futuras.
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2-REVISO BIBLIOGRFICA
2.1-AVALIAO DE PAVIMENTOS
O pavimento uma estrutura de mltiplas camadas com espessuras finitas, nas quais,
tradicionalmente, a qualidade (resistncia) do material de construo que as compe decresce
com a profundidade.
Os pavimentos so estruturas complexas, cujo comportamento / desempenho envolve muitas
variveis: cargas de trfego, solicitaes ambientais, tcnicas construtivas, prticas de
manuteno e reabilitao, tipo e qualidade dos materiais e outras (Yoshizane, 2006). So
estruturas que, em geral, no apresentam ruptura sbita, mas sim deteriorao funcional e
estrutural, acumuladas a partir de sua abertura ao trfego. A parcela estrutural associada aos
danos ligados capacidade de carga do pavimento (Bernucci et al., 2008).
Assim, as causas da deteriorao dos pavimentos podem ser agrupadas em:
- Solicitaes do trfego: associadas, principalmente, carga por eixo, ao tipo de eixo, ao tipo
de rodagem, presso de enchimento dos pneus e ao tipo de suspenso;
- Solicitaes climticas, principalmente variaes de temperatura e de umidade.
Os tipos de defeitos encontrados nos pavimentos sempre tm uma relao direta ou indireta
com os modos de ruptura dos materiais de pavimentao, originando as patologias que se
manifestam no tempo com caractersticas peculiares. Balbo (2007) classifica as rupturas de
pavimentos asflticos da seguinte forma:
- Ruptura por resistncia: o material rompe por esforo aplicado igual ou superior sua
resistncia especfica;
- Ruptura por fadiga: o material solicitado a nveis de tenso inferiores queles de ruptura,
para um dado modo de solicitao. Gradativamente vo sendo desenvolvidas alteraes em
sua estrutura interna, gerando um processo de micro-fissurao o qual resulta no
desenvolvimento de fraturas, passando a haver um rompimento do material;
- Ruptura por deformao plstica ou permanente: a capacidade do material em manter
deformaes residuais depois de cessado o estado dos esforos aplicados;
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- Ruptura por retrao hidrulica: o resultado de variaes volumtricas na massa, acabando
por ocasionar o surgimento de fissuras em sua estrutura interna. Analogamente, os materiais
de pavimentao esto sujeitos tambm a outros mecanismos de retrao, devendo-se dar
destaque, ainda, retrao trmica;
- Ruptura por retrao trmica: consequncia das alteraes volumtricas dos materiais, em
razo de variaes de temperatura nas misturas, seja para as cimentadas, como para as
asflticas;
- Ruptura por propagao de trinca: ocorre a chamada reflexo de trincas de uma camada
inferior trincada em sua superfcie, para a camada superior;
- Ruptura funcional: caracteriza-se pelo no atendimento das condies relativas de rolamento
confortvel, seguro e econmico.
A deteriorao do pavimento pode manifestar-se sob diferentes formas, entre elas: trincas,
remendos, panelas, deformaes, defeitos na superfcie, desnvel entre pista e acostamento e
bombeamento.
A deteco dos defeitos nos estgios iniciais uma das tarefas mais importantes damanuteno. Trincas e outras fraturas no pavimento, que inicialmente quase no so
percebidas pelos usurios, podem evoluir rapidamente e causar srios problemas se no forem
prontamente seladas.
O conjunto de atividades que permite conhecer a condio dos pavimentos denomina-se
avaliao de pavimentos. A avaliao dos pavimentos inclui medies peridicas da
capacidade estrutural, da irregularidade, dos defeitos, da resistncia derrapagem e do
trfego. A anlise dos dados coletados sobre esses parmetros geralmente feitaimediatamente aps a execuo dos servios.
Os principais aspectos prticos da avaliao de pavimentos so:
- Fornecer dados para verificao e aperfeioamento de mtodos de projeto;
- Programar atividades de manuteno;
- Fornecer dados para melhorar as tcnicas de construo e manuteno;
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- Fornecer informaes sobre as condies gerais da rede, indicando deficincias;
- Fornecer dados para o desenvolvimento de modelos de previso do desempenho de
pavimentos.
A avaliao de pavimentos constituda por um conjunto de atividades que visam descrever
qualitativa ou quantitativamente a condio do pavimento. Existem dois tipos de avaliaes
em estruturas de pavimentos: a avaliao funcional e a avaliao estrutural.
2.2-AVALIAO FUNCIONAL
A avaliao funcional importante porque visa caracterizar o desempenho do pavimento sob
o ponto de vista do usurio, especialmente quanto ao conforto e ao rolamento, que usualmente
aferido por meio da medio dos defeitos superficiais, da irregularidade longitudinal e da
macro e da microtextura. O desempenho funcional refere-se capacidade do pavimento de
satisfazer sua funo principal, que fornecer superfcie com serventia adequada quanto
qualidade de rolamento.
A avaliao funcional pode ser:
i) Subjetiva quando se baseia em conceitos qualitativos na definio do estado de degradao
em que o pavimento se encontra. Neste caso so atribudas notas ao pavimento, conforme
procedimentos estabelecidos pelo DNITPRO 008/2003 e DNITPRO 009/2003.
O Valor da Serventia Atual (VSA) aps o trmino da construo do pavimento depende muito
da qualidade executiva e das alternativas de pavimentao selecionadas. Com o passar do
tempo, o VSA diminui com a intensidade do trfego e as intempries (Bernucci et al.,2008).
AFigura 2.1 mostra a curva de serventia com o tempo decorrido de utilizao da via.
Valor de Serventia Atual uma atribuio numrica subjetiva compreendida em uma escala
de 0 a 5. definida pela mdia das notas de avaliadores para o conforto ao rolamento de um
veculo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do pavimento.
Este parmetro leva em conta caractersticas fsicas que traduzem os defeitos acumulados
(irregularidades superficiais, trincas, afundamentos de trilhas de roda, remendos e textura
superficial) e medidas na superfcie do pavimento. Se for medido de forma objetiva passa a
ser chamado de ndice de Serventia Atual (ISA).
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Figura 2.1Variao da serventia com o trfego ou com o tempo decorrido de utilizao da
via (Bernucci et al., 2008).
ii) Objetiva quando feita mediante a quantificao numrica em determinados locais onde
esto distribudos os defeitos, os quais possuem diversos nveis de severidade, conforme
disposto no procedimento DNITPRO 006/2003.
Segundo a Norma DER/SPPRO 003/2006, a avaliao funcional de pavimentos flexveis e
semirrgidos realizada por meio dos seguintes servios:
- Avaliao de defeitos da superfcie por meio de levantamento visual contnuo (LVC);
- Avaliao objetiva da superfcie de pavimentos flexveis e semirrgidos;
- Irregularidade longitudinal de pavimentos;
- Cadastro contnuo de reparos superficiais e profundos.
Compreendem os levantamentos e estudos necessrios caracterizao de falhas correntes no
pavimento, detectveis por inspeo visual da sua superfcie. Inclui tambm a medida das
deformaes permanentes nas trilhas de roda. As normas, procedimentos e especificaes
utilizadas para avaliao do estado da superfcie so: DNIT PRO 006/2003; DNIT PRO
007/2003; DNER ES 169/86; DNER PRO 182/94; DNER ES 173/86; DNER PRO
164/94; DNERPRO 229/94.
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2.2.1-DEFEITOS DE SUPERFCIE
Medina (1997) cita o engenheiro Armando Martins Pereira como o precursor da
sistematizao do levantamento dos defeitos de pavimentos flexveis e semirrgidos e suaquantificao num ndice de severidade ou de gravidade. O procedimento foi adotado pelo
DNIT sob a designao de PRO08/78.
Os principais defeitos de superfcie dos pavimentos com revestimento asfltico e os
mecanismos de ocorrncia ajudam no diagnstico da patologia e so teis na programao da
reabilitao. O conhecimento das possibilidades de localizao de cada defeito auxilia na
distino entre defeitos semelhantes (Preussler & Pinto, 2002).
NasTabela 2.1 eTabela 2.2 constam as causas gerais e especficas dos principais defeitos nos
revestimentos asflticos (DNIT, 1998).
Tabela 2.1Categorias de defeitos gerais em pavimentos (DNIT, 1998).
Categoria de Defeitos Causa Genrica Causa EspecficaTrincamento Associao com trfego Cargas repetidas (fadiga)
Carga excessivaEscorregamento da capa
No associada com trfego Mudanas de umidadeMudanas trmicasRetrao
Deformao Associao com trfego Cargas repetidas (cisalhamento)Fluncia plsticaDensificao (compactao)
No associada com trfego ExpansoConsolidao de substratos
Desagregao Associao com trfego Degradao do agregadoNo associada com trfego Baixa de qualidade dos materiais
Segundo consta no Manual de Reabilitao de Pavimentos Rodovirios (DNIT, 1998), a
velocidade de deteriorao do revestimento pode variar em funo de diversos fatores, tais
como as condies ambientais, a capacidade de suporte das camadas estruturais da via, o
processo construtivo, a qualidade dos materiais utilizados, o volume de trfego, a carga por
eixo.
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Tabela 2.2Resumo das causa e tipos de deformao permanentes (DNIT, 1998).
Categoria de Defeitos Causa Especfica Exemplo de DefeitosAssociadas com otrfego
Carregamento concentradoou em excesso
Fluncia plstica (ruptura porcisalhamento)
Carregamento de longadurao ou esttico
Deformaes ao longo do tempo(creep)
Grande nmero derepeties de carga
Afundamento nas trilhas de rodas
No associada com otrfego
Subleito constitudo desolo expansivo
Inchamento ou empolamento
Solos compressveis nafundao do pavimento
Recalque diferencial
Os defeitos de superfcie so os danos ou deterioraes na superfcie dos pavimentos
asflticos que podem ser identificados a olho nu e classificados segundo uma terminologia
normatizada (DNIT TER 005/2003). O levantamento dos defeitos de superfcie tem por
finalidade avaliar o estado de conservao dos pavimentos asflticos e embasar o diagnstico
da situao funcional para subsidiar a definio de uma soluo tecnicamente adequada e, em
caso de necessidade, indicar a melhor ou melhores alternativas de restaurao do pavimento.
Na gerncia de pavimentos ou de manuteno, o conjunto de defeitos de um dado trecho pode
ser resumido por ndices que auxiliem na hierarquizao de necessidades e alternativas de
interveno (Bernucci et al., 2008).
Os defeitos de superfcie podem aparecer precocemente, devido a erros ou inadequaes. A
mdio ou longo prazo eles so devidos utilizao pelo trfego e aos efeitos das intempries
(Bernucci et al.,2008).
Entre os erros ou inadequaes que levam reduo da vida de projeto, destacam-se os
seguintes fatores, agindo separado ou conjuntamente: erros de projeto; erros ou inadequaes
na seleo, na dosagem ou na produo de materiais; erros ou inadequaes construtivas;
erros ou inadequaes nas alternativas de conservao e manuteno (Bernucci et al.,2008).
Domingues (1993) identifica os defeitos nos pavimentos asflticos em duas classes: os
funcionais e os estruturais. Os defeitos funcionais esto associados s qualidades do
rolamento e da segurana do pavimento. J os defeitos estruturais esto associados
capacidade do pavimento de suportar as cargas de projeto ou impostas. ATabela 2.3 apresentaos defeitos mais correntes em revestimentos asflticos.
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Tabela 2.3Tipos e classes de defeitos superficiais em revestimentos asflticos flexveis
(DNIT, 1998).
ATabela 2.4 apresenta os principais defeitos funcionais nos pavimentos asflticos, bem como
o nvel de severidade (progresso do defeito), segundo a Terminologia do DNIT05/2003.
As fendas isoladas so classificadas em:
- FC-1 quando as trincas possuem abertura superior das fissuras e menores que 1,0 mm;
- FC-2 quando as trincas possuem abertura superior a 1,0 mm e sem eroso nas bordas;
- FC-3 quando as trincas possuem abertura superior a 1,0 mm e com eroso nas bordas.
As trincas interligadas so classificadas como FC-3 e FC-2 caso apresentem ou no eroso nas
bordas, respectivamente.
Funcional EstruturalTrincamento por fadiga sim depende
Trincamento em bloco sim depende
Trincamento longitudinal sim depende
Trincamento transversal sim depende
Trincamento na borda sim depende
Trincamento parablico sim depende
Depresso no depende
Afundamento nas trilhas de rodas depende sim
Corrugao no simEscorregamento depende sim
Desgaste depende sim
Exsudao no sim
Agregados polidos no sim
Remendos sim sim
Panelas sim sim
Desnvel entre pista e acostamento no sim
Separao entre pista e acostamento no sim
Bombeamento sim sim
Tipo de Defeito Classe de Defeito
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Tabela 2.4Codificao e classificao do