tcc jeancarlo ribas

UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

Curso de Engenharia Civil

Jeancarlo Ribas

AVALIAO DE DESEMPENHO DE UM TRECHO

EXPERIMENTAL DE PAVIMENTO FLEXVEL

CONSTRUDO COM ASFALTO-BORRACHA NA BR-285/RS

Iju/RS

2010

Jeancarlo Ribas

AVALIAO DE DESEMPENHO DE UM TRECHO

EXPERIMENTAL DE PAVIMENTO FLEXVEL

CONSTRUDO COM ASFALTO-BORRACHA NA BR-285/RS

Trabalho de Concluso de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro Civil.

Iju

2010

FOLHA DE APROVAO

Trabalho de concluso de curso defendido e aprovado em sua

forma final pelo professor orientador e pelos membros da banca

examinadora.

___________________________________________ Prof. Luciano Pivoto Specht, Doutor - Orientador

UNIJU/DeTec

Banca Examinadora

___________________________________________ Prof. Valdi Henrique Spohr, Mestre

UNIJU/DeTec

2010

AGRADECIMENTOS

Aos senhores Jos Antnio Echeverria e Luiz Augusto Bassani, engenheiros civis do

DNIT de Cruz Alta, que apoiaram e forneceram todos os subsdios tcnicos para a

implantao deste trecho experimental. Tambm a empresa TORC Engenharia pela

disponibilidade de pessoal e equipamentos para realizao dos ensaios.

Aos funcionrios do laboratrio de engenharia civil da UNIJU, bem como aos colegas

Fernando Boeira, Denis Silva e Moacir Soares, pelo auxlio na realizao dos ensaios

laboratoriais e de campo.

Por fim, agradeo especialmente aos professores Jos Crippa e Raquel Kohler, pelos

ensinamentos e oportunidades fornecidas durante a graduao, e tambm, ao orientador deste

trabalho, professor Luciano Pivoto Specht, pelo incentivo, suporte, e principalmente

entusiasmo durante o andamento da pesquisa.

RESUMO

A implantao de sistemas virios modernos, com toda infraestrutura necessria para

que o usurio trafegue com segurana e conforto, requer elevados nveis de investimentos

financeiros. Como qualquer bem de consumo, os componentes do sistema virio tm uma

vida til limitada e, se deterioram e degradam numa variao no proporcional aos

investimentos financeiros destinados manuteno e reabilitao dos diversos elementos. Os

gastos substanciais com manuteno e reconstruo precoce de nossos pavimentos so

inaceitveis, uma vez que podemos dispor de equipamentos de laboratrio e de campo que

permitam um melhor entendimento dos materiais e de mtodos de projeto terico-empricos.

Desta forma, esta pesquisa traz um estudo de previso de desempenho de um trecho

experimental de pavimento flexvel, quanto as principais patologias apresentadas por este

mtodo construtivo, sendo elas as deformaes permanentes ocorridas nas trilhas de roda, e

tambm a fadiga na superfcie do pavimento. As simulaes de desempenho foram realizadas

atravs dos softwares M-EPDG e SisPav. Os mdulos resilientes das camadas constituintes

foram obtidos por meio de retroanlise das bacias deflectomtricas coletadas com viga

Benkelman. A retroanlise apresentou mdulos resilientes considerados satisfatrios para os

diferentes revestimentos, e tambm para o sub-leito, no entanto os mdulos das camadas

granulares mostraram-se baixos. As medies de rudo demonstraram que neste trecho

experimental o Asfalto Borracha mais ruidoso, se comparado ao CBUQ Convencional.

Quanto a defeitos de afundamento nas trilhas de roda, observaram-se valores bastante

elevados, os quais no eram esperados, devido estrutura robusta do pavimento. No entanto,

os mdulos resilientes baixos das camadas granulares, acusados na retroanlise, podem

explicar o fenmeno, sendo respaldados pelas medies realizadas in situ, onde em

aproximadamente seis meses de vida, o trecho j apresenta em torno de 60 % do limite de

ATR para um pavimento ser considerado rompido. Quanto s anlises de fadiga na superfcie

do pavimento, observaram-se tambm, valores elevados nas simulaes, sendo a vida de

fadiga consumida em aproximadamente 12 meses, porm, as medies in situ no

comprovaram as simulaes, estando o pavimento intacto quando ao trincamento.

Palavras-chave: desempenho de pavimentos, trecho experimental, retroanlise

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: SEO TRANSVERSAL TPICA DE UM PAVIMENTO FLEXVEL ...................................... 22

FIGURA 2: TENSES, DEFORMAES E DESLOCAMENTOS EM UM PAVIMENTO ASFLTICO ......... 25

FIGURA 3: DEFEITOS EM PAVIMENTOS FLEXVEIS ...................................................................... 33

FIGURA 4: DEFORMAO PERMANENTE NA TRILHA DE RODA .................................................... 34

FIGURA 5: DEFORMAO DEVIDO APLICAO DE CARGA ESTTICA....................................... 35

FIGURA 6: DEFORMAO DEVIDO APLICAO DE CARGA PULSANTE (VECULO) .................... 35

FIGURA 7: FASES DA VIDA DE UM PAVIMENTO ........................................................................... 38

FIGURA 8: DISTRIBUIO DE TENSES EM UMA CAMADA DE BASE ............................................ 43

FIGURA 9: FLUXOGRAMA DO PROCESSO DE DIMENSIONAMENTO DO GUIA DA AASHTO/2002.. 46

FIGURA 10: TELA DO SOFTWARE M-EPDG DA AASHTO ......................................................... 46

FIGURA 11: TELA DO SOFTWARE SISPAV .................................................................................. 48

FIGURA 12: EXTENSO E CONCESSES BR - 285/RS ................................................................. 51

FIGURA 13: LOCALIZAO DO TRECHO EXPERIMENTAL ............................................................ 52

FIGURA 14: ESQUEMA DE CONSTRUO DO TRECHO EXPERIMENTAL ........................................ 54

FIGURA 15: PEFIL TOPOGRFICO DA PISTA DE ROLAMENTO ....................................................... 56

FIGURA 16 - 1 A 36: RELATRIO FOTOGRFICO DA EXECUO DO TRECHO EXPERIMENTAL ..... 62

FIGURA 17: EXTRAO DE AMOSTRAS DOS REVESTIMENTOS .................................................... 64

FIGURA 18: APRESENTAO DOS RESULTADOS NO SOFTWARE SISPAV ..................................... 66

FIGURA 19: MR DOS REVESTIMENTOS ........................................................................................ 68

FIGURA 20: MR DAS CAMADAS GRANULARES ............................................................................ 68

FIGURA 21: MR DO SUB-LEITO ................................................................................................... 69

FIGURA 22: GRANULOMETRIA POR PENEIRAMENTO ................................................................... 74

FIGURA 23: RESULTADO PARA O ENSAIO DE PROCTOR .............................................................. 74

FIGURA 24: CURVA DE PRESSO X PENETRAO - ISC/CBR ..................................................... 75

FIGURA 25: LIMITES DE LIQUIDEZ .............................................................................................. 77

FIGURA 26: GRANULOMETRIA POR PENEIRAMENTO ................................................................... 79

FIGURA 27: RESULTADOS PARA OS ENSAIOS DE PROCTOR ......................................................... 80

FIGURA 28: CURVA DE PRESSO X PENETRAO - ISC/CBR ..................................................... 81

FIGURA 29: NMERO "N" ACUMULADO - USACE ..................................................................... 84

FIGURA 30: NMERO "N" ACUMULADO - AASHTO ................................................................. 84

FIGURA 31: TRELIA DE ALUMNIO PARA MEDIO DE ATR .................................................... 85

FIGURA 32: EVOLUO DE ATR ............................................................................................... 87

FIGURA 33: INFLUNCIA DOS DIVERSOS FATORES NO RUDO ..................................................... 88

FIGURA 34: VALORES DE SPBI PARA OS DIFERENTES REVESTIMENTOS TESTADOS .................... 89

FIGURA 35: EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO ENSAIO DE MANCHA DE AREIA ............................. 90

FIGURA 36: MACROTEXTURA DOS DIFERENTES TIPOS DE REVESTIMENTOS ............................... 90

FIGURA 37: EVOLUO DE ATR - M-EPDG ............................................................................. 93

FIGURA 38: FADIGA NA SUPERFCIE DO PAVIMENTO - M-EPDG ................................................ 93

FIGURA 39: EVOLUO DE ATR - SISPAV ................................................................................. 94

FIGURA 40: FADIGA NA SUPERFCIE DO PAVIMENTO - SISPAV ................................................... 94

LISTA DE TABELAS

TABELA 1: CAMADAS CONSTITUINTES DO TRECHO EXPERIMENTAL ........................................... 63

TABELA 2: BACIAS DE DEFLEXES OBTIDAS ATRAVS DA VIGA BENKELMAN ........................... 65

TABELA 3: MDULOS RESILIENTES RETROANALISADOS ............................................................ 67

TABELA 4: RESUMO DOS MDULOS RESILIENTES RETROANALISADOS ...................................... 69

TABELA 5: PROPRIEDADES DOS REVESTIMENTOS ...................................................................... 70

TABELA 6: CORPOS DE PROVA EXTRADOS DO PAVIMENTO........................................................ 71

TABELA 7: CARACTERIZAO DA BASE ..................................................................................... 75

TABELA 8: LEVANTAMENTO DEFLECTOMTRICO DAS CAMADAS GRANULARES ......................... 76

TABELA 9: CARACTERIZAO DO SUB-LEITO ........................................................................... 82

TABELA 10: ATR VERIFICADO NO TRECHO EXPERIMENTAL ....................................................... 86

TABELA 11: RESUMO DOS RESULTADOS DA MACROTEXTURA .................................................... 91

TABELA 12: ESTRUTURA UTILIZADA PARA AS SIMULAES DE DESEMPENHO ........................... 92

LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

AASHTO: AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS

AB: ASFALTO-BORRACHA

ABNT: ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS

ANIP: ASSOCIAO NACIONAL DA INDSTRIA DE PNEUMTICOS

ASTM: AMERICAN SOCIATY FOR TESTING AND MATERIALS

ATR: AFUNDAMENTO NA TRILHA DE RODA

CBR: CALIFORNIA BEARING RATIO

CBR: CALIFORNIA BEARING RATIO

CBUQ: CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE

CNT: CONFEDERAO NACIONAL DO TRANSPORTE

CRM: CRUMB RUBBER MODDIFIED

CV: COEFICIENTE DE VARIAO

DAER/RS: DEPARTAMENTO AUTNOMO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO RS

DNER: DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM

DNIT: DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA E TRANSPORTES

DP: DESVIO PADRO

FRN: FUNDO RODOVIRIO NACIONAL

FWD: FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER

HS: ALTURA DE AREIA

IBGE: INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATSTICA

IP: NDICE DE PLASTICIDADE

ISC: NDICE DE SUPORTE CALIFRNIA

LL: LIMITE DE LIQUIDEZ

LP: LIMITE DE PLASTICIDADE

MEAS: MASSA ESPECFICA APARENTE SECA

M-EPDG: MECHANISTIC EMPIRICAL PAVEMENT DESIGN GUIDE

MR: MDULO RESILIENTE

NCHRP: NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH PROGRAM

PCI: PAVEMENT CONDITION INDEX

PIN: PLANO DE INTEGRAO NACIONAL

PNV: PLANO NACIONAL DE VIAO

SAM: STRESS ABSORBING MEMBRANE

SAMI: STRESS ABSORBING MEMBRANE INTERLAYER

SPBI: STATISTICAL PASS- BY INDEX

TE: TRILHA EXTERNA

TI: TRILHA INTERNA

UNIT: UNIDADE DE INFRAESTRUTURA TERRESTRE

USACE: UNITED STATES ARMY CORPS OF ENGINEERS

VB: VIGA BENKELMAN

SUMRIO

1. INTRODUO ................................................................................................................ 131.1 TEMA DA PESQUISA ..................................................................................................... 131.2 DELIMITAO DO TEMA .............................................................................................. 131.3 FORMULAO DA QUESTO DE ESTUDO ...................................................................... 131.4 OBJETIVOS .................................................................................................................. 13

1.4.1 Objetivo Geral ........................................................................................... 131.4.2 Objetivos Especficos .................................................................................. 13

1.5 JUSTIFICATIVAS ........................................................................................................... 141.6 SISTEMATIZAO DO RELATRIO ................................................................................ 19

2. REVISO DA LITERATURA ....................................................................................... 202.1 ESTRUTURA E MATERIAIS DE PAVIMENTOS FLEXVEIS ................................................. 202.2 MISTURAS ASFLTICAS MODIFICADAS COM BORRACHA .............................................. 242.3 ANLISE ESTRUTURAL DE PAVIMENTOS FLEXVEIS ..................................................... 26

2.3.1 Retroanlise...................................................................................................... 292.4 DESEMPENHO DE PAVIMENTOS .................................................................................... 32

2.4.1 Mecanismos de Degradao Estrutural de Pavimentos Flexveis................... 332.4.1.1 Deformao Permanente na Trilha de Roda ........................................ 342.4.1.2 Trincamento por Fadiga ....................................................................... 372.4.1.3 Ruptura por Reflexo de Trincas .......................................................... 392.4.1.4 Outros Mecanismos de Degradao ..................................................... 40

2.4.2 Efeitos do Clima em Pavimentos Flexveis ..................................................... 412.4.2.1 Variao da Temperatura ..................................................................... 422.4.2.2 Ao Prejudicial da gua ..................................................................... 43

2.4.3 Modelos de Previso de Desempenho ............................................................. 442.4.3.1 Mtodo do Guia da AASHTO/2002 ....................................................... 462.4.3.2 SisPav (Franco, 2007) ........................................................................... 49

3. METODOLOGIA ............................................................................................................. 513.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA ..................................................................................... 513.2 DESCRIO DO LOCAL DO ESTUDO .............................................................................. 513.3 PLANEJAMENTO DA PESQUISA ..................................................................................... 53

3.3.1 Execuo do Trecho Experimental .................................................................. 533.3.2 Anlises de Previso de Desempenho ............................................................. 563.3.3 Levantamentos de Desempenho e Contagem de Trfego................................ 56

3.4 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ...................................................................................... 56

4. RESULTADOS ................................................................................................................. 574.1 TRECHO EXPERIMENTAL ............................................................................................. 57

4.1.1 Topografia ........................................................................................................ 574.1.2 Execuo do Trecho Experimental ................................................................... 58

4.1.3 Estrutura do Pavimento .................................................................................... 644.1.3.1 Retroanlise .......................................................................................... 65

4.1.4 Caracterizao dos Materiais .......................................................................... 714.1.4.1 Revestimentos ........................................................................................ 714.1.4.2 Camadas Granulares ............................................................................ 734.1.4.3 Sub-leito ................................................................................................ 78

4.2 TRFEGO ..................................................................................................................... 844.3 MONITORAMENTO ....................................................................................................... 86

4.3.1 Afundamento na Trilha de Roda ...................................................................... 864.3.2 Rudo nos Diferentes Revestimentos ................................................................ 884.3.3 Macrotextura dos Diferentes Revestimentos .................................................... 90

4.4 SIMULAES DE DESEMPENHO ................................................................................... 92

4.4.1 Software M-EPDG ........................................................................................... 934.4.1.1 Afundamento na Trilha de Roda .......................................................... 934.4.1.2 Trincamento por Fadiga ...................................................................... 94

4.4.2 Software SisPav ................................................................................................ 954.4.2.1 Afundamento na Trilha de Roda .......................................................... 954.4.2.2 Trincamento por Fadiga ...................................................................... 95

5. CONSIDERAES FINAIS ........................................................................................... 965.1 CONCLUSES .............................................................................................................. 965.2 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................................... 98

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 99

ANEXO A .............................................................................................................................. 105

ANEXO B .............................................................................................................................. 119

13

Avaliao de desempenho de um trecho experimental de pavimento flexvel construdo com asfalto-borracha na BR-285/RS.

1. INTRODUO

1.1 Tema da Pesquisa

O tema da pesquisa infraestrutura do transporte rodovirio.

1.2 Delimitao do Tema

Esta pesquisa limita-se a estudar as avaliaes de desempenho em pavimentos

flexveis.

1.3 Formulao da Questo de Estudo

Quais as condies locais para construo e provvel desempenho de um trecho

experimental de asfalto-borracha?

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo Geral

Acompanhar a execuo de trecho experimental construdo com asfalto-borracha na

BR-285, obtendo os parmetros das misturas e caractersticas dos materiais que possibilitem

estimar o provvel desempenho das estruturas do pavimento.

1.4.2 Objetivos Especficos

Documentar a execuo de trecho experimental construdo com asfalto-borracha na

BR-285, por meio de fotos e ensaios de caracterizao dos materiais.

Obter os parmetros volumtricos, mecnicos e de mistura dos materiais utilizados,

bem como determinar a condio estrutural pelo ensaio de viga Benkelman de todas as

camadas do pavimento;

14

Jeancarlo Ribas - TCC - Curso de Engenharia Civil - UNIJU, 2010

Determinar os mdulos resilientes de todas as camadas do pavimento, atravs do

processo de retroanlise das bacias deflectomtricas;

Realizar anlises de previso de desempenho atravs dos softwares M-EPDG

(Mechanistic Empirical Pavement Design Guide) e SisPav;

Executar levantamentos de danos, relativos a afundamentos na trilha de roda e

fadiga na superfcie do pavimento;

Realizar medio de rudo nos diferentes tipos de revestimento, atravs do SPBI

(Statistical Pass-By Index);

Efetuar levantamento do trfego na rodovia, por meio de contagem manual

volumtrica classificada (por tipo de veculo e configurao dos veculos pesados).

1.5 Justificativas

A utilizao da malha viria como meio de comunicao entre os povos, remete aos

primrdios da civilizao. A industrializao brasileira a partir da dcada de 30 trouxe a

necessidade de maior integrao do mercado interno e de maiores investimentos no transporte

rodovirio. Aos poucos, foi sendo implantada uma malha rodoviria nacional, conectando os

estados brasileiros as reas industriais da regio Sudeste, onde o crescimento se deu da costa

leste em direo ao interior (MENDONA, 2010).

No entanto, apenas a partir dos anos 50, durante o governo de Juscelino Kubitschek,

houve a consolidao das rodovias como principal forma de transporte na estruturao do

espao brasileiro, devido implantao da indstria automobilstica, do baixo preo dos

combustveis derivados de petrleo e tambm da crescente importncia do automvel no

cotidiano. Deste ponto em diante, as rodovias passaram a ser quase exclusividade dos

investimentos em transportes terrestres no pas.

Na dcada de 1970 foi criado o de Plano de Integrao Nacional (PIN) direcionado

implantao de grandes rodovias, como parte de um projeto mais amplo dos governos

15


militares de ocupao do Centro-Oeste e de colonizao da Amaznia. Fizeram parte do PIN

a construo de grandes estradas como a Transamaznica, Perimetral Norte, Cuiab -

Santarm, Cuiab - Porto Velho e outras, alm da concesso de incentivos e financiamentos

governamentais para projetos agrominerais.

At este perodo, a malha rodoviria teve grande desenvolvimento e atendeu em parte

a necessidade de integrao nacional no seu primeiro perodo de expanso, contando com

fonte financeira prpria para a ampliao e manuteno das rodovias, atravs do Fundo

Rodovirio Nacional (FRN).

Com a crise do petrleo na dcada de 1970 e a extino do FRN em 1988, a poltica

rodoviarista ficou profundamente abalada. A elevao do preo mundial do petrleo foi um

duro golpe neste sistema de transporte. O petrleo no apenas a matria-prima dos derivados

como a gasolina e leo diesel, mas tambm a matria-prima para a fabricao do asfalto que

pavimenta as estradas. Outro problema que a crise do sistema rodovirio no veio

acompanhada do desenvolvimento significativo de outros meios de transporte, capaz de suprir

a precariedade em que se encontra a maior parte das rodovias brasileiras.

A partir de 1990, diversas estradas passaram a ser administradas por empresas

particulares, atravs do sistema de concesses. As concessionrias em troca de promoverem

melhorias nas estradas (manuteno da pavimentao, sinalizao, socorro mdico e

mecnico) arrecadam o pedgio. Os pedgios tornaram-se cada vez mais elevados e os postos

de arrecadao multiplicaram-se pelos trechos das estradas entregues concesso privada.

Em 2009, a malha rodoviria Brasileira tinha a extenso de 1.634.071 km, sendo que

apenas aproximadamente 13% eram pavimentadas. Das pavimentadas cerca de 13000 km j

estavam concedidas explorao privada (CNT, 2009).

O processo de privatizao das rodovias aconteceu devido o governo no possuir

condies financeiras para ampliar a rede de transporte rodovirio ou para manter certo nvel

de qualidade. O sistema mostra-se impactante, porm democrtico, pois atravs da cobrana

de pedgios, s pagam pelas rodovias as pessoas que as utilizam e nos momentos em que

esto, de fato, circulando por elas, mantendo as estradas bem conservadas, sem buracos e,

16


consequentemente, mais seguras. Com isso, ganham as empresas e os motoristas que acabam

por economizar na manuteno dos veculos (VIANNA, 2007).

Obviamente que o pedgio no a nica, e pode no ser a melhor maneira de

conservar as rodovias, no entanto mostra-se eficiente, principalmente num pas como o Brasil,

onde a administrao das verbas arrecadadas pelo governo no bem planejada e nem sempre

cumpre sua destinao.

Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica (IBGE) a produo de

gros no Brasil em 2010 deve atingir um novo recorde: mais de 140 milhes de toneladas.

Esta safra para chegar a diferentes pontos do pas e aos portos de exportao, enfrenta uma

srie de obstculos, o principal est relacionado ao sistema de transporte.

O maior volume de carga escoada no Brasil formado por commodities, como

minrios, gros, cimento, entre outras que precisam da combinao de mais de um meio de

transporte para que se complete o ciclo que vai da produo ao consumo. So produtos de

baixo valor agregado e, neste caso, indispensvel que todo sistema seja eficiente, para que o

custo final dos produtos mantenha-se competitivo. O problema que a maior parte do

escoamento feito por rodovias que, para mdias e longas distncias, constituem o sistema

mais caro. Num pas da dimenso do Brasil e com vasta extenso litornea, outros meios

seriam mais adequados ao transporte de carga e de passageiros, como ferrovias e hidrovias

(MENDONA, 2010).

As rodovias so adequadas para o transporte em distncias menores. Apresentam a

vantagem de retirar a mercadoria no prprio local e transport-la at o ponto desejado, desta

forma, o transporte rodovirio no depende de vrias operaes de carga e descarga, at o

produto chegar ao destino final, como acontece com os outros meios.

A implantao de sistemas virios modernos, pavimentados e com toda infraestrutura

necessria para que o usurio trafegue com segurana e conforto, requer elevados nveis de

investimentos financeiros. Como qualquer bem de consumo, os componentes do sistema

virio tm uma vida til limitada e, se deterioram e degradam numa variao exponencial e

inversamente proporcional aos nveis de investimentos financeiros destinados manuteno e

reabilitao dos diversos componentes (MERIGUI et al, 2007).

17


Dentre as grandes preocupaes que afligem os tcnicos rodovirios, encontra-se a

forma de operar de maneira segura e aceitvel o sistema virio, racionalizando os recursos

financeiros disponveis nos rgo pblicos.

O grande desafio ento, administrar a falta de recursos, combinada com a

demanda crescente do trfego de veculos leves e pesados associados

variabilidade das propriedades mecnicas, reolgicas e hidrulicas dos materiais

disponveis. Ainda necessrio administrar as constantes mudanas nas polticas

rodovirias bem como a escassez de informaes relativas aos diversos servios

executados (MERIGUI et al, 2007, p. 3).

Segundo Bernucci et al (2008), os gastos substanciais com manuteno e reconstruo

precoce de nossos pavimentos so inaceitveis, uma vez que podemos dispor de equipamentos

de laboratrio e de campo que permitam um melhor entendimento dos materiais e de mtodos

de projeto terico-empricos.

A degradao dos pavimentos est associada a vrias patologias, dentre elas:

deformaes permanentes excessivas, fissuras de fadiga e de retrao trmica e desagregao.

As duas primeiras esto mais relacionadas com o trfego atuante e a estrutura do pavimento,

enquanto as duas ltimas com as caractersticas dos materiais utilizados e as condies

climticas atuantes (SPECHT, 2004).

Com o aumento do custo dos materiais de construo, entre eles os derivados de

petrleo, a reduo da disponibilidade de recursos naturais, aliado s novas

exigncias/limitaes ambientais impostas na construo e manuteno de

pavimentos, imprescindvel que os pesquisadores procurem materiais que

possam apresentar bom desempenho, com custo relativamente baixo (BOCK,

2009, p. 11).

Durante as ltimas dcadas, tem-se desenvolvido diversas solues para o

prolongamento da vida til dos pavimentos asflticos, uma delas a utilizao de polmeros

nas misturas, que elevam a resistncia fadiga e reduzem as deformaes permanentes

(NEZ, 2007).

18


Uma das formas de incluso de polmeros em pavimentos flexveis consiste na

incorporao de borracha moda de pneu no cimento asfltico, em condies controladas de

temperatura, tempo, velocidade de rotao do misturador, granulometria e tipo da borracha

(ODA, 2000; FAXINA, 2002; SPECHT, 2004).

Indiscutivelmente, o pneu um elemento fundamental e insubstituvel, principalmente

em pases onde o transporte rodovirio predomina. No Brasil, mais de 59 milhes de pneus

foram produzidos em 2008, segundo levantamento da Associao Nacional da Indstria de

Pneumticos (ANIP). Ainda que o tempo de sua vida til dure cerca de sete anos, em algum

momento ele ser inservvel (CONRADO, 2009).

Os pneus so produtos de degradao lenta e, quando abandonados em locais

imprprios, oferecem riscos sade pblica e danos ao meio ambiente, pois podem liberar

substncias txicas na atmosfera, transformarem-se em criadouros de mosquitos transmissores

de doenas, entre outros fatores (CONRADO, 2009).

Alm de ecologicamente corretas, misturas com asfalto-borracha (AB) vm se

mostrando eficientes na minimizao dos principais defeitos encontrados nos pavimentos

flexveis. Conrado (2009) explica que a melhoria causada, principalmente, pela elasticidade

da borracha e pela reduo do envelhecimento do produto em longo prazo. Pode-se obter

tambm avanos, no que diz respeito a recapeamento de pavimentos, em termos de

retardamento de reflexo de trincas, comparando-se a revestimentos construdos com ligante

tradicional.

Segundo Pinheiro e Soares (2005), h mais de 40 anos, os Estados Unidos e vrios

pases da Europa vm adicionando borracha moda de pneu em ligantes asflticos, buscando

misturas mais flexveis, com maior resistncia ao envelhecimento e menor susceptibilidade

trmica, trazendo melhores condies de rolamento durante a vida de servio do pavimento.

Com base nos fatores descritos anteriormente, esta pesquisa traz um estudo da

aplicao e do desempenho de um trecho experimental construdo com asfalto-borracha, no

estado do Rio Grande do Sul, com parceria entre o Departamento Nacional de Infraestrutura e

Transportes (DNIT), atravs da unidade de Cruz Alta, a empresa TORC Engenharia e a

UNIJU, visando contribuir para melhoria da tcnica de pavimentao brasileira. A

19


conservao do sistema virio nacional, devido a sua importncia socioeconmica, e a

necessidade de proporcionar uma adequada infraestrutura viria a sociedade, aliado a

preservao do meio ambiente, so parmetros que norteiam este trabalho.

1.6 Sistematizao do Relatrio

O relatrio da pesquisa est organizado da seguinte forma:

1 Captulo: apresenta o tema da pesquisa e sua delimitao, a formulao da questo

de estudo, o objetivo geral e os objetivos especficos a serem alcanados ao final deste

trabalho, alm de uma justificativa demonstrando a abrangncia e importncia do tema.

2 Captulo: Aborda a reviso da literatura, subdivido em itens, onde so acometidos

os seguintes temas:

Estrutura e Materiais de Pavimentos Flexveis

Anlise Estrutural de Pavimentos

Misturas Asflticas Modificadas com Borracha

Desempenho de Pavimentos

3 Captulo: trata da metodologia empregada para obteno dos resultados,

descrevendo o local de estudo, a forma de execuo do trecho experimental, os ensaios

laboratoriais realizados e os equipamentos utilizados, bem como os procedimentos relativos

s anlises de previso de desempenho e medidas in situ.

4 Captulo: debate os resultados obtidos relativos execuo do trecho experimental

bem como sobre as anlises de previso de desempenho do trecho experimental.

5 Captulo: apresenta as concluses do trabalho, juntamente com sugestes para

trabalhos futuros.

20


2. REVISO DA LITERATURA

2.1 Estrutura e Materiais de Pavimentos Flexveis

De acordo com a ABNT NBR 7207 (1982), o pavimento uma estrutura construda

aps a terraplenagem e destinada economicamente e simultaneamente em seu conjunto a:

Resistir e distribuir ao subleito os esforos verticais produzidos pelo trfego;

Melhorar as condies de rolamento quanto comodidade e segurana;

Resistir aos esforos horizontais que nele atuam tornando mais durvel a superfcie

de rolamento.

Bernucci et al (2008, p. 9) registrou que:

[...] pavimento uma estrutura de mltiplas camadas de espessuras finitas,

construda sobre a superfcie final de terraplenagem, destinada tcnica e

economicamente a resistir aos esforos oriundos do trafego de veculos e do

clima, e a propiciar aos usurios melhoria nas condies de rolamento, com

conforto, economia e segurana.

O anual de Pavimentao do Departamento Nacional de Infraestrutura

e Transportes (DNIT) (2006) descreve os pavimentos flexveis como sendo um tipo de

estrutura constituda de uma ou mais camadas de espessura finita, assente sobre um semi-

espao infinito, cujo revestimento do tipo betuminoso, onde o dimensionamento

comandado pela resistncia do subleito.

Yoder e Witzack (1975), explicam que pavimento flexvel aquele em que as

deformaes, at certo limite, no levam ao rompimento. E dimensionado normalmente a

compresso e a trao na flexo, provocada pelo aparecimento das bacias de deformao sob

as rodas dos veculos, que levam a estrutura a deformaes permanentes e ao rompimento por

21


fadiga. Em um pavimento flexvel, o dimensionamento comandado pela resistncia do

subleito.

O revestimento asfltico pode ser composto por camada de rolamento - em contato

direto com as rodas dos veculos e por camadas intermedirias ou de ligao, por vezes

denominadas de binder. Dependendo do trfego e dos materiais disponveis, pode-se ter

ausncia de algumas camadas. As camadas da estrutura repousam sobre o subleito, ou seja, a

plataforma da estrada terminada aps a concluso dos cortes e aterros.

A estrutura de pavimento concebida para receber e transmitir esforos. Para que

funcione adequadamente, todas as peas que a compe, devem trabalhar a deformaes

compatveis com sua natureza e capacidade de suporte, isto , de modo que no ocorram

processos de ruptura prematura nos materiais que constituem as camadas do pavimento.

As cargas que solicitam um pavimento so transmitidas por meio das rodas

pneumticas dos veculos. A rea de contato entre os pneus e o pavimento tem a forma

elptica, e a presso exercida tem uma distribuio parablica, com a presso mxima

exercida no centro da roda. As presses de contato com o pavimento so aproximadamente

iguais a presso interna dos pneus, sendo a diferena desprezvel para efeitos de clculo

(SENO, 1997).

Cada uma das camadas do pavimento possui uma ou mais funes especficas, sendo

que o conjunto das mesmas deve proporcionar aos veculos as condies adequadas de

suporte e rolamento em qualquer condio climtica. Uma seo transversal tpica de um

pavimento compreende as seguintes camadas com seus peculiares materiais de construo

(SENO, 1997; BALBO, 2007; BERNU CCI et al, 2008):

Subleito: o terreno de fundao do pavimento, geralmente descrito como a

superfcie ps-terraplenagem, com espessura mdia considerada para o

dimensionamento de um metro e meio de profundidade, devido s presses de contato

serem decrescentes com o aumento da profundidade. O subleito ser constitudo de

material natural consolidado, por exemplo, nos cortes do corpo estradal, ou por um

material transportado e compactado no caso dos aterros;

22


Regularizao do subleito: uma camada de espessura irregular, construda sobre o

subleito no intuito de conform-lo transversal e longitudinalmente, geralmente

utilizada para regularizar a plataforma de estradas de terra que sero pavimentadas;

Reforo do Subleito: uma camada de espessura constante, construda com

materiais de maior nobreza comparando-se a regularizao do subleito, tendo funo

de camada suplementar do subleito, contribuindo tambm na absoro e distribuio

das tenses oriundas das camadas superiores. Tipicamente um solo argiloso de

qualidades superiores a do subleito e da regularizao;

Sub-base: Camada complementar base. Deve ser usada quando no for

aconselhvel executar a base diretamente sobre o leito regularizado ou sobre o reforo,

por circunstncias tcnico-econmicas, tambm prevenindo o bombeamento do solo

do subleito para a camada de base. Os materiais tpicos de construo so os mesmos

abaixo citados para as bases. Esta camada pode ser usada para regularizar a espessura

da base;

Base: Camada destinada a resistir e distribuir ao subleito, os esforos oriundos do

trfego e sobre a qual se construir o revestimento. Podem ser divididas em dois

grupos: bases granulares (no tem coeso, no resistem trao, diluem as tenses de

compresso principalmente devido a sua espessura) e bases coesivas (diluem as

tenses de compresso tambm devido a sua rigidez, provocando tenses de trao em

sua face inferior). As bases podem ser constitudas por solo estabilizado naturalmente,

misturas de solos e agregados (solo-brita), brita graduada, brita graduada tratada com

cimento, concreto compactado com rolo, solo estabilizado quimicamente com cimento

ou betume, etc;

Revestimento: a camada tanto quanto possvel impermevel, que recebe

diretamente a ao do rolamento dos veculos, destinada econmica e

simultaneamente a melhorar as condies do rolamento quanto ao conforto e

segurana, e tambm a resistir aos esforos horizontais que nele atuam, tornando mais

durvel a superfcie de rolamento, sendo resistente ao desgaste. Tambm chamada de

capa de rolamento ou camada de desgaste. Dentre as misturas que podem compor a

23


camada de revestimento, destacam-se o concreto asfltico usinado a quente (CBUQ),

lama asfltica, micro-concreto asfltico, pr-misturado a frio, pr-misturado a quente e

tratamentos superficiais simples, duplos e triplos;

Acostamento: Parte da plataforma contgua pista de rolamentos, destinado ao

estacionamento de veculos, ao trnsito em caso de emergncia e ao suporte lateral do

pavimento.

Na figura 1, Senso (1997, p. 16) ilustra uma seo tpica de pavimento flexvel.

Figura 1: Seo transversal tpica de um pavimento flexvel.

Fonte: Senso, 1997.

24


2.2 Misturas Asflticas Modificadas com Borracha

Um revestimento asfltico pode ter sua durabilidade incrementada com a utilizao de

ligantes asflticos de melhor qualidade. Para melhorar as propriedades fsicas, mecnicas e

qumicas dos cimentos asflticos, podem ser adicionados produtos (aditivos e modificadores)

como agentes rejuvenescedores, polmeros (SBR, SBS, EVA), e tambm borracha de pneus

moda.

A borracha proporciona aumento da flexibilidade e da resistncia aos raios

ultravioletas, tornando a mistura asfltica mais resistente ao envelhecimento, ao aparecimento

e propagao de trincas e deformao permanente. Alm disso, quando utilizada uma curva

granulomtrica adequada, reduz o nvel de rudo causado pelo fluxo de veculos e auxilia na

drenagem em dias de chuva. Pode-se dizer que uma pista com asfalto-borracha proporciona

maior conforto, economia e segurana aos usurios, alm do desempenho e da durabilidade

serem superiores aos de uma pista construda com asfalto convencional (EDEL, 2005).

Diversas pesquisas tm verificado os benefcios da adio de materiais polimricos

aos ligantes asflticos. As propriedades esperadas com adio destes materiais so a reduo

da suscetibilidade trmica e aumento da ductilidade, proporcionando estabilidade em altas

temperaturas e reduzindo o risco de fratura em baixas temperaturas, tambm podendo

contribuir para o aumento da resistncia ao intemperismo e uma melhor adeso

ligante/agregado (SPECHT, 2004).

As aplicaes tpicas do asfalto-borracha so tanto em pavimentos novos quanto em

restauraes. O ligante empregado em praticamente todas as utilizaes comuns a ligantes

asflticos, entretanto seus benefcios so mais evidentes quando utilizados em SAM (Stress

Absorbing Membrane), em SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer) ou em CBUQ,

utilizado para recuperao de pavimentos com fissurao excessiva.

Segundo Bertollo et al (2002) existem dois mtodos de incorporao dos pneus nas

misturas asflticas. No processo mido so adicionadas partculas finas de borracha ao

cimento asfltico, produzindo um novo tipo de ligante denominado asfalto-borracha. No

processo seco, partculas de borracha substituem parte dos agregados ptreos na mistura.

Aps a adio do ligante, formam um produto denominado concreto asfltico modificado com

25


adio de borracha. Estas misturas podem conter aditivos ou modificadores adicionais como

diluentes, leos, cales, etc.

No processo seco, os grnulos da borracha representam de 0,5 a 3,0 % da massa do

agregado, enquanto que no processo mido, o p de pneu representa aproximadamente 15 %

da massa do ligante ou menos que 1,5 % da massa da mistura. O processo seco utiliza, em

mdia, 2 a 4 vezes mais CRM (Crumb Rubber Moddified) que o processo mido (SPECHT,

2004).

A reciclagem de pneus envolve um ciclo que compreende a coleta, transporte,

triturao e separao de seus componentes (borracha, ao e lona). O desmonte dos pneus

pode ser feito de vrias maneiras, incluindo o cisalhamento mecnico da borracha

temperatura ambiente, o congelamento do material e posterior cisalhamento e o processo de

extruso com o uso de aditivos, transformando sucatas em matrias-primas que sero

direcionadas ao mercado (BERTOLLO et al, 2002).

A incorporao de borracha reciclada em pavimentos asflticos se destaca pelo

potencial de consumo de pneus inservveis, mostrando-se como um promissor destino para os

pneus velhos - parte importante dos resduos slidos que poluem o ambiente. Estima-se que

cada quilmetro pavimentado com asfalto-borracha consuma entre 500 e 1000 pneus.

Portanto, alm de contribuir para o melhoramento das propriedades dos revestimentos

asflticos, o emprego de borracha reciclada tambm corrobora com a preservao do meio

ambiente.

26


2.3 Anlise Estrutural de Pavimentos Flexveis

Bernucci et al (2008) observa que, principalmente a partir da dcada de 1970, houve

maior utilizao de mtodos de dimensionamento de pavimentos que buscaram compatibilizar

as aes solicitantes do trfego com a capacidade dos materiais por meio de anlise estrutural

de sistemas em camadas.

Para a soluo de problemas estruturais, por mtodos numricos ou analticos

necessrio que se definam basicamente: a geometria do problema, as condies de contorno

(carga e deslocamento) e as propriedades dos materiais, geralmente determinadas em

laboratrio (ALLEN E HAISLER, 1985, apud BERNUCCI et al, 2008).

estrutura de um pavimento asfltico representada

por um meio estratificado, submetido a um carregamento superficial distribudo em uma rea

circular podendo ser modelada por meio da teoria da elasticidade . A figura 2 apresenta a

forma mais comum de representao de um pavimento e as principais deformaes e

deslocamentos atuantes no interior da estrutura.

Figura 2: Tenses, deformaes e deslocamentos em um pavimento asfltico.

Fonte: FRANCO, 2007.

A partir da caracterizao da estrutura, includas as espessuras das camadas, os

mdulos de resilincia e os coeficientes de Poisson dos diversos materiais; e da composio

do trfego atuante, a resposta do pavimento pode ser estimada via clculo das tenses,

deformaes e deslocamentos gerados na estrutura. A teoria da elasticidade largamente

27


utilizada como ferramenta para o clculo dessas tenses, deformaes e deslocamentos e os

mtodos atualmente em uso, consideram os materiais segundo dois comportamentos tenso-

deformao distintos, sendo eles: comportamento elstico linear e comportamento elstico-

no linear.

Balbo (2007) defende a teoria de sistemas de camadas elsticas para a anlise mais

completa e detalhada das estruturas de um pavimento, porque permite a determinao de

estados de deformaes e tenses em vrios pontos das camadas e, desta maneira, possibilita a

aplicao dos modelos de degradao por fadiga ou deformao plstica dos materiais.

Boussinesq formulou em 1885 um conjunto de equaes para o clculo de tenses e

deformaes em um meio semi-infinito, linear, elstico, homogneo e isotrpico submetido a

um carregamento pontual. A partir da teoria de Boussinesq, Burmister apresentou em 1943

um mtodo para determinar tenses e deformaes em sistemas de duas e trs camadas.

(BALBO, 2007).

Os modelos que utilizam a soluo de Burmister resolvem problemas de elasticidade

linear em sistemas de multicamadas e contnuos, com carga distribuda numa rea circular e

considerando, ainda, as seguintes hipteses (MEDINA, 1997):

Os materiais so elsticos lineares, isotrpicos e homogneos; a lei de Hooke

vlida e o mdulo de compresso semelhante ao mdulo de trao;

As camadas no tm peso;

As camadas so ilimitadas na direo horizontal;

Todas as camadas possuem uma espessura finita, exceo da camada inferior

que considerada semi-infinita;

A superfcie da camada superior no est sujeita a tenses fora da rea carregada;

Na rea carregada ocorrem apenas tenses normais;

28


A carga aplicada considerada esttica, uniformemente distribuda em toda a

rea circular de contato;

Em grandes profundidades as tenses e deformaes so nulas;

As condies de aderncia na interface das camadas podem variar de totalmente

aderida para lisa ou sem aderncia.

Muitos mtodos de dimensionamento consideram a soluo pela elasticidade linear,

apesar do comportamento da maioria dos materiais de pavimentao sob carregamento

repetido ser comprovadamente elstico no linear, como o caso dos materiais granulares e

dos solos finos. A escolha pela soluo da elasticidade linear se faz pelos seguintes motivos

(MOTTA, 1991):

comum admitir um modelo elstico linear para as misturas asflticas, para uma

determinada temperatura;

A teoria da elasticidade linear tem sido a base para a maior parte das aplicaes

prticas, podendo ser utilizada com um grau de confiana razovel, principalmente

quando o pavimento possui espessas camadas asflticas ou camadas cimentadas;

Os parmetros necessrios para a anlise podem ser facilmente obtidos com os

recursos disponveis em laboratrios de solos existentes no Brasil.

O mtodo dos elementos finitos possui interesse especial nos problemas de

elasticidade no linear. Nos pavimentos asflticos que possuem camadas granulares espessas,

a considerao da no linearidade essencial (MEDINA e MOTTA, 2005).

Teoricamente, o mtodo dos elementos finitos realiza uma melhor modelagem do

comportamento elstico no linear, apesar dos materiais serem considerados homogneos, o

mdulo de resilincia pode assumir valores diferentes em cada um dos elementos da malha

em funo do estado de tenses, o que no possvel na anlise elstica de mltiplas camadas

(FRANCO, 2007).

29


2.3.1 Retroanlise

A retroanlise um processo que permite a obteno dos mdulos de resilincia (Mr)

das camadas do pavimento e subleito. Esta determinao feita a partir das bacias

deflectomtricas que o pavimento apresenta quando submetido ao carregamento externo, que

simulado atravs de ensaios no destrutivos, podendo utilizar-se equipamentos como a viga

Benkelman, universalmente difundida ou o Falling Weight Deflectometer (FWD),

instrumento mais sofisticado capaz de obter determinaes mais precisas (VILLELA e

MARCON, 2001).

O objetivo principal da retroanlise fornecer as propriedades das camadas do

pavimento in situ, dados estes que so utilizados na manuteno e/ou restaurao das

caractersticas aceitveis do pavimento (VILLELA e MARCON, 2001).

Segundo Nbrega, a retroanlise realizada com o objetivo de obterem-se os mdulos

de resilincia dos materiais na condio em que se encontram no campo e tambm minimizar

o nmero de sondagens para determinao das espessuras e coletas de amostras para

determinao dos parmetros desejados, que so de difcil reproduo em laboratrio, alm de

serem onerosas perigosas e demoradas.

Os mtodos usuais de dimensionamento de pavimentos foram desenvolvidos de forma

emprica, tendo como principal desvantagem a limitao do seu uso, podendo ser utilizados

apenas em casos similares ao do seu desenvolvimento. Com o surgimento dos programas

computacionais, o dimensionamento passou a ser baseado na teoria da elasticidade, onde os

principais parmetros necessrios ao clculo so o mdulo de resilincia e o coeficiente de

Poisson (MEDINA, 1997).

Segundo Souza (200x) os materiais utilizados em pavimentao, tendem a uma

estabilizao das deformaes aps diversas aplicaes de carga. Ou seja, as deformaes

decorrentes do carregamento repetido tendem a se tornar recuperveis ou elsticas, e por isso,

o material pode ser considerado como tendo um comportamento linear sobre certas condies.

Desta forma, o Mr a razo entre a tenso aplicada e a deformao recupervel

correspondente.

30


De acordo com Nbrega (2007), o mdulo de resilincia pode ser determinado em

laboratrio, atravs do ensaio triaxial dinmico (solos) e de compresso diametral (misturas

asflticas, materiais cimentados) e tambm analiticamente, atravs de retroanlise a partir das

bacias deflectomtricas obtidas sob a superfcie do pavimento.

O coeficiente de Poisson define a relao entre as deformaes especficas radiais

(horizontais) e axiais (verticais) dos materiais. Sua influncia nos valores das tenses e

deformaes calculadas pequena, salvo no caso das deformaes radiais, as quais lhe so

proporcionais. Na maioria das vezes este valor adotado para cada material quando so

usados programas de clculo de tenses e deformaes em pavimentos. Segundo MAINA et

al (2002), na maioria dos casos de retroanlise so adotados a espessura e o coeficiente de

Poisson para cada camada.

Segundo ALBERNAZ (1997), a retroanlise importante porque permite a avaliao

estrutural comparativa entre trechos de uma mesma rodovia ou de rodovias diferentes,

tambm fornecendo dados para projetos de drenagem, indicando a presena de possveis

camadas rgidas no subleito. Alm disso, proporciona a elaborao de projetos mais racionais

e confiveis, que se convertem em pavimentos mais durveis e de menor custo evitando

restauraes prematuras.

PREUSSLER et al (2000) explica que a retroanlise dos mdulos de resilincia de um

pavimento apresenta vantagens em relao a outros processos de avaliao, sendo elas a

eliminao ou minorao da necessidade de ensaios destrutivos para a coleta de amostras do

pavimento e subleito; a representao do estado real da estrutura; a determinao de

estimativas dos mdulos resilientes dos materiais nas condies reais de campo; grande

rapidez e acurcia na obteno das propriedades elsticas das camadas do pavimento, bem

como a reduo de gastos.

Os ensaios de cargas repetidas realizados em laboratrio so de fundamental

importncia para balizar os programas de retroanlise, utilizados com dados resultantes de

ensaios no destrutivos de pavimentos (MEDINA et. al., 1994).

Atualmente, existe uma srie de mtodos computacionais que proporciona a anlise de

estruturas de pavimentos compostos por n camadas. Tais programas comparam as deflexes

31


medidas e calculadas, apresentando como resultado final os mdulos e espessuras de cada

camada, somatrio de erros, diferenas percentuais, etc (FONSECA, 2002).

Dentre os vrios equipamentos utilizados para a avaliao estrutural dos pavimentos,

um dos que mais se difundiu foi viga Benkelman, idealizada pelo Engenheiro A. C.

Benkelman, do Bureau of Public Roads, e utilizada pela primeira vez nas pistas experimentais

da AASHTO, em 1953 (Carneiro, 1965). O ensaio de viga Benkelman permite avaliar as

deflexes no pavimento, sendo que estas deflexes podem ser entendidas como os

deslocamentos verticais recuperavis que ocorrem no pavimento submetido carga aplicada

por um veculo.

A viga Benkelman compe-se essencialmente de uma viga mvel e uma parte fixa,

sendo que esta ltima se apia sobre a camada do pavimento sob anlise por meio de ps

regulveis. A viga mvel se une parte fixa por meio de uma articulao, ficando uma de

suas extremidades, a ponta de prova, em contato com o pavimento no local onde se deseja

medir as deflexes. A outra extremidade da viga mvel fica em contato com um

extensmetro, sendo este responsvel por acusar qualquer movimento vertical na ponta de

prova. Ainda, a parte fixa da viga provida de um vibrador, cuja funo reduzir o atrito

entre as peas que formam a viga e evitar inibies no extensmetro.

Utilizando-se dos dados obtidos por meio do ensaio de Viga Benkelman possvel

avaliar a qualidade estrutural do pavimento. A grande vantagem deste equipamento o seu

baixo custo, bem como o baixo custo para aquisio de informaes por meio dele. No

entanto, de acordo com Rocha Filho e Rodrigues (1998), a disperso dos resultados obtidos

com o ensaio fora do ponto de deflexo mxima mostra-se como uma desvantagem do

equipamento.

32


2.4 Desempenho de Pavimentos

O desempenho adequado do conjunto de camadas e do subleito relaciona-se

capacidade de suporte e durabilidade compatvel com o padro da obra e o tipo de trfego,

bem como o conforto ao rolamento e a segurana dos usurios (DNIT, 2006).

O controle dos mecanismos principais de deteriorao e o estabelecimento de modelos

de previso de desempenho dos pavimentos so atividades essenciais para a eficcia da

gerncia de uma determinada rede pavimentada. De acordo com Gonalves (2007), entende-

se por desempenho de um pavimento o grau com que o mesmo atende as funes que lhe so

impostas ao longo de sua vida de servio. A interpretao do desempenho oferecido por um

determinado pavimento busca identificar de maneira objetiva a sua condio atual e futura,

possibilitando definir de forma racional as aes de preveno e manuteno do mesmo.

Segundo Rodrigues (1997), a engenharia de pavimentao moderna envolve a

concepo, o projeto, a construo, a manuteno e a avaliao de pavimentos dentro de

fatores e condicionantes tcnicos, econmicos, operacionais e sociais. Sendo, neste contexto

fundamental para uma real otimizao, a aplicao de modelos de previso de desempenho

mecanstico-empricos, cuja tecnologia se encontra hoje em condies operacionais.

Muitos fatores afetam o desempenho a ser oferecido por um determinado pavimento,

dentre estes destacam-se: o nmero e a magnitude das cargas do trfego, as propriedades dos

materiais componentes das camadas e a sua heterogeneidade ao longo da via, a natureza do

solo de subleito, a frequncia e as prticas de manuteno aplicadas ao longo do tempo, as

condies de drenagem e aspectos ambientais (GONALVES, 2007).

Diversos indicadores podem ser utilizados para se quantificar o desempenho de um

pavimento, variando desde aqueles que caracterizam a sua condio funcional at aqueles que

consistem simplesmente do registro de defeitos de superfcie ou das deformaes plsticas. O

desempenho estrutural pode ser avaliado atravs da variao do mdulo de elasticidade

efetivo de uma ou mais camadas com o trfego acumulado.

33


2.4.1 Mecanismos de Degradao Estrutural de Pavimentos

No decorrer dos anos foram observadas muitas mudanas e avanos na filosofia de

projeto de pavimentos asflticos. Atualmente pode-se afirmar que os mesmos rompem por

diversas causas, principalmente devido repetio de cargas sobre as estruturas de

pavimentos, correspondendo ao fenmeno de fadiga, responsvel pela fissurao de

revestimentos betuminosos e de bases cimentadas e o acmulo de deformaes plsticas

(permanentes) devido ao das deformaes cisalhantes que ocorrem em camadas

granulares e no subleito (SEVERI et al, 199?).

Deformaes plsticas irreversveis que resultam da passagem das cargas levam a

deformaes permanentes acumuladas em todas as camadas do pavimento, que correspondem

ao surgimento do fenmeno conhecido como afundamento na trilha de roda na superfcie do

revestimento (MOTTA, 1991).

O fenmeno de fadiga corresponde degradao progressiva na micro-estrutura

cristalina dos materiais sujeitos a tenses inferiores s resistivas. Balbo (2007) explica que a

ruptura por fadiga acontece devido ao fato de que muitos materiais, sendo sucessivamente

solicitados em nveis de tenso inferiores queles de ruptura, pouco a pouco desenvolvem

alteraes em sua estrutura interna, resultando na perda das caractersticas estruturais

originais. Isso gera um processo de microfissurao progressiva que culmina no

desenvolvimento de fraturas e, consequentemente, no rompimento do material.

Huber (1999, apud MERIGHI, 1999, p. 3) salientou que aps a anlise de mais de

trezentos artigos tcnicos sobre degradao de pavimentos, publicados entre 1988 e 1996,

aproximadamente 38 % dos defeitos so do tipo trincas por fadiga, 17 % tem origem na

deformao permanente, 11 % so problemas originados na execuo do pavimento e em

34% no foi possvel identificar a causa.

Problemas como escorregamento do revestimento e exsudao do ligante, dentre

outros encontrados em pavimentos de concreto asfltico so esquematicamente mostrados na

figura 3, estando agrupados em trs categorias principais: fissuras, deformaes do

revestimento e defeitos de superfcie.

34


Figura 3: Defeitos em pavimentos flexveis.

Fonte: Adaptado de Papagiannakis e Masad, 2008.

2.4.1.1 Deformaes Permanentes na Trilha de Roda

Segundo Specht (2004), as deformaes plsticas em trilhas de roda causadas pelo

trfego pesado, especialmente lento e canalizado, conjugado a altas temperaturas, representam

urna patologia comum nas rodovias brasileiras. Afundamentos acentuados indicam a ruptura

do pavimento, bem como acentuam os fenmenos de hidroplanagem e spray.

A norma americana ASTM D 5340 (1997), define esse defeito como uma depresso

superficial na trilha de roda, podendo ocorrer o levantamento das bordas ao longo da trilha, e

complementa que um aumento excessivo da deformao permanente pode provocar a ruptura

da estrutura do pavimento.

O documento Defeitos nos Pavimentos Flexveis e Semi-Rigidos , publicado pelo

antigo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) (1978), atualmente DNIT,

define como afundamento a deformao permanente caracterizada por depresso da superfcie

do pavimento, acompanhada ou no de solevamento. O solevamento corresponde diferena

de altura entre o perfil original da superfcie do pavimento, e a protuberncia que se forma na

lateral do sulco da roda conforme pode ser visualizado na figura 4 (MERIGHI, 1999).

35


Figura 4: Deformao permanente na trilha de roda.

Fonte: Adaptado de Merigui, 1999.

Deformao permanente na trilha de roda, de acordo com Yoder e Witczak (1975),

pode ser definida como uma distoro na superfcie do pavimento causada pela consolidao

de uma ou mais camadas desse pavimento, ou tambm devido ao escorregamento de massa

(deslocamento horizontal da massa asfltica).

Papagiannakis e Masad (2008) descrevem o escorregamento de massa como o

deslocamento longitudinal de uma rea localizada da superfcie do pavimento, causado pelas

foras de frenagem ou acelerao dos veculos, geralmente localizado em colinas, curvas e

cruzamentos.

As deformaes permanentes podem acontecer devido a diversos fatores, como

problemas no subleito, camadas mal compactadas ou ruptura por cisalhamento, tipo de ligante

e dosagem errnea da mistura asfltica, causando afundamento por fluncia do revestimento,

entre outros.

Bernucci (2009) explica que deformaes permanentes em trilha de roda afetam

drasticamente o conforto dos usurios, aumentando consideravelmente os custos operacionais.

Tambm afetam a segurana do mesmo, prejudicando a dirigibilidade em qualquer condio,

perdendo aderncia em perodos de chuva (hidroplanagem). Tais deformaes refletem

problemas estruturais e/ou de projeto de revestimentos asflticos, alm de dificultar a

manuteno/reabilitao dos pavimentos.

36


De maneira geral, a proporo de qualquer deformao ocorrida no revestimento

devido viscosidade do ligante, aumenta devido temperatura e ao perodo de carregamento.

Tal fato pode ser verificado nas figuras 5 e 6.

A figura 5 apresenta o resultado da aplicao de uma carga esttica. Nota-se que a

deformao resultante da aplicao da carga mostra uma resposta elstica instantnea, seguida

por um aumento gradual na deformao com o tempo, at o carregamento ser removido. A

alterao gradual na deformao ocorre devido s propriedades viscoelsticas do ligante. Com

a remoo da carga, a deformao elstica recuperada instantaneamente e parte se recupera

com o passar do tempo. Observa-se tambm que parte da deformao mantida, isto se deve

ao comportamento elstico do material (WHITEOAK, 1990).

Figura 5: Deformao devido aplicao de carga esttica.

Fonte: Whiteoak, 1990.

A resposta da deformao do pavimento devido a um carregamento pulsante (veculo

em movimento) encontra-se na figura 6. Observa-se que ao fim do carregamento ocorreu uma

deformao no recupervel, que por mnima que seja para um pulso nico, se tornar uma

deformao considervel ao somatrio de milhares de aplicaes de carga.

Figura 6: Deformao devido aplicao de carga pulsante (veculo).

Fonte: Whiteoak, 1990.

37


2.4.1.2 Trincamentos por Fadiga

Segundo Rodrigues (1991) no Brasil, o trincamento configura-se como a principal

causa de ruptura dos pavimentos rodovirios, devido flexo repetida, levando os materiais

do revestimento e camadas cimentadas a fadiga.

um processo de mudana estrutural permanente, progressiva e localizada que ocorre

em um ponto do material sujeito a tenses de amplitudes variveis que produzem as fissuras

que conduzem para totalizar a falha aps um determinado nmero de ciclos (ASTM, 1979).

De acordo com Specht (2004), o trincamento por fadiga uma das mais comuns

manifestaes de mau desempenho ou ruptura de um pavimento. Manifesta-se atravs do

aparecimento de trincas longitudinais nas trilhas de roda e propaga-se pela superfcie do

pavimento na forma de trincas interligadas tipo couro de jacar. As trincas podem ter seu

incio, atravs de foras cisalhantes, na superfcie do pavimento ou de tenses de trao, na

fibra inferior da camada asfltica. As caractersticas fadiga so comumente expressas em

relao tenso ou deformao inicial atuante e o nmero de repeties de carga at a

ruptura.

O trincamento o incio de urna fase de deteriorao estrutural que modifica o estado

de tenses e de deformaes do sistema estratificado e, assim, o seu desempenho. Portanto,

fundamental conhecer as caractersticas de ruptura dos materiais envolvidos na construo dos

pavimentos, tendo em vista que o comportamento dos revestimentos sob solicitaes flexo

e compresso caracterizado por leis especficas: lei de fadiga e lei de deformao

permanente. Essas constituem as regras de comportamento mecnico e devem ser abordadas

em um projeto estrutural de pavimentos (PINTO, 1991).

O trincamento por fadiga comumente associado a cargas muito elevadas para a

estrutura do pavimento ou demasiadas repeties, alm das estimadas em projeto. Muitas

vezes agrava-se o problema devido a drenagem inadequada, que faz com que as camadas do

pavimento se tornem saturadas e percam rigidez e resistncia (HARTMANN, 2009).

Pinto (1991, p. 119), relacionou os principais fatores que afetam a vida de fadiga em

misturas betuminosas utilizadas como materiais de construo de pavimentos, sendo eles:

38


Fatores de Carga:

- Magnitude do carregamento;

- Tipo do carregamento; tenso ou deformao controlada;

- Frequncia, durao e intervalo de tempo entre aplicaes sucessivas do

carregamento;

- Histrico de tenses: carregamento simples ou composto.

Fatores de Mistura:

- Tipo do agregado, forma e textura;

- Granulometria do agregado;

- Penetrao do asfalto;

- Teor de asfalto;

- Temperatura.

Fatores ambientais:

- Temperatura;

- Umidade.

Outras Variveis:

- Mdulo resiliente ou de rigidez;

- ndice de vazios.

O DNER, atravs do documento Avaliao Estrutural de Pavimentos Flexveis

descreve as fases da vida de um pavimento flexvel (Figura 7), constitudas pela fase de

consolidao (logo aps a construo), fase elstica (onde a deflexo mantm-se constante) e

a fase de fadiga, caracterizada por um crescimento do valor de deflexo do pavimento, na

medida em que a estrutura comea a exteriorizar os efeitos de fadiga, representados por

fissuras, trincas e acmulo de deformaes devido ao acentuado nmero de repeties de

carga.

O documento salienta que, caso no se tome medidas para a recuperao do

pavimento, geralmente na fase de fadiga ocorrer um processo acelerado de degradao do

mesmo, que em certos casos, inviabilizar a revitalizao.

39


Figura 7: Fases da vida de um pavimento.

Fonte DNER PRO - 011, 1979.

2.4.1.3 Ruptura por Reflexo de Trincas

A reflexo de trincas considerada um dos principais problemas para o projeto de

restaurao de pavimentos, sendo que o padro de trincamento de uma camada asfltica pode

ser utilizado para a determinao da estimativa da vida de fadiga de uma mistura asfltica,

auxiliando na escolha do tipo de restaurao. Rodrigues (1991) considera que o fenmeno de

reflexo de trincas um processo normal de trincamento por fadiga, no qual ocorre um

crescimento da interligao das microfissuras da massa asfltica, devido repetio de ciclos

de carga e descarga.

O surgimento de trincas na camada de restaurao muitas vezes pode ser devido

incapacidade do concreto asfltico convencional de resistir s deformaes elevadas que so

geradas em torno da extremidade das trincas na camada asfltica deteriorada, sendo que os

movimentos causadores da propagao de trincas so os deslocamentos verticais diferenciais

entre as paredes de uma trinca na passagem da carga de roda, ocorrendo deformaes

cisalhantes na camada de recapeamento, e os movimentos horizontais de abertura e

fechamento da trinca devido aos ciclos trmicos ou a expanso e retrao do solo de subleito,

sob variaes de umidade. Nesses processos pode ocorrer que as tenses de cisalhamento ou

de trao geradas por eles superaram as tenses admissveis dos revestimentos asflticos

(RODRIGUES, 1991).

40


Muitas vezes, medidas de restaurao executadas por meio de recapeamentos simples

podem apresentar vidas de servio extremamente curtas por no resistirem aos movimentos

das camadas subjacentes, causando trincamento prematuro da camada de recapeamento,

devido a propagao das trincas da camada do pavimento existente. A reflexo de trincas em

recapeamentos de concreto asfltico no somente permite que a gua percole para dentro da

estrutura do pavimento e danifique a sub-base, mas tambm contribui para a rpida

deteriorao do pavimento (DEMPSEY, 2002 apud AZAMBUJA e CERATTI, 2009).

Azambuja e Ceratti (2009, p. 8) explicam que:

Para retardar o processo de reflexo de trincas podem-se adotar vrios

procedimentos como camadas intermedirias de geotexteis impregnados com

asfalto, asfalto-borracha, misturas asflticas abertas ou tambm o emprego de

uma membrana absorvedora de tenses - SAM (Stress Absorving Membane)

constituda de um tratamento superficial duplo utilizando emulso modificada

por polmero.

2.4.1.4 Outros Mecanismos de Degradao

Alm de fissuras, trincamentos e deformaes permanentes, existem outros problemas

que contribuem para degradao dos pavimentos. Fatores como a suscetibilidade a umidade e

problemas devido a variaes de temperatura, podem causar o envelhecimento do ligante, que

fragiliza a mistura asfltica e facilita seu trincamento e o arrancamento de agregados

(GONALVES, 2007).

Em decorrncia da abraso provocada pelo trafego dos veculos, acelerado pelo

intemperismo (oxidao do asfalto), pode ocorrer tambm o desgaste da superfcie do

pavimento, com exposio dos agregados e perda da macrotextura, levando queda do

coeficiente de atrito. Este problema especialmente grave nos revestimentos em tratamento

superficial.

Domingues (1993) aponta outros defeitos de ordem superficial, que tambm

contribuem para degradao dos pavimentos:

41


Exsudao: Consiste no aparecimento localizado do ligante ou de argamassa

betuminosa na superfcie do pavimento, criando manchas de dimenses variadas que

apresentam um brilho vtreo de cor preta, e superfcie lisa de baixa resistncia

derrapagem, podendo ocorrer nas trilhas de roda ou em qualquer poro da superfcie

do pavimento.

Empolamento: um inchao na superfcie do pavimento que pode ocorrer sobre

uma pequena rea ou como uma onda longa e gradual em qualquer poro da

superfcie do pavimento, podendo ser acompanhado de trincamento da superfcie.

Desintegrao: Decorre da perda progressiva de materiais do revestimento

caracterizada pelo desalojamento progressivo de partculas do agregado, apresentando

uma aspereza superficial anormal, podendo ocorrer ao longo ou imediatamente abaixo

da superfcie do pavimento.

Desagregao: a corroso do revestimento em virtude da perda da adeso asfalto-

agregado, podendo ocorrer ao longo de toda superfcie do pavimento.

Panelas: So cavidades de tamanhos variados, podendo ocorrer em qualquer poro

da superfcie do revestimento e principalmente nas trilhas de roda (por serem mais

solicitadas).

2.4.2 Efeitos do Clima em Pavimentos Flexveis

Os dois principais fatores ambientais que influenciam no desempenho de pavimentos

flexveis so a presena de gua nas camadas do pavimento e do subleito, e a variao de

temperatura ao longo do ano (PAPAGIANNAKIS e MASAD, 2008).

Tais condies devem ser muito bem conhecidas para proceder-se corretamente no

dimensionamento. Embora o envelhecimento por oxidao dos agentes aglutinantes e os

danos causados pela gua tenham sido bem pesquisados, a validao dos procedimentos de

testes de laboratrio no contexto do desempenho em campo, continua a ser problemtica. Isto

42


acontece devido dificuldade de correlacionar-se o desempenho in situ aos testes de

laboratrio (BROWN, 1997).

Um mesmo pavimento apresentar resistncias diferentes em diferentes condies

climticas. Este fato deve-se a constatao de que a umidade presente no subleito e no interior

de uma estrutura de pavimento varivel em funo do regime de chuvas de determinada

regio. Consequentemente, so diferentes as respostas estruturais de pavimentos com a

mesma estrutura e submetidos ao mesmo carregamento, mas sob condies de umidade

diferentes, refletindo isto no aumento ou diminuio da sua vida til de servio.

2.4.2.1 Variao de Temperatura

Como descrito anteriormente, os pavimentos flexveis so formados pela mistura de

agregados e ligantes asflticos. O material asfltico termo-sensvel, tornando-se rgido a

deformabilidade maior ou menor

do pavimento condicionada pelas variaes da temperatura do ar ou das condies

(MEDINA, 1997, p.59).

A temperatura um dos aspectos do clima que deve ser destacado no projeto de

pavimentos, tendo em vista sua atuao especfica nos revestimentos e consequente efeito na

deformabilidade da estrutura bem como no desempenho (MOTTA, 1991, p. 59).

Modificaes sofridas pelo asfalto, como oxidao e polimerizao, tornam as

misturas asflticas mais sensveis, principalmente a baixas temperaturas, j que estas misturas

so enrijecidas. Em regies de clima temperado comum encontrar-se pavimentos com

fissurao por retrao trmica e pavimentos com fissurao por fadiga induzida por

variaes de temperatura. As fissuras de retrao ocorrem em temperaturas muito baixas

(abaixo de 7 C negativos) ou, ento, quando ocorre grande queda de temperatura. J as

fissuras trmicas de fadiga ocorrem em temperaturas entre 7 C e 21 C (EPPS, 1997).

Em altas temperaturas podem ocorrer o descolamento e o envelhecimento do ligante.

Devido diminuio da viscosidade do ligante, este pode fluir ou exsudar, formando assim,

trilhas de roda ou escorregamentos da camada tratada, que podem ser acompanhados de

ruptura. Devido s altas temperaturas, os materiais tratados com ligantes betuminosos perdem

43


parte de sua capacidade de distribuio das cargas, em contrapartida, se tornam mais flexveis

(DNER, 1978).

2.4.2.2 Ao Prejudicial da gua

Segundo Papagiannakis e Masad (2008), existem trs fontes de gua nas camadas do

pavimento: o escoamento das guas subterrneas, a ao capilar, e a precipitao.

O escoamento das guas subterrneas um problema onde o lenol fretico atravessa

as camadas do pavimento, como no caso de terraplenagem em cortes. A drenagem atravs das

camadas do pavimento no pode acomodar o escoamento das guas subterrneas, portanto, o

lenol fretico deve ser rebaixado para alm das camadas do pavimento, atravs de trincheiras

longitudinais e drenos.

A ao capilar pode resultar em condies de saturao das camadas que esto logo

acima do lenol fretico. Presses capilares so o resultado da tenso superficial da gua nos

vazios interligados de subleitos finos. O aumento real capilar acima do lenol fretico pode

ser computado como inversamente proporcional ao dimetro efetivo de poros do solo

(PAPAGIANNAKIS e MASAD, 2008).

A principal fonte de gua nas camadas do pavimento a precipitao. As chuvas

podem ocasionar o umedecimento do subleito, tornando este menos resistente e mais flexvel,

o que acarreta maior fadiga dos materiais constituintes da estrutura. Quando o leito da estrada

formado por material expansivo, em presena de gua, este pode inchar e/ou retrair,

provocando deformaes na estrutura e podendo vir a romp-la (DNER, 1978).

J o umedecimento das camadas que constituem a estrutura do pavimento pode reduzir

suas caractersticas mecnicas, o atrito e a coeso, podendo tambm ocasionar o deslocamento

da pelcula do ligante (DNER, 1978).

Em um pavimento flexvel, as implicaes estruturais para uma camada de base

saturada esto demonstradas na Figura 8. Devido incompressibilidade da gua, a dissipao

das tenses com a profundidade impedida (como suposto pela teoria elstica linear),

prejudicando assim o subleito.

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Figura 8: Distribuio de tenses em uma camada de base.

Fonte: Adaptado de Papagiannakis e Masad, 2008.

O polimento dos agregados pelo trfego torna os revestimentos mais susceptveis

gua na derrapagem. Quando as superfcies esto molhadas, diminuem a resistncia

derrapagem. O acmulo de leo e resduos dos pneumticos tambm torna os pavimentos

escorregadios quando chove (MEDINA, 1997).

2.4.3 Modelos de Previso de Desempenho

Os modelos de previso de desempenho estimam a evoluo da condio do

pavimento ao longo do tempo, considerando geralmente fatores como idade, trfego, clima e

nmero estrutural. Os mesmos so utilizados pelos sistemas de gerncia de pavimentos como

ferramenta de auxlio na tomada de decises, como por exemplo, para a escolha de aes de

manuteno e reabilitao, para a determinao da data de interveno e para a seleo de

projetos prioritrios (BALBO, 2007).

Estes modelos de desempenho devem retratar, da melhor forma possvel, as condies

locais, uma vez que cada regio apresenta caractersticas distintas como trfego, clima,

capacidade de suporte do subleito, tipo de materiais empregados na construo, alm de

diferentes tcnicas e controles construtivos. Portanto, a deciso sobre qual modelo de previso

que ser utilizado pode definir o sucesso das atividades desenvolvidas pelos sistemas de

gerncia.

As aes de manuteno e reabilitao envolvem o uso de uma quantia considervel

de recursos financeiros que gasta periodicamente com a conservao dos pavimentos

45


rodovirios. Para utilizar com eficincia esses recursos, necessrio estimar as condies ou o

nvel de serventia futuro de diferentes trechos de pavimentos de uma rede viria, o que

destaca a importncia de modelos de previso de desempenho confiveis.

Os modelos de desempenho podem ser divididos em dois grupos principais, sendo eles

puramente empricos ou emprico-mecansticos. Gonalves (1999) comenta que modelos

empricos resultam da observao do desempenho de rodovias em servio, e so funes de

alguns poucos parmetros ou ndices que procuram caracterizar a estrutura do pavimento, o

trfego e o clima. Uma abordagem puramente emprica para previso do desempenho de

pavimentos baseada em observaes que no satisfazem as contribuies dos vrios fatores

influentes, restringindo assim seu uso, as condies para as quais foram desenvolvidas, onde

qualquer extrapolao desses limites podem resultar em interpretaes grosseiras.

Os modelos mecanstico-empricos tendem a ser mais confiveis, especialmente

quando se trata de aplic-los a condies de clima, trfego e materiais de construo

diferentes ou fora das faixas referentes aos trechos experimentais em que foram calibrados.

So constitudos por um modelo terico que procura explicar ou prever a deteriorao

da estrutura sob a repetio das cargas do trfego, baseando-se no comportamento mecnico

dos materiais das camadas e da prpria estrutura sob a ao das cargas dinmicas dos veculos

em movimento, e por funes de transferncia, que calibram o modelo terico de modo a que

este reproduza o desempenho real de pavimentos em servio.

Segundo Gonalves (1999), os modelos de previso de desempenho do tipo

mecanstico-empricos, consistem essencialmente da associao de trs componentes

fundamentais:

1. Um modelo mecnico para o clculo das respostas da estrutura do pavimento

passagem das cargas do trfego, respostas estas na forma de tenses, deformaes e

deflexes em toda estrutura;

2. Uma teoria que associe as respostas calculadas gerao e progresso de defeitos,

tais como trincas de fadiga nas camadas asflticas e cimentadas e deformaes

plsticas por acmulo de deformaes permanentes em todas as camadas;

46


3. Uma calibrao experimental, para adicionar os efeitos de fatores que no puderam

ser tratados de forma adequada ou explcita pelo modelo terico, onde se incluem

principalmente as variveis ambientais (clima, drenagem) e caractersticas especficas

do trfego.

Shahin (1994) afirma que, o grau de acurcia necessrio para um modelo de previso

de desempenho depende da funo na qual ele ser empregado. Por exemplo, modelos de

desempenho utilizados em anlises em nvel de projeto necessitam maior preciso do que

aqueles que sero empregados em anlises em nvel de gerenciamento.

2.4.3.1 Mtodo do Guia da AASHTO/2002

A AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials),

por meio dos estudos NCHRP 1-37A e 1-40D (National Cooperative Highway Research

Program), desenvolveu recentemente um novo guia de dimensionamento de pavimentos,

denominado AASHTO Design Guide/2002, que incorpora a anlise mecanstica para o

dimensionamento de pavimentos asflticos.

De acordo com Franco (2007), o dimensionamento mecanstico-emprico proposto

neste guia requer uma interao manual do projetista, ou seja, aps a seleo de uma estrutura

teste, o mtodo permite analisar detalhadamente se o dimensionamento est satisfazendo os

critrios de desempenho estabelecidos inicialmente. Caso a escolha no os satisfaa, novas

tentativas so realizadas at que os requisitos sejam atendidos. O desempenho do pavimento

asfltico medido em termos de deformao permanente (afundamento na trilha de roda),

trincamento por fadiga, trincamento trmico e nvel de irregularidade.

A figura 9 ilustra o fluxograma do processo de dimensionamento desenvolvido pela

AASHTO. (FRANCO, 2007).

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Figura 9: Fluxograma do processo de dimensionamento do Guia da AASTHO/2002.

Fonte: Franco, 2007.

O programa desenvolvido pela AASHTO chama-se Mechanistic Empirical Pavement

Design Guide (M-EPDG). A tela do programa, apresentada na figura 10, resume os dados de

entrada (Inputs) que precisam ser inseridos para obteno dos resultados (Results).

Figura 10: Tela do software M-EPDG da AASHTO.

Fonte: Franco, 2007.

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Segundo Franco (2007, p. 13) em estudos utilizando esta metodologia, uma anlise

para projeto deve considerar como critrio mnimo os seguintes parmetros:

Configuraes de rodas mltiplas com diferentes nveis de carregamento;

Variaes sazonais das propriedades dos materiais;

Comportamento no linear dos materiais no-estabilizados;

Confiabilidade do projeto (preferencialmente).

Dois tipos de anlise para determinar a resposta do pavimento asfltico foram

implementadas no Guia de Projeto da AASHTO. Nos casos em que todos os materiais da

estrutura podem ser considerados de comportamento elstico linear, a teoria elstica de

multicamadas de Burmister utilizada. Nos casos em que o comportamento tenso-

deformao de algum material for considerado elstico no linear, um procedimento no

linear, por elementos finitos, utilizado para a determinao das tenses, deformaes e

deslocamentos.

De acordo com Balbo (2007, p. 394), o Guia de Projeto da AASHTO o mais

moderno critrio disponvel na atualidade, com abordagem francamente emprico-

mecanicista, trazendo muito avano comparado aos outros mtodos j existentes. Sua maior

novidade o emprego de uma abordagem de dano incremental, permitindo a variao de

inmeros parmetros de projeto ao longo do perodo de anlises.

Os efeitos do clima so avaliados em termos de variaes sazonais em mdulos

de resilincia dos materiais, na ocorrncia de fiss

tcc jeancarlo ribas

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