trilha de roda em pavimento rígido?

Transcrição

V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS
DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS
TRILHA-DE-RODA EM PAVIMENTO RÍGIDO?
ENGO LUIZ CARLOS GROSSI
Grossi Consultoria e Engenharia Ltda.
ENGº LAURÊNIO PEREIRA DA SILVA
CPA Engenharia e Tecnologia Ltda.
RESUMO
Este trabalho retrata um fato incomum no campo da pavimentação rígida. Não tem o propósito,
obviamente, de sugerir, diante da situação inusitada, que se aborde a questão como
preocupante para rodovias do gênero, já que é inimaginável essa ocorrência em condições
normais, não se conhecendo até agora, salvo grande engano, caso similar.
Portanto, o objetivo é mostrar pura e simplesmente uma curiosidade, uma peculiaridade
acontecida, conseqüente de uma solicitação extraordinária do pavimento.
Trata-se de um segmento viário interno de uma mineradora, na região metropolitana de Belo
Horizonte (MG), cuja extensão do trecho rígido é de apenas 270 m, em faixa única, dotado de
acostamento também rígido, placas de concreto de 5,00 m x 3,70 m e 0,20 m de espessura,
sendo o tráfego solicitante canalizado, constituído pela passagem de 3 caminhões do tipo 3C
por minuto, carregados de minério, 24 horas por dia, ou seja, 4.320 veículos/dia (tráfego muito
pesado).
Do trabalho consta um relato minucioso da inspeção feita no pavimento, com identificação dos
defeitos e suas causas prováveis, chamando a atenção para o efeito destrutivo sobre o
pavimento, provocado pela mudança de operação da via, pelo excesso de carga por eixo, falha
de drenagem e, em destaque, pelo efeito abrasivo de monta inesperada, acarretado pelo
derramamento excessivo de minério de ferro e presença de água sobre a pista, sob a ação dos
pneumáticos. Originou-se, então, acentuado desgaste superficial e, em alguns pontos, o
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RECIFE – PE - BRASIL● 5-7 DE JULHO DE 2006
impensável afundamento da trilha-de-roda até a seção média das placas, deixando barras de
transferência expostas.
Na parte conclusiva do trabalho é proposta uma solução radical para recuperação do trecho de
concreto e, ao final dele, é apresentado um documentário fotográfico que atesta o ocorrido.
1 – INTRODUÇÃO
Trata-se de um segmento viário privado dentro de área de transporte de mineração, ligando
duas minas, localizado nas proximidades da BR 040, na região metropolitana de Belo
Horizonte/MG. O segmento é de aproximadamente 4,5 km, sendo 4,25 km em Concreto
Betuminoso e 270 m em Concreto de Cimento Portland.
O Brasil é muito carente de informações sobre vida útil, vida de serviço, custos de manutenção
e restauração, dados esses da mais alta valia para projeções de vida e de custos de pavimentos.
O subtrecho de pavimento rígido em questão não esconde de seus usuários as suas
irregularidades superficiais, fissuras transversais, fissuras longitudinais, placas com quebras
diversas, desgaste superficial acentuado (de conseqüência inesperada), além de outros defeitos.
Antes de se proceder ao inventário dos defeitos, foram tomadas as seguintes medidas:
9 Reconhecimento in loco, de modo a identificar o trecho e decidir quanto ao tipo de
inspeção a ser feita;
9 Planejamento da execução da inspeção, que constou de cronograma de trabalho,
estabelecimento do dimensionamento da equipe de inspeção e da amostragem;
9 Reuniões com os responsáveis pela operação da via, para que fossem garantidas a
segurança da equipe de inspeção e a menor interferência possível no escoamento do tráfego;
9
Definição do material necessário à condução dos serviços.
2 – DA INSPEÇÃO REALIZADA
Em outubro de 2005 foi feita uma inspeção no pavimento rígido do subtrecho precitado,
objetivando um estudo da avaliação de suas condições. Esta inspeção em toda a sua extensão
baseou-se em metodologia constante do Manual de Pavimentos Rígidos do DNIT, volume 3
[1], no Transportation Research Board (COPES – Portland Cement Concrete Pavement
Evaluation System) [2] e em diretrizes da ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland.
A pequena extensão do subtrecho facilitou o mapeamento dos defeitos, sendo o pavimento
composto por 54 placas, uma faixa de tráfego, cujo projeto geométrico indica modulação de
placas de concreto simples de 5,00 m de comprimento por 3,80 m de largura e 0,20 m de
espessura, acostamento de concreto variando de 2,00 m (estaca 186 + 18,829 a 193 + 7,914) a
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2,50 m (estaca 179 + 5,698 a 184 + 2,60) de largura, barras de transferência nas juntas
transversais e barras de ligação na junta longitudinal entre as placas e o acostamento de
concreto.
O critério de inspeção foi placa por placa, ou seja, por amostragem total, propiciando
parâmetros confiáveis para a definição segura da política de recuperação e para o cálculo dos
quantitativos de materiais. Um amplo documentário fotográfico serviu de subsídio adicional
para a identificação e análise das ocorrências.
Observação: Para efeito do cálculo do ICP, englobam-se as fissuras transversais, longitudinais
e diagonais, adotando-se o seguinte critério de contagem: uma vez identificado o grau de
severidade, o defeito é mostrado relativamente àquela placa. Se ocorrem duas fissuras com
grau médio de severidade, a placa é registrada como tendo uma fissura de alto grau de
severidade.
Tendo em vista que a avaliação da condição estrutural de um pavimento é calcada em dados
levantados na inspeção, faz-se mister que tais dados sejam claros, corretos, precisamente
catalogados e que encerrem em si o maior número de informações possível.
A Ficha de Inspeção permite ao responsável pelo levantamento o lançamento de qualquer tipo
de informação (observações, croquis, etc.) que facilite a avaliação. A análise e posterior
compilação dos dados de campo permitiram quantificar e qualificar os defeitos ocorridos.
Nessa fase do trabalho, foi possível discriminar os defeitos de acordo com sua severidade,
conforme a terminologia das normas brasileiras pertinentes.
O estabelecimento de modelos de avaliação de desempenho dos pavimentos rígidos requer
procedimentos particulares, sendo de grande importância, para fins de serviços de engenharia,
a elaboração de um cadastro detalhado da ocorrência de defeitos.
Neste trabalho é apresentada a determinação do Índice de Condição do Pavimento (ICP),
baseada em metodologia desenvolvida pelo U. S. Army Construction Engineering Research
Laboratory (CERL).
3 - DOS DEFEITOS
O levantamento dos defeitos existentes no pavimento rígido é atividade fundamental na
avaliação de sua condição global (estrutural e funcional). Os tipos de defeitos e suas causas
prováveis influem na escolha da técnica mais adequada de reabilitação. Portanto, para que se
possa proceder à avaliação das condições globais do pavimento, tal levantamento deverá
possibilitar a identificação e quantificação dos diversos tipos de defeitos e seus respectivos
graus de severidade, a determinação das técnicas de reabilitação recomendáveis e a definição
de ensaios complementares para a elaboração do projeto de reabilitação.
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Para melhor compreensão e análise do problema, segue uma classificação dos principais
defeitos observados durante a inspeção no subtrecho de pavimento rígido do segmento viário
anteriormente referido, assim como sua definição, causas prováveis e graus de severidade.
3.1 - Fissuras transversais
São fissuras que fazem ângulo de aproximadamente 90º com o eixo central do pavimento e se
propagam em toda a profundidade da placa de concreto. Podem se dar numa posição
intermediária da placa ou nas proximidades da junta transversal.
Causas prováveis: retração volumétrica do concreto (retração hidráulica ou por secagem),
atraso na execução das juntas, profundidade insuficiente do corte das juntas, falha de colocação
do sistema de transferência de cargas nas juntas transversais e cura deficiente do concreto
(antes da abertura ao tráfego), subdimensionamento da espessura aliado a solicitações de
cargas pesadas não previstas (após abertura ao tráfego), entre outras que não se aplicam no
caso.
Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se as fissuras têm pouca abertura,
sem esborcinamentos ou degraus, com tratamento em boas condições (grau baixo); com
esborcinamentos e degraus dentro de certos limites, tratadas ou não (grau médio); com abertura
considerável, sem tratamento, ou com degraus e esborcinamentos apreciáveis, tratadas ou não
(grau alto).
3.2 – Fissuras longitudinais
São fissuras aproximadamente paralelas ao eixo central do pavimento, atingindo também toda
a espessura da placa.
Causas prováveis: perda de suporte da fundação (assentamento) por deficiência de
compactação ou da drenagem (antes da abertura ao tráfego), subdimensionamento da
espessura aliado a solicitações de cargas não previstas e à fadiga acelerada do concreto por
falha da fundação (perda de material de suporte), entre outras fora de cogitação para o caso.
Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se as fissuras têm pouca abertura,
sem esborcinamentos ou degraus, com tratamento em boas condições (grau baixo); com
esborcinamentos e degraus dentro de certos limites, tratadas ou não (grau médio); com abertura
considerável, sem tratamento, ou com degraus e esborcinamentos apreciáveis, tratadas ou não
(grau alto).
3.3 - Fissuras de canto
São fissuras que ocorrem no canto das placas, nas proximidades do encontro da junta
transversal com a junta longitudinal ou com a borda da placa, em toda a sua profundidade. Este
defeito não deve ser confundido com quebras de canto, que são quebras em cunha nos cantos
das placas, as quais não atingem toda a sua espessura.
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Causas prováveis: falha localizada da fundação, falha do sistema de transferência de carga
através da junta (antes da abertura ao tráfego) e solicitações de cargas pesadas não previstas
combinadas com as causa anteriores (após liberação ao tráfego).
Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se a área compreendida entre a
fissura de canto e as juntas não está fissurada e a fissura tem baixo grau de severidade (grau
baixo); se a área compreendida entre a fissura de canto e as juntas está medianamente fissurada
e a fissura tem médio grau de severidade (grau médio); se a área compreendida entre a fissura
de canto e as juntas está totalmente fissurada e a fissura tem alto grau de severidade (grau alto).
3.4 - Esborcinamento de juntas
Significa a quebra ou fragmentação das bordas das juntas. O esborcinamento usualmente não
atinge toda a espessura da placa, mas se estende até a junta interceptando-a segundo um
ângulo.
Causas prováveis: tensões excessivas na região da junta, causadas por infiltração de material
incompressível e subseqüente expansão da junta, concreto inadequado ou enfraquecido na
junta (devido a mau acabamento por vibração – “brocas” – ao enfraquecimento da argamassa
superficial por acabamento excessivo, com adição inconveniente de água), falha do sistema de
transferência de carga (antes da abertura ao tráfego) e repetições excessivas de cargas pesadas
não previstas (após abertura ao tráfego).
Graus de severidade: baixo, médio ou alto, definidos em função das partes esborcinadas, se
estão ausentes ou se apresentam firmes ou soltas, da largura e do comprimento do
esborcinamento ou lasqueamento.
3.5 - Fissuras profundas e generalizadas
De uma maneira geral, são fissuras bem abertas, de comprimento variável (maior que 1m) e de
ocorrência aleatória, apresentando as bordas esborcinadas.
Causa provável: falha do pavimento como camada estrutural.
Graus de severidade: não são definidos, sendo a placa considerada destruída.
3.6 - Escamação e desgaste superficial do concreto
Caracterizam-se pelo deslocamento de argamassa superficial, expondo os agregados (desgaste
superficial), e posterior descolamento do agregado graúdo (escamação), abrangendo áreas nem
sempre bem definidas, mas que no caso em questão foi generalizado.
Causas prováveis: a priori poderia ser acabamento superficial excessivo da placa de concreto,
com adição inconveniente de água e conseqüente enfraquecimento da argamassa superficial, ou
concreto com alto teor de argamassa. Entretanto, neste caso particular, ficou patente o
efeito abrasivo provocado pela ação conjunta do passar dos pneumáticos sobre o minério
de ferro derramado na pista pelos caminhões, com a agravante da caracterização de
tráfego canalizado em faixa única e da constante presença de água sobre a superfície,
trazendo como conseqüência um fato raríssimo em pavimentação rígida, ou seja,
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formação de trilha-de-roda acentuada, situação não prevista em literaturas técnicas
nacionais e internacionais sobre o assunto.
Cumpre salientar que houve uma mudança operacional da via, de grande influência sobre o seu
comportamento, sem que a empresa projetista tivesse sido colocada a par dessa situação.
Graus de severidade: não se definem graus de severidade para desgaste superficial. Quanto à
escamação, os graus de severidade baixo, médio e alto são função da porcentagem de área
afetada da placa, cujos limites devem ser especificados de acordo com a metodologia a ser
adotada. Para o cálculo do ICP, o bom senso manda catalogar a inusitada conseqüência
deste tipo de defeito como se fossem assentamentos de alto grau de severidade.
3.7 - Escalonamento ou degrau nas juntas ou fissuras
É o desnivelamento vertical entre placas adjacentes, nas juntas ou fissuras, criando uma
deformação semelhante a um pequeno degrau na superfície do pavimento. Quando se trata de
junta longitudinal, é o desnível entre duas faixas de tráfego, considerado na junta longitudinal.
Acontece também no encontro de pavimento rígido com flexível (ocorrência detectada).
Causas prováveis: falta do sistema de transferência de cargas na junta, assentamento de uma
das placas contíguas por variação ou deficiência do suporte da fundação na região da junta,
bombeamento de finos do subleito. Especificamente no que toca às juntas longitudinais, é
causado por tráfego pesado acima do previsto e assentamento da fundação por razões já
citadas. No encontro entre pavimento rígido e flexível é causado normalmente por
inobservância de projeto quanto ao detalhamento de uma junta especial de encontro adequada.
No encontro transversal do pavimento rígido com o flexível, o detalhe da junta de transição
pode ser ligeiramente modificado para minimizar o problema, nunca o eliminando totalmente,
apenas espaçando mais a manutenção. Este inconveniente entre pavimento rígido e flexível
sempre vai existir.
Graus de severidade: Não se definem graus de severidade para escalonamentos em junta
longitudinal. Para os escalonamentos em junta transversal, os graus de severidade baixo, médio
e alto são determinados em função do valor do desnível na junta, cujos limites deverão estar de
acordo com a metodologia aplicada. Nos encontros entre pavimentos rígido e flexível, os graus
de severidade são determinados de acordo com o desnível observado.
3.8 - Placas divididas
São placas com quebras ou fissuras generalizadas, ficando divididas em mais de quatro
pedaços.
Causas prováveis: ocorrência dos defeitos precitados.
Graus de severidade: os graus baixo, médio e alto são função da severidade da maioria das
fissuras ocorridas e do número de pedaços em que a placa está dividida, definido de acordo
com a metodologia adotada.
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3.9 - Defeito de selagem das juntas
É a deterioração ou ausência do material de vedação das juntas.
Causas prováveis: ocorre por má aplicação do selante, em momento impróprio, material
selante de má qualidade, juntas sem a devida limpeza para receber a selagem.
Graus de severidade: o grau de severidade é baixo quando o selante tem um mínimo de
defeitos, em áreas localizadas; o grau é médio quando o selante apresenta condições razoáveis
em todo o trecho, com um mínimo de defeitos localizados; o grau é alto quando há ausência
total de material selante (fato observado), ou na situação em que o selante está em más
condições e necessita de substituição imediata.
3.10 - Fissuras diagonais
São similares às fissuras de canto, com a diferença que a fratura tem início a uma distância
superior a 1,80 m da junção entre a junta transversal e a longitudinal ou borda livre da placa de
concreto.
Causas prováveis e graus de severidade: seguem o mesmo que foi descrito para as fissuras
transversais.
3.11 - Desnível pavimento rígido – pavimento flexível
É a ocorrência de degrau entre o pavimento rígido e o flexível, no encontro longitudinal entre
eles.
Causas prováveis: deficiência de suporte ou assentamento das camadas de fundação do
pavimento flexível, principalmente por solicitação de tráfego na borda do pavimento. Se esta
situação não for prevista em projeto, com adoção de junta de transição (ou de encontro)
adequada, esse defeito torna-se comum.
Graus de severidade: os graus baixo, médio e alto são função de valores-limites especificados
na metodologia adotada.
No caso em questão, não foi detectado tráfego na borda nem cruzamento de veículo do rígido
para o flexível, ou vice-versa, no sentido longitudinal. Por essa razão, a junta de encontro ora
constante de projeto é opcional, pois a ocorrência passaria a se dar somente por assentamento
da fundação do pavimento flexível devido a infiltração de água.
De posse dos dados do levantamento e procedidos os cálculos, o resultado final e respectivo
conceito do trecho estão anexados neste trabalho.
4 – DO CÁLCULO DO ICP – ÍNDICE DE CONDIÇÃO DO PAVIMENTO
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O cálculo do ICP é um método de avaliação objetiva, muito difundido no meio técnico
internacional, fundamentado nas informações de campo. Entretanto, como é preconizado no
próprio método, cabe ao avaliador analisar todas as informações fornecidas pela inspeção
visual, podendo ele discordar do conceito atribuído à amostra estudada, em função do
ICP calculado, atribuindo-lhe novo conceito, desde que devidamente consubstanciado.
Com base nessa premissa, faz-se a seguir observações quanto ao conceito dado ao segmento
viário em pavimento rígido inspecionado e sua metodologia de reabilitação:
O conceito RUIM atribuído ao segmento em questão (ICP calculado igual a 34) condiz com a
densidade de defeitos observados, a maioria grave, e o número previsto de demolição de
placas. A análise da densidade de demolição mostra que, mesmo adotando-se métodos que
envolvam cuidados especiais na remoção das placas arruinadas, é considerável o risco de
prejudicar a estabilidade das placas recuperáveis contíguas e do acostamento, podendo algumas
delas ser também demolidas. Ademais, o dimensionamento para as condições atuais de
carregamento mostra alteração substancial na espessura das placas.
5 – DA SÍNTESE DA CONCEITUAÇÃO DO PROBLEMA
Além da consideração que se deve dar à condição estrutural da camada existente de
pavimento, é necessário enfocar algumas outras variáveis, quando se encara a questão da sua
deterioração crítica, quer dizer, o momento a partir do qual ela passa a exigir uma recuperação
- seja por reforço, seja por reconstrução.
O tráfego solicitante representa o processo mecânico através do qual se produzem tensões e
deformações na estrutura existente; os fatores ambientais, como a chuva e o sol (molhagem e
secagem), traduzem-se em tensões derivadas das mudanças volumétricas e, às vezes, de
determinadas reações químicas. A falta de uniformidade dos materiais da fundação traz, por
seu turno, condições de suporte extremamente diferentes das condições teóricas de cálculo.
A conjugação dos efeitos dessas variáveis é que determina o grau de deterioração e,
conseqüentemente, de necessidade de reconstrução. Ao lado delas, outros critérios têm pesos
específicos relativos, como, por exemplo, a segurança, a economia, a viabilidade, a
manutenção. Face ao pequeno ou nulo conhecimento deles em nosso meio, torna-se difícil
determinar tais pesos e a sua interdependência relativa, o que conduz a uma situação na qual a
solução procurada será função, unicamente, da experiência acumulada internacionalmente, seja
através de estudos teóricos, seja por intermédio da análise de dados obtidos experimentalmente
em ensaios de laboratório e projetos em verdadeira grandeza.
A camada de concreto deve apresentar, para preencher completamente a sua função, as
seguintes características:
9 resistência individual às tensões, sejam as derivadas do tráfego, das mudanças
volumétricas, ou do empenamento das placas de concreto;
9 superfície plana, desempenada, e que ofereça segurança e conforto ao usuário;
9 durabilidade e pequena necessidade de manutenção ao longo do tempo de utilização;
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9 viabilidade técnica e econômica.
6 – DA DECISÃO SOBRE A RECUPERAÇÃO DO PAVIMENTO
Os tipos de defeitos encontrados foram devidamente identificados, compilados e classificados
de acordo com a sua severidade, originando a seguinte sistemática de reabilitação, em função
da análise da gravidade dos defeitos observados.
Adotou-se o seguinte critério para definição de demolição de placas:
9 Placa dividida;
9
Placa defeituosa, cuja área a ser recuperada ultrapassa dois terços da área total da
placa;
As placas defeituosas, consideradas recuperáveis, perfazem o total de 16 (29,6 %), mas que
certamente será reduzido para um máximo de 9 (16,7 %), visto que pelo menos 7 delas serão
afetadas pela demolição das placas contíguas, salvo demolição bastante cuidadosa, e, portanto,
acabarão sendo também demolidas. Ademais, tendo em vista a falha de drenagem, constatada
durante a extração de corpos-de-prova pela presença de água entre a camada de concreto
simples e a sub-base de concreto rolado, fez com que, lançando-se mão das prerrogativas já
explicitadas anteriormente, se classificasse o estado geral do pavimento rígido como MUITO
RUIM.
Conclui-se, pois, que a medida mais segura para a reabilitação do pavimento é descartar
a recuperação localizada, devendo se optar, por conseguinte, pela demolição total e
reconstrução do pavimento rígido.
Não se esquecendo ainda dos problemas de drenagem, é importante repisar que a verificação
do dimensionamento para o tráfego atual elevou a espessura da camada de concreto simples
para 24 cm, o que vai ao encontro do que foi dito para a solução de reabilitação. Por
retroanálise, mantendo-se a espessura de 20 cm para os mesmos 4.320 veículos/dia atuais,
estimou-se a expectativa de vida de um pavimento novo em um ano e meio, podendo a vida útil
se estender um pouco mais, talvez uns dois anos e meio. É exatamente isso que o pavimento
existente está nos mostrando.
Não há restrições quanto ao projeto geométrico original de distribuição das placas e às
especificações dos concretos simples e rolado, cujas características exigidas de resistência
mecânica foram comprovadas pelos resultados dos ensaios dos corpos-de-prova extraídos
(fck,est = 40,1 MPa para o concreto simples e fck,est = 7,3 MPa para o concreto rolado). Portanto,
o mau desempenho do pavimento como camada estrutural é basicamente devido ao
subdimensionamento da espessura para a realidade atual de tráfego, aliado, e
principalmente, aos problemas de fundação ocorridos antes da solicitação de tráfego,
acarretando defeitos graves no pavimento de concreto simples antes mesmo de sua
liberação, conforme consta em relatório da própria MBR. Cumpre reforçar que a
questão da drenagem deve ser revista, mormente junto ao lavador, de modo a impedir
que a água se infiltre nas camadas subjacentes do pavimento, e que o novo pavimento a
ser construído receba um revestimento especial antiabrasivo, à base de agregados
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metálicos, com espessura mínima de 2,5 cm, pelo menos sobre a região das trilhas-deroda. Conforme decidido em reunião, e por sugestão da mineradora, o revestimento
antiabrasivo poderá ser constituído alternativamente por placas metálicas sobre as
trilhas-de-roda, a serem projetadas por ela.
No que toca às juntas projetadas, conforme já mencionado, o detalhamento da junta transversal
de encontro com o pavimento flexível deverá sofrer ligeira modificação para seu melhor
desempenho, fruto de experiências vividas, devendo constar do novo projeto. Para a mesma
finalidade de se evitar degrau entre os dois tipos de pavimento, o encontro longitudinal entre
eles deverá receber tratamento similar, também já dito, devendo ser apresentada uma opção de
junta longitudinal de encontro, que se assemelha com a transversal precitada.
Para a manutenção do novo pavimento, além dos cuidados com a drenagem, é primordial
que sua superfície receba limpeza constante, não se permitindo que o minério que caia
dos caminhões fique depositado sobre ela por muito tempo e, pela ação do tráfego, o
processo abrasivo volte a se repetir, mesmo com todas as precauções executivas a serem
tomadas. Deverá ser feita também uma inspeção anual no pavimento para verificação da
eficiência da selagem das juntas.
7 – DO DOCUMENTÁRIO FOTOGRÁFICO
O documentário fotográfico que segue anexado evidencia apenas a peculiaridade da formação
de trilha de roda nas placas de concreto, posto que é um acontecimento marcante e totalmente
imprevisto, já que os demais defeitos, por mais graves que sejam, são familiares ao meio
técnico. Não se comentou sob selagem de juntas, pois sua ausência é total, como se observa
pelas fotos. Nota-se também que o desgaste superficial pelo efeito abrasivo do minério de ferro
sob ação dos pneumáticos dos veículos é generalizado, assim como a sujeira do pavimento pelo
minério que cai dos caminhões. O documentário segue assim legendado:
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Figura 1: Placas totalmente destruídas junto à saída do lavador; trilhas-de-roda bastante
acentuadas
Figura 2: Entrada do lavador; trilhas-de-roda bem definidas e profundas (região de muito
arrasto devido à freada e aceleração dos caminhões); empoçamentos.
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Figura 3: Vista mais próxima do lavador; a água acumulada tem de ser drenada para fora da
pista e o minério derramado receber limpeza constante.
Figura 4: Detalhe da trilha-de-roda com empoçamentos na entrada do lavador.
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Figura 5: Outra visão detalhada da gravíssima situação na saída do lavador.
Figura 6: Quebra de placa, empoçamento e aprofundamento da trilha-de-roda, deixando barra
de transferência à mostra.
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Figura 7: Detalhe da figura anterior, com quebra de placa, empoçamento e aprofundamento da
trilha-de-roda, deixando barra de transferência à mostra.
8 – DA VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO RÍGIDO
8.1 – Introdução
MÉTODO ADOTADO: Portland Cement Association de 1984 (PCA/84 - Thickness Design
for Concrete Highway and Street Pavements – Canadian Edition),
transcrito em PITTA, Márcio R. – Dimensionamento de Pavimentos
Rodoviários e Urbanos de Concreto pelo Método da PCA/1984 – ET97 – ABCP – 2ª edição – São Paulo (SP) – novembro de 1996 [3],
que analisa os danos por fadiga do concreto e por erosão da fundação.
A Portland Cement Association (PCA) dos EUA desenvolveu um método de dimensionamento
de pavimentos rígidos que agrega progressos e experiência obtidos nas duas últimas décadas
nas áreas de cálculo de tensões, projeto geométrico, construção e gerência desse tipo de
pavimento. Aplica-se a qualquer tipo de pavimento de concreto, exceto os estruturalmente
armados, e usa um modelo de análise estrutural por elementos finitos. É um processo novo que
considera o tipo e grau de transferência de carga nas juntas transversais; os efeitos da
existência ou não de proteção de borda (proteção por meio de acostamentos de concreto); a
contribuição estrutural das sub-bases de concreto rolado ou concreto pobre; a ação dos eixos
tandem triplos; e introduz o modelo de ruína por erosão da fundação do pavimento, incluindo,
como conseqüência, o modelo de ruína por formação de degraus ou escalonamento nas juntas
transversais, usando simultaneamente com o modelo tradicional de fadiga. O sistema permite
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combinar facilmente diferentes elementos de projeto, proporcionando a análise acelerada de
várias soluções alternativas.
8.2 - Dados
8.2.1 - Fundação
Índice de Suporte Califórnia (ISC) do subleito: 10 % ⇒ ksubl = 49 MPa/m (informação do
Interessado)
8.2.2 – Tráfego
Segundo a mineradora, a freqüência do tráfego solicitante durante o período de circulação de
24 horas é de 3 veículos por minuto. Portanto, são 4320 solicitações diárias do veículo-tipo,
caminhão trucado tipo 3C, sem considerar acréscimo no período de projeto.
Como não há disponibilidade de dados precisos sobre freqüência de cargas por eixo, será
adotado o processo da carga máxima por tipo de eixo.
a) Cálculo do número N
Período de projeto: 20 anos
Logo, tem-se:
N3C = 4320 x 20 x 365 = 31.536.000 caminhões (≅ 3,2 x 107).
b) Solicitações de eixos no período de projeto
Caminhão tipo 3C (FE = 2):
NE3C = 63.072.000 eixos (6,3 x 107);
Eixos simples de 10 tf (NES)
NES = 31.536.000 eixos.
Eixos tandem duplos de 29 tf (NETD)
NETD = 31.536.000 eixos.
OBS.: 1) O método da PCA trata de solicitações de eixos do tráfego real, e não de solicitações
de eixo-padrão;
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2) Coeficiente de segurança para as cargas igual a 1,0 (devido a dados reais de medição da
balança da mineradora, tomado o valor máximo do carregamento).
8.3 – Concreto
9
Resistência característica à tração na flexão (fctM, k) = 4,5 MPa;
9
Sub-base de concreto rolado com 10 cm de espessura, com fck, 7 = 5 MPa, ou fctM, k28 = 1,5
MPa.
8.4 - Outros
O segmento de pista do pavimento rígido é constituído por faixa única de tráfego, com borda
protegida (acostamento de concreto ligado), com juntas transversais dotadas de barras de
transferência.
8.5 - Cálculos
Cálculo da espessura efetiva (he)
Com sub-base de concreto rolado de 10 cm de espessura
Logo, o coeficiente de recalque do sistema sub-leito/sub-base (ksist) será:
ksist = 144 MPa/m
Aplicando o método preconizado, chega-se com segurança à espessura de 24 cm, com 0 % de
danos por fadiga do concreto e 95,6 % de danos por erosão da fundação.
Assim,
he = 24 cm
Na hipótese de não haver borda protegida (sem acostamento de concreto), a espessura seria 32
cm.
8.6 – Conclusão
O dimensionamento original que definiu a estrutura de pavimentação rígida adotada está
correto, pois foi feito baseado em dados fornecidos pela mineradora na época, diferentes dos
atuais, os quais indicavam 3 veículos por minuto em 10 horas de pico e 1 veículo por
minuto nas outras 14 horas. Assim, tinha-se um total de 2.640 veículos/dia, considerado o
veículo-tipo 2S2, com um eixo simples de rodagem simples dianteiro, um eixo simples de
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rodagem dupla intermediário e um eixo tandem duplo traseiro, o que amenizava a distribuição
de carga por eixo.
Atualmente, com a mudança de operação da via, passando, segundo novos dados da
mineradora, para 3 veículos por minuto em todo o período de 24 horas, ou seja, 4320
veículos/dia, e principalmente com a mudança do veículo-tipo para o caminhão trucado
(tipo 3C), dotado de um eixo simples dianteiro de rodagem simples e um tandem duplo
traseiro, a situação de solicitação se agravou. Tomando o valor máximo do carregamento
medido na balança, conforme acordado com a mineradora, o dimensionamento para as
condições atuais foi feito para 10 t no eixo simples e 29 t no eixo tandem duplo,
correspondendo ao peso bruto total de 39 t (27 t de carga líquida + 12 t de tara do caminhão).
Portanto, para a realidade de hoje, o pavimento rígido em questão está subdimensionado,
com deficiência de 4 cm na camada de concreto simples.
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] DNIT – Manual de Pavimentos Rígidos – “Reabilitação de Pavimentos
volume 3, págs. 2 a 15 – Rio de Janeiro, 1992.
Rígidos” –
[2] DARTER, M. I. et al – Portland Cement Concrete Pavement Evaluation System – COPES
– “Highway Pavement Distress Identification Guide” - pág. 65 – Transportation
Research Board – Washington D. C. – setembro de 1985.
[3] PITTA, M. R. – Dimensionamento de Pavimentos Rodoviários e Urbanos de Concreto
pelo Método da PCA/84 – ET-97 – Associação Brasileira de Cimento Portland –
ABCP – São Paulo – novembro de 1996.
Trabalho V-029

trilha de roda em pavimento rígido?

Transcrição

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