análise do controle construtivo de um pavimento

44ª RAPv - REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO
E
18ºENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO
RODOVIÁRIA
Foz do Iguaçu, PR - 18 a 21 de agosto de 2015
ANÁLISE DO CONTROLE CONSTRUTIVO DE UM TRECHO DE PAVIMENTO
SEMIRRÍGIDO POR DEFLEXÃO
1
Willian Renan de Araújo Salviano ; Laura Maria Goretti da Motta2
RESUMO
No presente trabalho apresenta-se a análise do controle construtivo realizado por ensaios tradicionais e por deflexão,
empregando os dados coletados para Construção do trecho “C” do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. Os dados
deflectométricos (Deflexões máximas D0), utilizados para liberação da pista, foram obtidos com Viga Benkelman
durante a fase de construção e foram analisados para cada camada construída. O levantamento das bacias
deflectométricas foi feito com FWD somente após a conclusão do revestimento, e utilizou-se o programa BAKFAA na
obtenção dos módulos elásticos retroanalisados das camadas do pavimento. A determinação da estimativa de vida útil
do pavimento foi obtida por análises iterativas com o programa ELSYM5 e foi feita a estimativa da vida útil deste
segmento levando em conta os critérios mecanístico-empírico adotados no projeto, sem se discutir estes parâmetros do
projeto. Conclui-se que o controle construtivo por deflexão é muito importante e que o segmento vai ter a vida útil
projetada, desde que os critérios de projeto adotados sejam válidos.
PALAVRAS-CHAVE: Controle construtivo – Deflectometria – Viga Benkelman – FWD
ABSTRACT
In this paper a research program employing of the data collected a segment "C" of Anel Metropolitano of Rio de
Janeiro. The deflectometrics data (maximum deflection D0) used to controls of layers was obtained with Benkelman
beam during the construction phase. Already lifting of deflectometrics basins was determined using the FWD, used in
the BAKFAA program to obtain the back calculation modulus of the pavement layers. The estimated life cycle of the
pavement was obtained through iterative analysis of ELSYM5 program using the back modules. Based on the results
obtained using the criteria of the designer, it could be concluded that the structure valuated should present an
appropriate behavior, with a useful life in the original design, since the traffic is the project and the design criteria are
valid.
KEY WORDS: Control - Deflectometric - Benkelman Beam - FWD
1
Engenheiro Civil, MSc, [email protected]
2
Engenheira Civil, DSc, Professora COPPE/UFRJ, [email protected]
INTRODUÇÃO
O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro constitui um anel viário de contorno da região
metropolitana da cidade do Rio de Janeiro, interligando várias rodovias federais de acesso ao centro
da cidade. Foi um projeto de especial interesse para o estado e para a região Sudeste como um todo.
Sua construção visou desafogar as vias de acesso à Região Metropolitana, aumentando a
acessibilidade desta área e diminuindo significativamente os gastos operacionais e tempo de viagem
dos veículos que transitam na região. Também visou o desenvolvimento apropriado do Porto de
Itaguaí, fortemente prejudicado pelas precárias condições de seu acesso rodoviário, um dos
principais fatores que inibiam o seu desenvolvimento.
O Arco Metropolitano teve o segmento C dividido em 4 lotes para fim de licitação, neste trabalhou
limitou-se a análise a um dos lotes, somente pelo volume de dados gerado e por ser este um
segmento em andamento bem avançado à época do início deste trabalho, com dados de todas as
camadas já disponíveis.
O elevado volume de tráfego, a caracterização resiliente de alguns dos materiais de pavimentação
empregado, o rigoroso controle tecnológico efetuado durante a execução da obra gerando uma
grande quantidade de dados justifica o interesse pelo presente trabalho. Os autores esperam assim,
poder dar uma contribuição para melhoria da sistemática de projeto e execução de pavimentos, e
previsão do desempenho, no Arco Metropolitano do Rio de Janeiro.
CONCEITUAÇÃO
Pavimento é uma estrutura não perene, composta por camadas sobrepostas de diferentes materiais
compactados a partir do subleito do corpo estradal, adequada para atender estrutural e
operacionalmente ao tráfego, de maneira durável e ao mínimo custo possível, considerando os
diferentes horizontes para serviços de manutenção corretiva, preventiva e de reabilitação (BALBO,
2007).
A filosofia de um pavimento, ou seja, a razão de sua concepção, de forma resumida é resultado de
uma análise mecanística, tem como objetivo a compatibilização dos níveis de tensão, deformação e
deflexão gerados pelo tráfego solicitante com as características dos materiais empregados. Essa
filosofia pode melhor ser entendida em Medina e Motta (2005).
Também pode considerar, ao avaliar os métodos de dimensionamento de pavimentos, que toda a
sistemática tem como meta principal gerar uma estrutura que atenda as condições descritas, muitas
vezes de forma explicita ou não.
Geralmente, a principal causa da perda da serventia do pavimento flexível ao longo do tempo é a
fadiga devido ao envelhecimento do ligante asfáltico, que gera a rigidez do revestimento levando-o
ao trincamento; ou quando a deformação reversível no pavimento é superior à determinada em
projeto, podendo em alguns casos a estrutura entrar rapidamente em colapso.
De acordo com Medina (1997), deve-se a Francis Hveem o primeiro estudo sistemático da
deformabilidade dos pavimentos. Entendia Hveem que o trincamento progressivo dos revestimentos
asfálticos se devia à deformação resiliente (elástica) das camadas subjacentes, em especial o
subleito.
Existem diversos tipos de equipamentos para medidas de deflexões recuperáveis. Para Bernucci et
al. (2010), quanto à forma de aplicação da carga, há três classes básicas de equipamentos utilizados
na avaliação estrutural não-destrutiva, que são:
• carregamento quase-estático: ensaio de placa e viga Benkelman;
• carregamento vibratório: dynaflect;
• carregamento por impacto: falling weight deflectometer (FWD).
A vantagem destes tipos de equipamento é que realizam medições in situ de forma não destrutiva,
com maior rapidez permitindo que mais pontos sejam analisados.
No Brasil, o equipamento mais utilizado para medida das deflexões pela sua facilidade de utilização
e baixo custo é a Viga Benkelman (VB), tendo seu uso muito difundido desde a década de 1970. É
o teste de campo mais familiar dos engenheiros e projetistas, e, embora muito simplificado, ainda é
bastante utilizado tendo centenas espalhadas por todo o país. Outro equipamento mais moderno e
bem mais versátil, que chegou ao Brasil na década de 1990 e vem sendo muito utilizado no país e
no mundo é o deflectômetro de impacto conhecido pela sigla FWD. É mais caro do que a VB e tem
necessidade de calibração em centros específicos, mas tem muito mais recursos e proporciona
maior precisão e dados para uma análise mais completa da estrutura de um pavimento. Existem
menos unidades do que da viga Benkelman, mas mesmo assim já são cerca de 30, a maioria da
marca Dynatest e alguns da marca KUAB.
O uso da deflectometria com a viga Benkelman para o controle construtivo de pavimentos
rodoviários não é propriamente uma novidade, já fazendo parte inclusive de especificações de
alguns DERs, mas algumas questões ainda permanecem indefinidas de forma satisfatória. Com a
necessidade de aplicar e validar essas especificações de serviços que utilizam o controle de
deflectométrico com Viga Benkelman, diversos artigos, trabalhos de graduação e dissertação de
mestrados foram desenvolvidos. Citam-se, recomendando a leitura detalhada de cada um, por
exemplo: Macêdo (1996) no controle construtivo da Rodovia Carvalho Pinto; Soares et al (2000),
no controle de um aeroporto; Simm Jr (2007) no estudo de casos de implantação da rodovia SC469; Martinho et al (2005) no controle urbano; Sales (2008) no estudo de caso do novo pavimento
de um subtrecho da BR-232/PE; Ferri (2013) na duplicação da BR 101NE, da SP 075, da BR-290
RS e na implantação SP 075, entre outros. Uma das principais vantagens do uso da deflectometria é
obter um padrão de homogeneidade do processo construtivo, na medida em que os serviços são
desenvolvidos gerando um banco de parâmetros efetivos de desempenho elástico, os quais poderão
ser utilizados como referência em futuras obras.
O DAER do Rio Grande do Sul também adota há alguns anos o controle tecnológico por
deflectometria em suas obras, de forma parecida com estas do DER-PR, que deixam ao projetista a
indicação dos valores a serem aceitos nas verificações, embora não especifiquem o que fazer
quando se tiver medidas não conformes.
Cabe comentar que o DER – RJ tem efetuado o complemento do controle tecnológico com deflexão
em várias obras (RJ 124, em 2006, RJ-151 no trecho entre Visconde de Mauá e Campo Grande, o
próprio Arco Metropolitano, dentre outras), porém com critérios específicos para cada uma, sem ter
definido alguma norma específica. Definem-se em cada obra, durante a execução, os critérios
quanto à aplicação do controle com Viga Benkelman. Portanto é de suma importância que esse
órgão deixe mais claro quais os critérios de controle deverão ser utilizados para a determinação das
deflexões admissíveis em cada camada, visto que, deixar esses critérios liberados pode implicar em
adoção dos mais favoráveis a cada construtora.
O FWD tem ainda seu uso restrito no controle construtivo quando comparado ao uso da Viga
Benkelman para verificação de todas as camadas, sendo muito utilizado no levantamento das
deflexões dos pavimentos antigos e da camada de rolamento dos pavimentos novos. O uso do
FWD, permite obter toda a bacia de deflexão mais facilmente que a VB, tornando possível fazer
uma retroanálise e interpretar melhor os módulos elásticos das várias camadas em conjunto e na
situação de campo.
A retroanálise é um processo que permite a obtenção dos módulos “in situ” das camadas do
pavimento e do subleito, a partir de interpretação da forma e da magnitude das bacias
deflectométricas que um pavimento apresenta quando submetido a um carregamento externo, como
mostra a Figura 1 (BERNUCCI et al, 2010).
Figura1: Esquema de dados necessários para fazer uma retroanálise de pavimento
(BERNUCCI et al, 2010)
DADOS DE PROJETO
A obra analisada foi licitada pelo Regime Diferenciado de Contratação (RDC), sendo o projeto
executivo elaborado durante a execução da obra, e o lote 1 objeto deste trabalho apresenta extensão
de 14,5 km. Basicamente é uma rodovia de duas pistas, cada uma com duas faixas de tráfego,
separadas por um canteiro central de largura suficiente para futuras ampliações. As duas pistas são
paralelas e se distanciam na região dos retornos para tornar possível a manobra.
Tendo em vista as diversas soluções apresentadas para o pavimento do lote 1 na fase de projeto
básico, no projeto executivo foram apresentadas análises econômicas comparativas entre as
seguintes alternativas de pavimento: pavimento flexível, pavimento semirrígido, pavimento
semirrígido de concepção invertida e pavimento de concreto de cimento Portland. A tabela 1
apresenta a análise mencionada.
Tabela 1: Composição de Preços, Projeto Executivo do Lote 1 – Arco Metropolitano.
(CONCREMAT/TECNOSOLO, 2012)
COMPOSIÇÃO DE PREÇÕS - VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROGRAMA DE CONSERVA
ROTINEIRA E PERIÓDICA PARA A RODOVIA BR-493/RJ-109 LOTE 1 (14,5 km)
ITEM
1
2A
2B
3
INVESTIMENTO INICIAL
(IMPLANTAÇÃO)
CUSTO/km
FLEXÍVEL
R$ 2.264.759,90
SEMIRRÍGIDA
R$ 2.189.363,27
SEMIRRÍGIDA (INVERTIDA)
R$ 2.048.872,61
RÍGIDA
R$ 2.928.011,20
TIPO DE ESTRUTURA DE
PAVIMENTO
VALOR DE IMPLANTAÇÃO +
CONSERVA COM TAXA DE
DESCONTO DE 12%
R$ 3.459.921,55
R$ 2.589.782,52
R$ 2.484.443,37
R$ 2.362.999,08
O pavimento rígido apresentou um investimento inicial maior que as demais alternativas de
pavimento asfáltico, porém nota-se que, ao longo dos 30 anos de análise, seria o mais econômico
entre as alternativas, considerando as hipóteses de manutenção adotadas.
No entanto, por questões geotécnicas deste lote localizadas em região de grandes extensões de solos
moles (baixa capacidade de suporte), susceptíveis às deformações permanentes ao longo do tempo,
considerou-se tecnicamente não recomendável a adoção de estruturas de pavimentos muito rígidas,
como pavimento de placas de concreto de cimento Portland (BERNUCCI, 2013a).
Com isso, a solução indicada no projeto executivo foi uma estrutura de Pavimento Semirrígido
invertido, capaz de admitir certas deformações. Outro fato importante para escolha desse pavimento
é a ideia de que base de brita graduada simples funciona como uma camada de bloqueio das
eventuais trincas desenvolvidas na camada de brita graduada tratada como cimento (BGTC)
(BERNUCCI, 2013a).
A tabela 2 apresenta as principais propriedades dos materiais das camadas considerados no
dimensionamento mecanístico-empírico da estrutura do pavimento do lote 1. Outras informações
mais detalhadas sobre o projeto podem ser consultadas na dissertação de mestrado de Salviano
(2015).
Tabela 2: Estrutura do Pavimento do lote 1 do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro
(BERNUCCI, 2013a)
Estrutura - Pista Principal
PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO INVERTIDO
CAMADA
Módulo de Coeficiente de
Material
Espessura (cm)
Resiliência (MPa) Poisson (µ)
5
5617
0,3
Camada de rolamento Concreto Asfáltico com CAP Modificado por Polímero
Camada intermediaria Concreto Asfáltico com CAP Modificado por Polímero
7
5163
0,3
Base
Brita Graduada Simples - BGS
12
300
0,35
Sub-Base
Brita Graduada Tratada com 4% de Cimento - BGTC
18
7000
0,2
-
80
0,4
Subleito
CBR ≥ 8%
O controle tecnológico construtivo foi feito da forma tradicional com medidas de umidade,
densidade, espessuras, grau de compactação, CBR, etc. Mas estes dados não serão apresentados
nem discutidos neste trabalho. Um resumo deste controle pode ser visto em Salviano (2015) para o
segmento em questão. Neste artigo concentra-se a análise no controle construtivo por deflexão.
Visando estabelecer parâmetro de deformações recuperaveis com a VB, para controle das camadas
foram determinadas pelo projeto as deflexões máximas a serem controladas após a compactação e
cura, do subleito e sub-base, base e camadas de Binder e Capa, apresentadas na tabela 3.
Tabela 3: Deflexões máximas a serem adotadas no Controle tecnológico das camadas do lote 1 (BERNUCCI, 2013a)
Camada
Deflexão Admissível Tolerância
( x10 ⁻² mm)
( x10 ⁻² mm)
Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ)
30
3
Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ) - Binder
34
4
Brita Graduada Simples (BGS)
40
10
Brita Graduada Tratada com Cimento
45
5
Melhoria do Subleito
100
10
LEVANTAMENTOS DEFLECTOMÉTRICOS DURANTE A FASE CONSTRUTIVA
Foram realizados levantamentos com viga Benkelman sobre o subleito, sub-base, base, binder e
capa por toda a extensão da pista esquerda e pista direita, obtendo as leituras de deflexões máximas
D0, no sentido logitudinal a cada 20 m, alternadamente. Para realização das leituras utilizou-se um
caminhão com eixo traseiro simples de roda dupla e uma viga Benkelman de constante k=2,0.
Foram utilizadas as seguintes nomenclaturas para registro das medições de deflexão: cada pista,
direita e esquerda, foi subdivida em borda esquerda (faixa de rolamento 1), eixo (faixa de rolamento
2) e o acostamento (chamado neste caso de borda direita), sendo realizada pelo menos 1 leitura por
estaca em uma das bordas ou eixo. As leituras na borda esquerda e borda direita foram feitas na
trilha externa de roda, no eixo foram realizadas ora na trilha externa ora na trilha interna de roda. A
Figura 2 ilustra a definição de bordas e eixos adotados pela fiscalização e utilizados no presente
trabalho para manter o que está nos arquivos originais, analisados aqui.
Figura 2: Imagem ilustrativa da pista do lote 1 do presente trabalho, com um esquema da definição de bordas e eixo
Na figura 3 é apresentado um segmento homogêneo como exemplo dos resultados obtidos para os
levantamentos deflectométricos com Viga Benkelman, os demais dados referentes ao levantamento
deflectométrico dos 14,5 km do lote 1 podem ser visto em Salviano (2015).
160
Deflexões (0,01mm)
140
120
100
80
60
40
20
0
601
604
607
610
Estacas
613
616
619
Deflexão Capa BD
Deflexão Capa EX
Deflexão Capa BE
Deflexão Binder BD
Deflexão Binder EX
Deflexão Binder BE
Deflexão Base BD
Deflexão Base EX
Deflexão Base BE
Deflexão Sub-base BD
Deflexão Sub-base EX
Deflexão Sub-base BE
Deflexão Subleito BD
Deflexão Subleito EX
Deflexão Subleito BE
Deflexão Admissível
Figura 3: Perfil deflectométrico das estacas (601 a 650), pista esquerda Lote 1 analisado neste trabalho
Deflexões no sentindo longitudinal
As deflexões no sentido longitudinal foram tomadas como a média das leituras transversais (Borda
Direita (BD), Borda esquerda (BE) e Eixo (EX)) de cada estaca. Calculou-se a média, o desvio
padrão, o coeficiente de variação (CV) e a Deflexão Característica (média mais um desvio padrão),
relatando o n0 de amostra dos segmentos apresentados nos perfis deflectométricos Mostram-se um
exemplo de segmento homogeneo na tabela 4 para ilustrar as análises. Com exceção do subleito as
deflexões características dos segmentos ficaram abaixo dos valores de controle apresentados na
tabela 3, nos dados de projeto.
A seguir estão apresentadas as expressões de: média ( ) dos valores, desvio padrão (Dp),
coeficiente de variação e deflexão característica (Dc):
(Eq.1)
Dp=
(Eq.2)
Dc=
+ Dp
(Eq.3)
CV = Dp/
(Eq.4)
Onde:
= Média do universo de amostra
= Número de Amostra
= Amostra
Dp= Desvio Padrão
Dc= Deflexão Característica
CV= coeficiente de variação
Tabela 4: Análise estatística das deflexões longitudinais, estacas (601 a 620) pista esquerda do Lote 1 deste trabalho
Parâmetro
Média (0,01mm)
Desv. Padrão (0,01mm)
C.V (%)
Nº amostras:
Def. Característica (0,01mm)
Subleito
111
12
11
20
123
Sub-base (BGTC) Base (BGS)
16
17
3
2
22
9
20
20
19
19
Binder
26
4
15
20
29
Capa
29
2
8
20
32
Nota-se que os coeficientes de variação (CVs) da camada final, da brita graduada e do binder,
ficaram muito proximos dos valores encontrados para medidas com a viga no controle tecnológico
da construção da Rodovia Carvalho Pinto. Nessa obra citada, foram obtidos. CVs de 8 a 29% na
camada final, 16 a 50% na camada de brita graduada e de 16 a 26% no binder, valores reportados
por Rocha Filho e Rodrigues (1998), por exemplo. Neste projeto a projetista admitiu-se como
aceitável o coeficiente de variação de 20%.
Nota-se uma redução significativa das deflexões médias, com o acréscimo da camada de BGTC, e a
redução continua a acontecer à medida que as novas camadas são construídas, mas em alguns casos
aumenta ligeiramente na BGS. Sabe-se que quanto mais baixa a deflexão, mais difícil reduzí-la com
acréscimo de outra camada, tal como pode ser visto, por exemplo, na expressão usada no método
PRO 11 de cálculo de reforço.
Foi passada a viga Benkelman também no sentido transversal à pista para efeito de liberação de
algumas camadas por faixa executada como mostra a tabela 5.
Tabela 5: Análise estatística das medidas de deflexões com VB, Estaca 601 a 620, do Lote 1 deste trabalho
Parâmetro
BD
Subleito
EX
BE
BD
Sub-base
EX
BE
BD
Base
EX
BE
BD
Binder
EX
BE
BD
Capa
EX
BE
Média (0,01mm)
126
86
120
17
14
16
25
26
24
25
26
24
27
30
30
Desv. Padrão (0,01mm)
17
11
18
8
3
4
5
4
5
5
4
5
4
3
3
C.V (%)
Def. Característica
(0,01mm)
13
12
15
48
22
22
18
15
20
18
15
20
13
9
10
143
97
138
25
17
20
30
30
29
30
30
29
31
33
33
Notou-se que no eixo tanto na pista esquerda quanto da pista direita, as deflexões de todas as
camadas em geral são menores que as deflexões nas bordas da pista. Tal fato pode ser explicado
pelo maior confinamento dos materiais desta faixa em relação às bordas.
Notou-se ainda uma tendência das deflexões na borda direita (acostamento), de ambas as pistas,
serem maiores do que as deflexões na borda esquerda principalmente no subleito. Acredita-se que
tal tendência possa ser explicada pelo sentido de compactação das camadas, que se deu em geral da
borda mais baixa para a mais alta (pista apresenta inclinação transversal de 3%).
A Tabela 6 apresenta as deflexões médias de todos os segmentos do lote 1, divididos em pista
direita e esquerda. Verifica-se que, mesmo nos trechos onde as leituras deram altas no subleito, nas
camadas sobrejacentes as deflexões característica dos trechos foram inferiores aos valores
admissíveis estabelecidos por Bernucci (2013b). Constata-se também que, ao se considerar todo o
universo de dados, as deflexões características das pistas foram bem inferiores aos valores
admissíveis. No geral, pode ser constado que as diferenças entre CVs obtidos para os segmentos e o
CV de 20 %, recomendado por BERNUCCI (2013b), foram aceitáveis.
Pelos dados apresentados na Tabela 6, todos os segmentos podem ser considerados aprovados
estatísticamente, visto que os resultados de todas as camadas estão dentro dos valores admissíveis
adotados no controle tecnológico. No entanto observou-se nos perfis deflectométricos que existem
leituras acima da admissível principalmente no subleito, mas ao considerar essas leituras em um
conjunto de outras leituras consegue-se aprovar estatisticamente um determinado segmento.
Outra observação que pode ser feita é que muitos técnicos receiam utilizar a viga Benkelman para
medir deflexão em camada de BGS. Mas nesta obra não foi encontrado nenhum tipo de problema
nas leituras, seja porque a BGS estava sobre uma camada rígida seja porque o Grau de
Compactação desta camada foi elevado. A dificuldade encontrada pelos técnicos foi na realização
das leituras deflectométricas no subleito extremamente heterogêneo e de baixa capacidade de
suporte em vários pontos.
Embora estatisticamente os subtrechos homogêneos tenham sido aprovados, diversos pontos do
lote 1 apresentaram valores de deflexão acima do admissível. As normas técnicas consultadas,
vigentes no país, adotam critério de conformidade por avaliação estatística dos levantamentos. A
fiscalização teve eventualmente dificuldade para liberação das camadas, por falta de definição do
tamanho mínimo do número de amostras para a análise estatística ou mesmo de definição do que
fazer nos pontos que ficavam fora do intervalo admissível (em geral considerado: média + um
desvio padrão). É necessário que as normas de controle de cada camada sejam aperfeiçoadas;
adotando critérios de limites pontuais, amostragem mínima, etc, e apresentando de forma clara as
medidas a serem adotadas quando não atendido os critérios.
Em especial no subleito pode ser observados valores de deflexão entre 110 e 150 acima do
admissivel, valores estes que podem indicar eventuais deficiências ou não concordâncias entre o
comportamento previsto dos materiais e o comportamento obtido no campo, Isso indica que
eventuais problemas, que venham a acontecer nesses pontos poderão ter como provável causa o
subleito, dando a empresa responsável pela conservação do Arco Metropolitano indicativo das
medidas corretivas a serem adotadas.
Tabela 6: Deflexões médias obtidas para todos os segmentos do Lote 1 analisado na presente pesquisa
TRECHO
51-100
101-150
151-200
201-250
251-300
301-350
351-400
401-450
451-500
501-550
551-600
601-650
651-700
701-750
751-770
CAMADA
CAMADA
SUBSUBCAMADA DE
CAMADA DE
BASE
BASE
DE
DE
PISTA SUBLEITO BASE
ROLAMENTO PISTA SUBLEITO BASE
ROLAMENTO
(BGS) LIGAÇÃ
(BGS) LIGAÇÃ
(BGTC)
(BGTC)
(CAPA)
(CAPA)
(BINDER)
(BINDER)
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
PD
84
86
73
70
85
76
66
76
67
77
71
78
73
95
91
23
22
27
19
19
26
23
21
18
18
21
22
21
29
27
29
22
23
23
24
26
25
24
22
22
20
20
19
27
30
26
22
22
20
25
24
22
22
21
26
26
20
21
24
22
26
27
24
25
27
25
27
25
25
27
25
26
26
26
25
77,9
8,6
11,1
22,4
3,5
15,4
23,7
3,2
13,6
22,9
2,1
9,3
87
26
27
25
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
86
84
79
75
99
83
80
51
78
63
90
104
87
93
68
25
23
17
19
25
23
23
23
21
23
15
13
16
19
20
30
24
21
20
27
26
24
22
20
25
26
18
19
19
26
25
26
21
21
26
26
28
23
21
22
22
26
25
21
22
26
27
26
26
26
28
28
25
26
28
27
29
27
27
28
25,7
1,0
3,7
81,3
13,6
16,7
20,3
3,7
18,4
23,1
3,6
15,4
23,7
2,4
10,2
26,9
1,1
4,1
27
95
24
27
26
28
ANÁLISE ESTATÍSTICA
MEDIA
DESVIO PADRÃO
C.V %
Deflexão Caracterisitca
Levantamento deflectométrico com FWD
Em adição ao controle deflectométrico realizado com viga Benkelman durante o processo
construtivo, realizou-se o levantamento das deflexões com o FWD após a execução da camada de
rolamento. O levantamento foi realizado com vários segmentos das pistas ainda em execução, por
isso as medidas foram feitas apenas em segmentos onde o tráfego de veículos de caminhões e
automóveis da obra não inviabilizasse a campanha deflectométrica.
O levantamento das deflexões com FWD no lote 1 foi exclusivo para este trabalho. Foi realizada
com a participação do autor deste trabalho, com o equipamento e o auxílio da equipe técnica da
COPPE/UFRJ, e autorização da empresa construtora e do DER, no dia 27 de maio de 2014, das
09:30 às 15:30 horas. A temperatura ambiente média foi de 240C e a temperatura do pavimento
média de 310C (dia nublado), tendo ocorrido chuva no dia anterior à leitura.
O equipamento FWD da marca KUAB da COPPE/UFRJ, utilizado no lote 1, tem 9 sensores
posicionados até 1,8 m a partir do ponto de aplicação da carga, A tabela 7 apresenta as leituras
deflectométricas em cada dos 9 sensores, e na tabela 8 estão apresentadas análises estatísticas das
medidas deflectométricas por posição dos sensores, do mesmo trecho utilizado como exemplo do
levantamento deflectometrico com VB apresentado anteriormente. Na Tabela 9 mostra-se um
resumo global das leituras defletométricas em todas as estacas que foram levantadas em maio de
2014, correspondentes aos pontos já terminados do Lote 1.
Tabela 7: Leituras deflectométricas com FWD, lote 1 deste trabalho (leituras em 0,01mm)
Estaca
605
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
m
0
24
22
22
21
21
24
22
26
20
33
21
24
20
30
22
0,2
19
17
17
17
17
18
17
20
16
26
16
19
16
23
17
0,3
16
14
14
14
14
15
14
17
13
22
13
16
14
20
15
Posição dos sensores
0,45
0,6
0,9
11
9
6
11
8
6
11
9
6
11
9
7
10
8
6
11
9
6
10
8
6
12
10
7
10
8
6
15
11
7
10
8
6
12
9
7
10
8
6
15
12
8
11
9
7
1,2
5
5
4
5
4
4
5
5
4
5
5
5
4
6
5
1,5
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
5
4
1,8
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
4
3
Tabela 8: Análise estatística das medidas de deflexões com FWD, Estaca 601 a 620, Pista esquerda do Lote 1 deste
trabalho
Tratamento Estatísticos
Posição dos Sensores (m)
0
0,2
0,3
0,45
N
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
15
Media (0,01 mm)
23
18
15
11
9
6
5
4
3
Desvio Padrão (0,01 mm)
4
3
2
2
1
1
0
0
0
Coeficiente de Variação (%)
16
16
16
14
12
9
8
7
6
Tabela 9: Análise estatística global das medidas de deflexões com FWD do trecho do Lote 1 analisado neste trabalho
Tratamento Estatístico
Posição dos Sensores (m)
0
0,2
0,3
0,45
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
Média (0,01 mm)
20
15
13
9
7
5
4
3
3
Desvio Padrão (0,01 mm)
Coeficiente de Variação
(CV%)
N° amostras
Deflexão Característica
(0,01 mm)
3,5
3,1
2,8
2,2
1,7
1,1
0,8
0,6
0,5
17
20
22
24
24
22
22
19
19
7
5
4
4
163
24
22
18
14
11
Retroanálise das bacias deflectométricas
A definição de retroanálise está diretamente ligada ao seu objetivo, onde e como é aplicada. Aqui é
definida como um método utilizado para inferir os módulos de “resiliência” (ou elásticos, ou de
trabalho) das camadas de um pavimento por interpretação das bacias de deflexões levantadas com o
FWD.
Com o auxílio do programa BAKFAA foram realizadas algumas simulações numéricas do
comportamento estrutural para cada camada do pavimento, a partir do subleito, de maneira a se
compararem os valores de projeto com aqueles obtidos no campo. Tal procedimento foi de especial
importância para a estimativa do módulo resiliente e da vida útil do trecho por comparação com os
critérios adotados no projeto. As análises de cada segmento homogêneo estão mostradas em
Salviano (2015).
De acordo com esse procedimento foram obtidos os seguintes valores de módulo elástico médio do
segmento analisado, por camada: 106 MPa para o subleito, 6.969 MPa para o BGTC, 397 MPa para
a camada de brita graduada simples e 6.141 MPa para o revestimento de concreto asfáltico com
polimero do tipo SBS.
O valor de módulo elástico médio para o revestimento, na ordem de 6.141 MPa, é mais elevado do
que aquele obtido em ensaio de compressão diametral em laboratório e utilizado no projeto de
5.617 e 5.163 MPa respectivamente para camada de rolamento e para camada intermediaria.
Tal diferença já foi observada em outros trabalhos que envolveram levantamentos deflectométricos
de campo, tendo sido freqüentemente apontada como causa principal o envelhecimento do ligante.
No caso do subleito também o valor médio é superior ao admitido no projeto, podendo
corresponder a perda de umidade do subleito (enrijecimento).
Os resultados globais indicam que o pavimento foi projetado e executado com um nível satisfatório
de qualidade, como pode ser verificado em detalhe em Salviano (2015).
CONCLUSÕES
Mostrou-se que os valores de módulos retroanalisados do subleito, da brita graduada simples e do
concreto asfáltico utilizados em um trecho do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro,
correspondentes ao final da construção, analisado no presente trabalho, são superiores ao utilizados
pela projetista no dimensionamento da estrutura e compatíveis com aqueles existentes na literatura.
O valor de módulo retroanalisado da brita tratada com cimento, apesar de inferior ao de projeto
encontra-se muito próximo deste, o que não implica em grande perda estrutural já que os demais
módulos atendem aos especificado em projeto.
Mostrou-se que os dados deflectométricos obtidos do pavimento são compatíveis com os esperados
para cada camada separadamente, e com os valores gerados a partir de simulação numérica.
Assim, fica claro que o controle construtivo por deflexão é uma técnica altamente eficiente e deve
ser empregada em todas as obras rodoviárias. Mesmo utilizando um equipamento simples como a
viga Benkelman seu benefício para obter boa qualidade na obra em geral é evidente. No entanto, é
necessário que sejam feitos ensaios de módulo de resiliência dos materais a serem empregados
durante a fase de projeto para que, por análise mecanística, sejam definidas de forma correta as
deflexões admissíveis em cada camada. Só assim, pode-se garantir que a vida útil estimada no
projeto seja alcançada. Também é necessário se definir melhor as bases estatísticas do controle
tecnológico por deflexão, além de definir o que fazer nos pontos não conformes.
AGRADECIMENTOS
Os Autores agradecem aos técnicos que cada vez mais apoiam esta forma de atuação no controle
construtivo, destacando: José Alexandre Pimenta de Carvalho e Alcino Costa Neto da UERJ, que
tanto contribuiram para aquisição dos dados junto ao DER-RJ.
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