Avaliação Funcional do Pavimento, Notas de estudo de Engenharia Civil

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UNAMA/CCET

UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

AVALIAÇÃO FUNCIONAL DOS PAVIMENTOS

BELÉM - PA 2010

UNAMA/CCET

UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

AVALIAÇÃO FUNCIONAL DOS PAVIMENTOS

Trabalho de Pesquisa Acadêmica apresentado à disciplina “Drenagem e Pavimentação” como exigência parcial para 2° Avaliação Intervalar do 7° Semestre do curso de Engenharia Civil.

BELÉM – PA 2010

RESUMO

ABSTRACT

The Functional Evaluation of Pavements intends to evaluate the performance of a road. It is necessary to point out this concept to insure all readers that this study does not rate the structure of a pavement, it´s goal is completely superficial. In this assey the theme, it´s applications and methods will be mentioned.

KEY – WORDS: Paving ; Pavement ; Functional Evaluation; Superficial.

LISTA DE FIGURAS

• FIGURA 1: Nível e Mira
• FIGURA 2: Perfilômetro
• FIGURA 3: Veículo equipado com SMITR
• FIGURA 4: Zonas de hidroplanagem
• FIGURA 5: Micro e Macrotextura de um pavimento
• FIGURA 6: Pêndulo Britânico- Atrito Estático
• FIGURA 7: Mu-Meter- Atrito Dinâmico
• FIGURA 8: Ensaio da Mancha de Areia
• TABELA 1: Degradação do pavimento segundo IGG LISTA DE TABELAS
• TABELA 2: Fator “fi”
• TABELA 3: Valores adotados para Pi
• TABELA 4: Classificação da Condição Funcional do Pavimento
• TABELA 5: Condição da superfície do pavimento
• TABELA 6: Parâmetro QI e IRI
• TABELA 7: Atrito Pneu – Pavimento
• INTRODUÇÃO.......................................................................................................... SUMÁRIO
• 1. CONCEITO...........................................................................................................
• 2. ÍNDICE GERAL DE GRUPO – IGG......................................................................
• 3. LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO - LVC.....................................................
• 3.1. ÍNDICE DE DEFEITOS DE SUPERFÍCIE......................................................
• 3.2. SERVENTIA....................................................................................................
• 3.3. ÍNDICE DE CONDIÇÃO FUNCIONAL - ICF...................................................
• 3.4. FORMA DE APRESENTAÇÃO.......................................................................
• 4, VALOR DE SERVENTIA ATUAL – VSA...............................................................
• 5. AVALIAÇÃO DE IRREGULARIDADE LONGITUDINAL DO PAVIMENTO..........
• 5.1. MEDIÇÃO DA IRREGULARIDADE.................................................................
• TIPO-RESPOSTA - SMITR.................................................................................... 5.2. CALIBRAÇÃO DOS SISTEMAS MEDIDORES DE IRREGULARIDADE DO
• IRREGULARIDADE............................................................................................... 5.3. ESCALA INTERNATIONAL ROUGHNESS INDEX PARA MEDIÇÃO DA
• 6. AVALIAÇÃO DE ADERÊNCIA PNEU-PAVIMENTO.............................................
• 6.1. HIDROPLANAGEM OU AQUAPLANAGEM...................................................
• 6.2. TEXTURA SUPERFICIAL DE PAVIMENTOS.................................................
• 6.2.1. MICROTEXTURA – MEDIDAS DE ATRITO EM PAVIMENTOS..............
• 6.2.2. MEDIDA DE MACROTEXTURA DE PAVIMENTOS.................................
• 7. RELATÓRIO DA AVALIAÇÃO FUNCIONAL........................................................
• CONCLUSÃO...........................................................................................................
• ANEXO 1 - INVENTÁRIOS DO ESTADO DE SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO........
• ANEXO 2 - PLANILHA DE CÁLCULO DO IGG ......................................................
• ANEXO 3 - Formulário de Avaliação do VSA

INTRODUÇÃO

Na avaliação funcional verifica a condição da superfície do pavimento, por meio do levantamento e análise de defeitos superficiais, e da condição de irregularidade longitudinal.

Os principais defeitos considerados na avaliação funcional são: área trincada e severidade do trincamento, deformações permanentes e irregularidade longitudinal. Esta avaliação foca principalmente o desempenho funcional e a segurança do pavimento.

A análise dos dados das avaliações através de procedimentos específicos fornece as soluções de restaurações apropriadas em cada caso, que podem ser de cunho funcional ou estrutural.

A avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos deve ser realizada de acordo com a norma DNIT 006/2003 – PRO. Visando à obtenção de cadastro mais apurado das ocorrências e freqüências dos defeitos do tipo trincas FC-1, FC-2 e FC-3, panela e desgaste, no levantamento destes defeitos deve ser indicada a porcentagem de freqüência para cada estação inventariada. (Anexo 1- Inventários do Estado de Superfície do Pavimento). A avaliação objetiva deve ser procedida ao nível da superfície do pavimento, em todas as faixas de tráfego da pista de rolamento, com localização de cada estação a ser avaliada a cada 20 m, alternando a faixa de tráfego. Desse modo, em uma mesma faixa de tráfego o espaçamento entre as estações inventariadas é de 40 m. O critério de localização de estações a cada 20 m alternando-se a faixa de tráfego vale, tanto para pista simples, como para pista dupla ou existência de faixas adicionais. A delimitação deve ser feita pelas bordas da faixa de tráfego, com 3,0 m à frente e 3,0 m atrás de cada estação, que deve receber o número correspondente à estaca ou distância do marco quilométrico. A quantificação percentual da área do defeito é efetuada em relação a esta área da superfície delimitada. (Anexo 2- Planilha de Cálculo do IGG). A determinação do valor IGG, é obtida pela somatória do Índice de Gravidade Individual calculados para cada segmento homogêneo. Índice de Gravidade Individual (IGI), relativo a cada uma das ocorrências inventariadas, através da equação:

Onde fr é freqüência relativa e fp é o fator de ponderação.

O inventário do pavimento é baseado em conceitos que retratam o grau de degradação da superfície, conforme Tabela 1, a seguir:

CONCEITOS LIMITES

Ótimo IGG ≤ 20 Bom 20 ≤ IGG ≤ 40 Regular 40 ≤ IGG ≤ 80 Ruim 80 ≤ IGG ≤ 160 Péssimo IGG > 160

Tabela 1: Degradação do pavimento segundo IGG

3. LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO - LVC O levantamento visual contínuo (LVC) tem como objetivo analisar a condição da superfície do pavimento através de exame visual e contínuo dos defeitos observados por dois técnicos avaliadores no interior de um veículo, sendo um deles o condutor. São avaliadas todas as faixas de tráfego do trecho rodoviário em análise, empregando-se segmentos de extensão de 1 km, onde são identificadas as ocorrências, a freqüência e a severidade de cada tipo de defeito. Durante a avaliação contínua do pavimento é atribuída ao pavimento uma nota subjetiva que reflita a condição de conforto ao rolamento, representada pelo Valor de Serventia Atual (VSA). definido na norma do DNER-PRO 007-94. O levantamento visual contínuo permite a determinação de três parâmetros: Índice de Defeitos de Superfície – IDS: representa o grau de deterioração de superfície do pavimento a partir do somatório da ponderação das freqüências e dos pesos relativos às severidades das ocorrências dos distintos tipos de defeitos verificados; Serventia: representa as condições de conforto e segurança ao rolamento percebidas pelos usuários da rodovia; Índice de Condição Funcional – ICF: caracteriza a condição funcional do pavimento, envolvendo aspectos relacionados aos defeitos de superfície e à serventia, a partir de critério decisório envolvendo os dois índices anteriores.

3.1. ÍNDICE DE DEFEITOS DE SUPERFÍCIE

O cálculo do Índice de Defeito de Superfície – IDS é determinado pela somatória da ponderação das freqüências e pesos dos defeitos individuais obtidos no levantamento calculado de forma semelhante ao IGG indicado na norma do DNER-PRO 008-78, utilizando-se a equação apresentada a seguir.

Onde: Fi: freqüência individual dos seguintes defeitos: trincamento, flecha na trilha de roda, desgaste, ondulação e exsudação; Pi: peso individual dos seguintes defeitos: trincamento, flecha na trilha de roda, desgaste, ondulação e exsudação;

É a capacidade que o pavimento tem de proporcionar determinado nível de desempenho funcional, ou seja, a condição funcional do pavimento no período do ciclo de vida. Ou seja, representa as condições de conforto e segurança ao rolamento percebida pelos usuários da rodovia.

3.3. ÍNDICE DE CONDIÇÃO FUNCIONAL - ICF...................................................

A partir das ocorrências observadas na superfície do pavimento e de sua serventia, pode-se determinar o índice representativo da condição funcional da via, expresso pelo Índice de Condição Funcional – ICF, que varia de 0 a 10, da melhor para a pior condição. Os valores do ICF juntamente com o código e o conceito atribuído ao estado da superfície do pavimento são determinados de acordo com a tabela apresentada na seqüência.

DESCRIÇÃO ICF CÓDIGO CONCEITO

IDS < 65 VSA > 4 0 A Ótimo VSA ≤ 4 1 B Bom 65 ≤ IDS < 160 VSA > 3,5 2 VSA ≤ 3,5 3 C Regular 160 ≤ IDS < 300 VSA > 2,5 4 VSA ≤ 2,5 5 D Ruim 300 ≤ IDS < 530 VSA > 2,5 7 VSA ≤ 2,5 8 E Péssimo IDS ≥ 530 10 Tabela 4: Classificação da Condição Funcional do Pavimento

3.4. FORMA DE APRESENTAÇÃO.......................................................................

A apresentação da avaliação de pavimentos flexíveis e semi-rígidos por meio do levantamento visual contínuo de defeitos da superfície deve seguir as instruções descritas na IPDE-A00/001 de Elaboração e Apresentação de Documentos Técnicos. A codificação dos documentos técnicos e desenhos deve seguir a instrução de codificação de documentos técnicos IP-DE-A00/002.

A avaliação de pavimentos flexíveis e semi-rígidos por meio do levantamento visual contínuo de defeitos da superfície deve ser apresentada na forma de relatório, contendo o procedimento do levantamento, data, horários dos levantamentos e fatos importantes, tais como obras em andamento, segmento urbano, obra de arte especial etc. Visando facilitar a análise dos resultados obtidos, devem ser resumidos os dados do IDS, VSA e ICF em gráficos e tabelas. No anexo do relatório devem ser inseridos os formulários de campo. Deve ser apresentado, também, cadastro fotográfico contendo uma foto representativa para cada unidade de segmento avaliado. Após a finalização do serviço de LVC, deve ser solicitado à fiscalização do contrato o arquivo padrão para preenchimento e posterior devolução ao SGP do DER/SP, visando à atualização do banco de dados do Sistema de Gerencia de Pavimentos – SGP.

4, VALOR DE SERVENTIA ATUAL – VSA...............................................................

O Valor de Serventia Atual é realizada por ocasião do Levantamento Visual Contínuo, vale para pavimentos com revestimentos asfálticos e deve ser feito com a velocidade máxima operacional da via. Tem como objetivo avaliar um trecho rodoviário em sua capacidade de oferecer rolamento suave e confortável segundo opiniões subjetivas de usuários. Este valor é atribuído entre 0 e 5, por 5 avaliadores em 2 tipos de veículos, como necessita de seleção e qualificação estática o motorista não participa da

ANEXO 3 - Formulário de Avaliação do VSA

A literatura especializada descreve inúmeros métodos para a coleta dos dados necessários para avaliar as condições de superfície dos pavimentos. Na realidade, dificilmente dois órgãos rodoviários utilizarão o mesmo método para esse tipo de coleta. No DNER, duas normas têm sido adotadas pelo Sistema Gerencial de Pavimentos: A DNER-ES 128/83 e a DNER-PRO 008/94.

CONDIÇÃO VSA Excelente 5

5. AVALIAÇÃO DE IRREGULARIDADE LONGITUDINAL DO PAVIMENTO..........

A avaliação das características funcionais dos pavimentos é feita através da irregularidade longitudinal. Conceitua-se irregularidade longitudinal de um pavimento, ou simplesmente irregularidade, como o conjunto dos desvios da superfície viária em relação a um plano de referência, desvios estes que afetam a qualidade do rolamento, a dinâmica dos veículos e a ação dinâmica das cargas sobre a via. A irregularidade é um fenômeno que pode decorrer de imperfeições no processo construtivo da via, assim como pode ser resultado de sua deterioração em função da ação do tráfego, do clima e de outros fatores. Não se deve entender a irregularidade como mais um defeito de superfície mas sim, como um parâmetro que representa os efeitos que o conjunto de defeitos de um pavimento provoca na condição de rolamento dos veículos. Assim, a irregularidade influi na interação da superfície da via com os veículos que a utilizam, gerando efeitos sobre os próprios veículos, sobre os passageiros e sobre a carga transportada. A importância do conhecimento da irregularidade de uma via reside, portanto na sua correlação com a qualidade do rolamento e, consequentemente, com vários componentes dos custos operacionais dos veículos. A Pesquisa de Interrelacionamento de Custos Rodoviários (PICR) permitiu desenvolver equações para o cálculo do custo operacional dos veículos para condições brasileiras, em função da irregularidade e da geometria das vias. Essas equações estão incorporadas ao modelo HDM-III sendo, portanto a determinação da irregularidade de fundamental importância para o Sistema Gerencial de Pavimentos do DNER.

5.1. MEDIÇÃO DA IRREGULARIDADE.................................................................

A medida de parâmetros relacionados à irregularidade pode ser realizada por diferentes tipos de equipamentos. Os sistemas medidores classificam-se em quatro grupos: ♦ (^) Sistemas de medida direta de perfil- Método de nível e mira.

Figura 1: Nível e Mira

♦ Sistemas de medida indireta do perfil- Perfilômetro de superfície GMR, Perfilômetro AASHTO, Perfilômetro CHLOE, Merlin do TRRL.

FIGURA 3: Veículo equipado com SMITR

As leituras fornecidas pelo sistema medidor de irregularidade do tipo resposta, para um determinado segmento, representam a somatória acumulada dos movimentos relativos observados entre a carroceria do veículo e o eixo traseiro deste, devendo ser correlacionadas, através de uma equação de calibração, à escala padrão adotada. Via de regra, o quociente de irregularidade QI, expresso em contagens/km, é uma função linear da leitura L do sistema integrador, ou seja:

Onde “a” e “b” são constantes passíveis de determinação, pela aplicação do método dos mínimos quadrados a um conjunto de pares (QI) i e (L) i , definidos para diversos segmentos de distintas irregularidades. A definição da equação de calibração de um sistema medidor de irregularidade do tipo resposta pressupõe a execução prévia das seguintes atividades básicas: ♦ Seleção de trechos ou segmentos com distintas condições de rolamento, as quais devem variar desde irregularidades baixas até altas; ♦ (^) Determinação, por processo adequado, do quociente de irregularidade de cada segmento (este

processo pode ser o de nível e mira, a utilização de um perfilômetro, ou do rugosímetro Merlyn, etc...); ♦ (^) Determinação das leituras L do SMITR para cada segmento, para cada velocidade de operação selecionada; ♦ (^) Aplicação do método dos mínimos quadrados para determinação dos coeficientes a e b da equação citada, gerando-se uma equação para cada velocidade estabelecida. Essas atividades encontram-se descritas com detalhes na Norma DNER- PRO 164/94. Estando calibrado o sistema medidor de irregularidade do tipo-resposta, a medição na rede ou no trecho de interesse pode ser efetuada com grande rapidez, sendo necessária uma equipe composta apenas por um motorista e um anotador. Selecionada a velocidade de medição, a qual deve ser compatível com o volume de tráfego e as características geométricas da via, o veículo deve percorrer a via com velocidade constante, sendo repetidos os segmentos em que isto não for possível. A cada lance, usualmente de 320 m, o aparelho emite um sinal sonoro e através de um display informa a leitura L, representativa da irregularidade acumulada no lance em questão. O valor do QI é posteriormente calculado em escritório, empregando-se a equação de correlação correspondente. A Norma PRO 182/94 do DNER trata em detalhes da medição de irregularidade em segmentos rodoviários.