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

Willian Renan de Araújo Salviano1; Laura Maria Goretti da Motta

2 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, engenheirocivil.will@gmail.com

2 Engenheira Civil, DSc, Professora COPPE/UFRJ, laura@coc.ufrj.br

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 SC-469; 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)

ITEMTIPO DE ESTRUTURA DE

PAVIMENTO

INVESTIMENTO INICIAL

(IMPLANTAÇÃO)

CUSTO/km

VALOR DE IMPLANTAÇÃO +

CONSERVA COM TAXA DE

DESCONTO DE 12%

1 FLEXÍVEL R$ 2.264.759,90 R$ 3.459.921,55

2A SEMIRRÍGIDA R$ 2.189.363,27 R$ 2.589.782,52

2B SEMIRRÍGIDA (INVERTIDA) R$ 2.048.872,61 R$ 2.484.443,37

3 RÍGIDA R$ 2.928.011,20 R$ 2.362.999,08

COMPOSIÇÃO DE PREÇÕS - VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROGRAMA DE CONSERVA

ROTINEIRA E PERIÓDICA PARA A RODOVIA BR-493/RJ-109 LOTE 1 (14,5 km)

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)

Material Espessura (cm)Módulo de

Resiliência (MPa)

Coeficiente de

Poisson (µ)

Camada de rolamento Concreto Asfáltico com CAP Modificado por Polímero 5 5617 0,3

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

Subleito CBR ≥ 8% - 80 0,4

CAMADA

PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO INVERTIDO

Estrutura - Pista Principal

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)

CamadaDeflexão Admissível

( x10 ⁻² mm)

Tolerância

( 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).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

601 604 607 610 613 616 619

Defl

exõ

es (

0,0

1m

m)

Estacas

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 Subleito Sub-base (BGTC) Base (BGS) Binder Capa

Média (0,01mm) 111 16 17 26 29

Desv. Padrão (0,01mm) 12 3 2 4 2

C.V (%) 11 22 9 15 8

Nº amostras: 20 20 20 20 20

Def. Característica (0,01mm) 123 19 19 29 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

BD EX BE BD EX BE BD EX BE BD EX BE BD 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 (%) 13 12 15 48 22 22 18 15 20 18 15 20 13 9 10

Def. Característica

(0,01mm) 143 97 138 25 17 20 30 30 29 30 30 29 31 33 33

CapaParâmetro

Subleito Sub-base Base Binder

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 PISTA SUBLEITOSUB-BASE

(BGTC)

BASE (BGS)

CAMADA DE

LIGAÇÃ (BINDER)

CAMADA DE ROLAMENTO

(CAPA)PISTA SUBLEITO

SUB-BASE

(BGTC)

BASE (BGS)

CAMADA DE

LIGAÇÃ (BINDER)

CAMADA DE ROLAMENTO

(CAPA)

51-100 PD 84 23 29 26 26 PE 86 25 30 25 26

101-150 PD 86 22 22 22 27 PE 84 23 24 26 27

151-200 PD 73 27 23 22 24 PE 79 17 21 21 26

201-250 PD 70 19 23 20 25 PE 75 19 20 21 26

251-300 PD 85 19 24 25 27 PE 99 25 27 26 26

301-350 PD 76 26 26 24 25 PE 83 23 26 26 28

351-400 PD 66 23 25 22 27 PE 80 23 24 28 28

401-450 PD 76 21 24 22 25 PE 51 23 22 23 25

451-500 PD 67 18 22 21 25 PE 78 21 20 21 26

501-550 PD 77 18 22 26 27 PE 63 23 25 22 28

551-600 PD 71 21 20 26 25 PE 90 15 26 22 27

601-650 PD 78 22 20 20 26 PE 104 13 18 26 29

651-700 PD 73 21 19 21 26 PE 87 16 19 25 27

701-750 PD 95 29 27 24 26 PE 93 19 19 21 27

751-770 PD 91 27 30 22 25 PE 68 20 26 22 28

77,9 22,4 23,7 22,9 25,7 81,3 20,3 23,1 23,7 26,9

8,6 3,5 3,2 2,1 1,0 13,6 3,7 3,6 2,4 1,1

11,1 15,4 13,6 9,3 3,7 16,7 18,4 15,4 10,2 4,1

87 26 27 25 27 95 24 27 26 28Deflexão Caracterisitca

C.V %

DESVIO PADRÃO

MEDIA

ANÁLISE ESTATÍSTICA

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)

m 0 0,2 0,3 0,45 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8

605 19 16 11 9 6 5 4 3

607 17 14 11 8 6 5 4 3

608 17 14 11 9 6 4 4 3

609 17 14 11 9 7 5 4 3

610 17 14 10 8 6 4 4 3

611 18 15 11 9 6 4 4 3

612 17 14 10 8 6 5 4 3

613 20 17 12 10 7 5 4 3

614 16 13 10 8 6 4 4 3

615 26 22 15 11 7 5 4 3

616 16 13 10 8 6 5 4 3

617 19 16 12 9 7 5 4 3

618 16 14 10 8 6 4 4 3

619 23 20 15 12 8 6 5 4

620 17 15 11 9 7 5 4 3

30

22

20

33

21

24

20

21

21

24

22

26

Posição dos sensores Estaca

24

22

22

Tabela 8: Análise estatística das medidas de deflexões com FWD, Estaca 601 a 620, Pista esquerda do Lote 1 deste

trabalho

Posição dos Sensores (m) 0 0,2 0,3 0,45 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8

N

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

15

Tratamento Estatísticos

Tabela 9: Análise estatística global das medidas de deflexões com FWD do trecho do Lote 1 analisado neste trabalho

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) 3,5 3,1 2,8 2,2 1,7 1,1 0,8 0,6 0,5

Coeficiente de Variação

(CV%)17 20 22 24 24 22 22 19 19

N° amostras 163

Deflexão Característica

(0,01 mm)24 22 18 14 11 7 5 4 4

Tratamento Estatístico

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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