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  • ESTUDO DAS CARACTERSTICAS DE SUPERFCIE DE PAVIMENTOS RODOVIRIOS PARA ANLISE DA

    SEGURANA DO TRFEGO

    Miguel Vaz Preto de Menezes

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Civil

    Jri Presidente: Professor Doutor Carlos dos Santos Pereira

    Orientador: Professor Doutor Jos Manuel Coelho das Neves

    Co-Orientadora: Eng. Ana Isabel Capote Fernandes

    Vogais: Doutora Ftima Alexandra Barata Antunes Batista

    Setembro de 2008

  • I

    Agradecimentos

    A realizao do presente trabalho s foi possvel com a colaborao e apoio de vrias pessoas, s

    quais gostaria de manifestar os meus agradecimentos, em particular:

    Ao Professor Doutor Jos Manuel Coelho das Neves, Professor Auxiliar do Instituto Superior Tcnico,

    a sugesto deste tema, a orientao, o interesse que sempre demonstrou na concretizao desta

    dissertao e pelo tempo que disponibilizou ao longo da realizao deste trabalho.

    Eng. Ana Capote Fernandes pela orientao e interesse demonstrado ao longo da concretizao

    deste trabalho, pela leitura critica, pelas valiosas sugestes, pelo constante incentivo e

    encorajamento e pela disponibilidade permanente sempre demonstrada.

    Ao Instituto Superior Tcnico pela disponibilizao do Laboratrio de Vias de Comunicao e os seus

    equipamentos, que tornaram possvel a realizao dos ensaios dos casos prticos.

    Ao Eng. Joo Almeida pelo seu acompanhamento e disponibilidade na concretizao do caso de

    estudo prtico, por facultar informao relativa aos revestimentos anti-derrapantes e por me ter

    transmitido conhecimentos tcnicos muito teis para a realizao deste trabalho.

    Ao Ncleo de Infra-estruturas Rodovirias e Aeroporturias do Departamento de Transportes do

    LNEC, particularmente ao Sr. Carlos Pimentel e Nuno Nunes, pela disponibilidade demonstrada e

    pelos conhecimentos transmitidos, nomeadamente sobre o equipamento do Pndulo Britnico.

    Aos meus colegas que me acompanharam ao longo do curso pelo apoio e amizade demonstrados

    durante a elaborao deste trabalho.

    minha famlia, pelo apoio incondicional em todos os momentos e por tornarem possvel para que se

    pudesse concretizar este trabalho, e aos meus amigos pela sua ajuda e o seu constante incentivo

    que sempre demonstraram em todos os momentos.

  • II

    Resumo

    A camada de desgaste dos pavimentos rodovirios tem a funo de assegurar aos utentes uma

    circulao segura, cmoda e econmica. Para isso necessrio que as suas caractersticas

    funcionais, tais como o coeficiente de atrito e a textura apresentem bons nveis, especialmente em

    condies de circulao e climatricas adversas.

    Nos ltimos anos tem-se assistido a uma maior valorizao das caractersticas superficiais do

    pavimento, resultando na procura da melhoria do desempenho dos materiais asflticos e no

    aparecimento de novas tcnicas. Neste trabalho so apresentadas as camadas de desgaste em

    pavimento flexvel mais comuns em Portugal, e as tcnicas utilizadas na melhoria das propriedades

    funcionais, nomeadamente os revestimentos anti-derrapantes e a granalhagem.

    Para a avaliao das caractersticas de superfcie (atrito, textura e irregularidades) existem

    equipamentos de auscultao especficos e padronizados. Neste documento feita a descrio de

    cada uma destas caractersticas, analisando a respectiva evoluo temporal e com o trfego. So

    tambm descritos os principais equipamentos de medio: mtodo e princpios do ensaio.

    Posteriormente abordagem terica do problema, so apresentados dois casos prticos: um

    relativamente aplicao de um revestimento anti-derrapante, onde foram realizados ensaios para

    avaliar as propriedades funcionais do revestimento e outro cujo objectivo foi analisar o coeficiente de

    atrito antes e depois da beneficiao do pavimento, utilizando a tcnica da granalhagem.

    Da anlise dos resultados, clara a melhoria das propriedades funcionais (coeficiente de atrito e

    profundidade de textura) face ao pavimento de beto betuminoso existente. assim possvel

    concluir que ambas as solues trazem melhorias na resistncia derrapagem do pavimento,

    tornando-o mais seguro.

    Palavras chave

    Atrito

    Textura

    Camada de desgaste

    Auscultao de pavimentos

  • III

    Abstract The pavements wearing course has the function of assuring a safe, comfortable and economic travel

    to its users. To fulfill that purpose its necessary that its functional properties, such as the coefficient of

    friction and texture, present good values, especially in adverse weather conditions and drivability

    conditions.

    In the last few years the pavements surface properties have been given a greater importance,

    resulting in the improvement of bituminous materials performance and in the appearance of new

    techniques. This study presents the asphalt pavements wearing course more commonly used in

    Portugal, and the techniques used to improve the functional properties, including anti skidding

    surfacing and shot blasting.

    To evaluate the surface characteristics (friction, texture and unevenness) there are specific and

    standardized devices. In this document, each of these properties is described, analyzing their

    respective evolution with time and traffic. The main measuring equipments are also described: method

    and test procedures.

    Subsequent to the technical approach, two case studies are presented: one concerning the application

    of anti skidding surfacing, where surveys were made to evaluate the functional properties of the

    coating, and another one with the purpose of analyzing the coefficient of friction before and after the

    improvement of the pavement with shot blasting.

    From the results analysis, it is clear the improvement of the functional properties (coefficient of friction

    and texture depth) in comparison with standard bituminous concrete pavement. Therefore, it is

    possible to conclude that both solutions improve pavements skid resistance.

    Key-words

    Friction

    Texture

    Wearing course

    Pavement condition survey

  • IV

    ndice Captulo 1 Consideraes iniciais 1.1 Apresentao do tema e seu enquadramento .......... 1 1.2 Objectivos e metodologia.. 3 1.3 Estrutura geral ....... 4 Captulo 2 Materiais de pavimentao e tcnicas de reabilitao funcional aplicados em camadas de desgaste 2.1 Generalidades. 5 2.2 Beto betuminoso.. 8 2.3 Beto betuminoso drenante.. 11 2.4 Beto betuminoso rugoso e microbeto rugoso 16 2.5 Misturas betuminosas com betume modificado com borracha... 20 2.5.1 Principais propriedades e condies de aplicao . 20 2.5.2 Experincia em Portugal dos pavimentos com misturas betuminosas com BMB... 23 2.6 Revestimento anti-derrapante.. 25 2.7 Granalhagem.. 29 2.8 Concluses.. 32 Captulo 3 Caractersticas e mtodos de observao da superfcie de pavimentos 3.1 Generalidades. 35 3.2 Textura. 37 3.2.1 Mancha de Areia. 39 3.3 Atrito. 41 3.3.1 Pndulo Britnico 46 3.3.2 Grip-Tester 49 3.4 Irregularidades longitudinal e transversal... 51 3.4.1 Perfilmetro laser 55 3.5 Concluses.. 57 Captulo 4 Estudo experimental de um revestimento anti-derrapante 4.1 Generalidades. 59 4.2 Descrio geral da obra 59 4.3 Caracterizao dos materiais... 61 4.4 Aplicao em obra.. 62 4.5 Ensaios realizados. 63 4.6 Anlise dos resultados obtidos. 66 4.7 Concluses.. 69 Captulo 5 Estudo de um pavimento betuminoso aps aplicao de Granalhagem 5.1 Generalidades. 71 5.2 Recolha de dados.. 72 5.3 Anlise de resultados obtidos.. 73 5.4 Sinistralidade no caso de estudo. 77 5.5 Concluses.. 79 Captulo 6 Concluses gerais e trabalhos futuros 6.1 Sntese do trabalho. 81 6.2 Concluses gerais.. 81 6.3 Trabalhos futuros 84

  • V

    Bibliografia........ 85 Anexos Anexo I - Especificaes para Betumes... 89 Anexo II - Fichas com os resultados dos ensaios do atrito e da textura da EM603.. 90 Anexo III - Fichas com os resultados dos ensaios do atrito e textura da EM 539/2.. 97 Anexo IV - Resultados do LNEC com a listagem do GN obtido por troos de 10m, em cada sentido, antes e aps o tratamento do pavimento pelo mtodo de granalhagem. 100 Anexo V - Valores do coeficiente de atrito antes e aps a aplicao da granalhagem ... 118

  • VI

    ndice de Figuras

    Figura 2.1 a) Mistura tradicional (escoamento superficial da precipitao); b) Mistura porosa (escoamento no seu interior, contacto seco pneu/pavimento) [Kraemer et al, 1996]. 12

    Figura 2.2 Estrutura esquemtica duma camada de desgaste drenante constituda por duas camadas porosas [Pereira & Miranda, 1999] 14

    Figura 2.3 Camada de desgaste drenante, transio entre faixa de rodagem e berma [adaptado de Pereira & Miranda, 1999].. 15

    Figura 2.4 Variao da resistncia ao deslizamento na EN 104 Trofa/Azurara [Fonseca, 2007]24

    Figura 2.5 Variao da profundidade de textura no IC1 Ourique/Santana da Serra [Fonseca, 2007]25

    Figura 2.6 Revestimento Anti-Derrapante. 26

    Figura 2.7 Contraste entre a Macro textura do revestimento anti-derrapante e do pavimento em beto betuminoso 27

    Figura 2.8 Aplicao manual a frio de um revestimento Anti-Derrapante... 28

    Figura 2.9 Granalhadora - sistema de granalhagem ( esquerda) e Aspirao - sistema de aspirao ( direita). 29

    Figura 2.10 Diagrama de fu