Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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editorial O anúncio do Programa de Concessões de Rodovias e Ferrovias feito pelo Governo Federal reacendeu o debate sobre privatização x estatização. Questões ideológicas à parte, na área da infraestrutura rodoviária há tempos se debate qual o papel do Estado. Deve se ater a função de Gestor, planejando e fiscalizando, ou ainda há espaço para atuar na construção, manutenção e operação de nossas rodovias? Essa foi a pergunta feita a representantes do setor rodoviário do Rio Grande do Sul e do Brasil. As opiniões, reflexões e sugestões estão na nossa seção de reportagens. Esperamos que possam contribuir para o debate e levar a uma convivência saudável, cooperativa e produtiva entre o setor público e o setor privado. Na parte técnica da Revista trazemos artigos e trabalhos técnicos que abordam diferentes temas e técnicas apresentados por profissionais e pesquisadores, que buscam atingir o estado da arte na área da engenharia rodoviária. Seguindo a proposta que motivou a criação desta Revista, trazemos aos nossos leitores textos sobre misturas mornas, modelagem digital de terreno e projeto, utilização de videorregistro para inventário de pavimentos, entre outros. Sempre com o objetivo de permitir a troca de conhecimentos e a atualização e aperfeiçoamento aos nossos leitores. No ano em que DAER completa 75 anos de serviços prestados à sociedade gaúcha, a seção Resgate Histórico apresenta um breve inventário com algumas obras importantes e marcantes que tiveram a participação do corpo técnico do DAER, que desta forma deixou a marca de seu conhecimento e competência na história da engenharia rodoviária do Rio Grande do Sul. Boa leitura!
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Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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Publicação da Sociedade dos Técnicos Universitários do DAER/ Sociedade dos Engenheiros Civis do DAER Av. Borges de Medeiros, 1555 - Prédio Anexo CEP 90110-150 - Porto Alegre - RS (51) 3210.5076
SUDAER PRESIDENTE Eng. Aldo Luiz Grassi VICE-PRESIDENTE Eng. Cláudio Garcia D’Almeida SECRETÁRIO Eng. Luciana de Azevedo TESOUREIRO Eng. Alexandre José Garcia Sório
SECDAER PRESIDENTE Eng. Laércio Toralles Pinto da Silva VICE-PRESIDENTE Eng. Ricardo Von Mühlen SECRETÁRIO Eng. Cirineu Afonso De Luca IDEALIZADORA Eng. Sayene Paranhos Dias COMISSÃO EDITORIAL Eng. Christine Tessele Nodari Eng. Jayme Tonon Eng. José Augusto de Oliveira Eng. José Octávio Guimarães Rodrigues Eng. Marlova Grazziotin Johnston Eng. Tatiana Gomes Tedesco CAPA Ponte Ernesto Dornelles - RST470 Marivete Consalter JORNALISTA RESPONSÁVEL Francisco Canabarro Mtb 8569 DIAGRAMAÇÃO E FINALIZAÇÃO Jean Grivot Suelem Camerin Carlos Eduardo Binato de Castro Gabriel Johansson Azeredo COMERCIALIZAÇÃO Padda Comunicação (51) 3476.0951 - 9380.5722
Reportagem
sumário
REVISTA ESTRADAS ISSN 1807-426X Ano 11 - N° 17 - dezembro 12
O Estado na infraestrutura rodoviária 6 Qual o papel do Estado na infraestrutura rodoviária? 10 O forum de infraestrutura e os investimentos em rodovias no estado 12
Ponto de Vista Infraestrutura de transportes, investimentos e perspectivas do modal rodoviário no Brasil 14
Trabalhos Técnicos Misturas asfálticas mornas em revestimentos de pavimentos 18 Restauração do pavimento do vão móvel da Ponte do Guaíba utilizando revestimento asfáltico com SBS+TLA 24 Comportamento de misturas mornas por processo de espumação em diferentes temperaturas de usinagem e compactação 32 Pavimento de concreto na duplicação da BR 392/RS - trecho entre Pelotas e Rio Grande 42
Artigos Diretrizes para desenvolvimento de um sistema avançado para estudos e projetos viários: modelagem digital do terreno e projeto 50 Utilização de vídeorregistro para inventário de defeitos em pavimentos
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Estudo laboratorial de misturas asfálticas com adição de diferentes teores e tipos de cal 66
Resgate Histórico DAER 75 anos de engenharia rodoviária 74
Concurso As belas paisagens das estradas gaúchas 80
As informações, os conceitos e as opiniões emitidos nos textos assinados são de inteira responsabilidade de seus autores. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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reportagem
O Estado na infraestrutura rodoviária
O modal rodoviário é o maior responsável pelo transporte de cargas e pessoas no Brasil. Uma boa infraestrutura rodoviária é de extrema importância para o desenvolvimento de um país. O setor público cada vez mais é cobrado a investir pesadamente em rodovias, como forma de facilitar o crescimento econômico, aliviando os altos custos operacionais de se trafegar em uma malha cada vez mais deteriorada. As chamadas operações tapa-buracos, já não satisfazem a opinião pública, que quer investimentos que garantam uma solução definitiva. O Brasil enfrenta este problema há quase 25 anos. Obras de duplicação de pistas, pontes, viadutos, túneis, contenção de encostas, etc. são necessários para que tenhamos uma rede rodoviária de qualidade. Além disso, é necessária a manutenção do que foi construído. É aí que começa a discussão sobre o papel do poder público. Alguns entendem que o estado não tem recursos para bancar estas obras, que por suas características de funcionamento acaba por encarecer os custos. Ou que investir na melhoria das rodovias pode significar, no futuro, um acúmulo de despesas que pesariam no orçamento público, podendo até comprometer o equilíbrio das contas governamentais. Concessões, privatizações, PPPs são apontadas como solução, e que o estado deve ser apenas um gestor, deixando de atuar diretamente na construção, operação e manutenção das rodovias. Outros entendem que não há como o estado deixar de atuar no setor, pois nem todas as rodovias são atraentes como negócio para a iniciativa privada e, mesmo em casos de parcerias, há a presença de recursos públicos. Diante desta questão, a Revista Estradas ouviu alguns representantes e analistas do setor rodoviário. Suas opiniões, ideias e sugestões estão resumidas a seguir e nos artigos assinados nas próximas páginas. “O Estado deve se restringir a gerir. As entidades privadas é que devem executar, pois estão mais afeitas a lidar com produção, rentabilidade e tem menos entraves burocráticos. O setor público deve fiscalizar e gerir o planejamento do sistema. O próprio modelo de concessão que o governo federal está lançando agora é um exemplo disso. O governo federal acredita que o caminho seja a administração privada da infraestrutura. No Brasil, essa relação entre estado e iniciativa privada está se fortalecendo, não há outra maneira de se fazer altos investimentos em infraestrutura”. Nelson Sperb Neto – Presidente do Sicepot/RS
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“O Estado é o gestor. Como gestor ele é o mentor deste processo e, como tal, o Brasil criou diferentes institutos ao longo do tempo, por saber que a nossa necessidade de
“O estado não pode fugir do papel de gestor, agora a solução que ele vai dar para cada caso deve ser a do melhor uso dos recursos públicos.”
infraestrutura é muito maior que a nossa capacidade de investimento
Cylon Rosa Neto
público. Então, o governo criou o programa de concessões, o programa de parcerias público-privadas e continua com uma lei de licitações aplicável. Acredito que para cada problema exista uma solução melhor aplicável, com o melhor uso dos recursos. Por exemplo, uma nova rodovia, se o estado tiver capacidade de investir, ela a constrói. Se a melhor solução é financiar, busca o financiamento. Se não há capacidade de investimento, deve buscar a iniciativa privada, que tem a capacidade de buscar o financiamento e prestar esse serviço, com a possibilidade de se ressarcir ao longo do tempo, através do processo de conservação, manutenção, etc. Nas condições onde os dois podem interagir, existem as PPPs, onde o estado e iniciativa privada entram como acionistas e constroem uma solução exequível. O estado não pode fugir do papel de gestor, agora a solução que ele vai dar para cada caso deve ser a do melhor uso dos recursos públicos”. Cylon Rosa Neto – Presidente do Fórum de Infraestrutura do RS “O grande equívoco do modelo brasileiro é a atribuir ao DNIT responsabilidade de construir, manter e operar uma malha de 60 mil km espalhada pelo país. É bem diferente do modelo americano, por exemplo, onde a autoridade federal faz uma gestão macro da infraestrutura, ou seja, avalia os projetos, aporta recursos,
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mas as rodovias são construídas e mantidas pelos estados ou municípios. Não se trata de falta de capacidade técnica dos profissionais do DNIT, mas é uma missão quase impossível um único ente operar e manter uma rede deste tamanho. Acho que os estados ainda tem um espaço muito grande para atuar nesta área, em rodovias que exijam menos operação e manutenção, estradas menos viáveis para o pedágio. Nestas, há espaço para a atuação dos órgãos estaduais e municipais. E esta atuação é importante. Mesmo em países em que existem grandes investimentos da
reportagem
iniciativa privada, a participação do estado ainda é necessária. É também uma questão de foco, um órgão estadual é muito mais fácil de ser cobrado pelos usuários, por estar mais próximo. Volto a ressaltar que não é uma crítica a capacidade ou a qualidade dos técnicos do DNIT, mas sim o entendimento que é uma rede muito grande para ser atendida pela estrutura do órgão. Este é o grande trunfo das concessionárias. Elas são constituídas para gerir um trecho, ou alguns trechos específicos. Ela tem que se preocupar apenas com aqueles trechos. Fica mais fácil saber onde estão os problemas, os pontos críticos. É claro que os DERs e o DAER tem atribuições um pouco mais amplas, mas de qualquer maneira eles estão muito mais próximos do usuário, dos problemas. Creio que a grande
“O grande equívoco do modelo brasileiro é a atribuir ao DNIT responsabilidade de construir, manter e operar uma malha de 60 mil km espalhada pelo país.” Moacyr Servilha Duarte
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inovação que se poderia fazer hoje, no
rodovias pavimentadas do Brasil, que
neste sentido, em São Paulo, onde
Brasil, seria o governo federal delegar
poderiam interessar às concessionárias
a concessionária construiu uma
a gestão das rodovias para os estados e
privadas, por conta do fluxo de
parte da rodovia. De modo geral, a
colocar recursos para investimento em
veículos, que é o que determina a
experiência brasileira é transferir as
rodovias que são de interesse nacional.
rentabilidade do investimento.
rodovias já existentes para o setor
Em resumo, o estado concederia
No cenário federal, o governo
privado. Não há a construção de
as rodovias que exigem grandes
completando o plano anunciado de
novas rodovias. Pelo tamanho do
investimentos e que podem ser geridas
conceder mais 7.500km de rodovias
país e pela densidade demográfica,
através de pedágios, ficaria com as
pavimentadas, estaria chegando próximo
não nos parece que a expansão da
rodovias médias, que não comportam
ao seu limite. Ou seja, na esfera
rede rodoviária será feita por meio
a cobrança de pedágios e as rodovias
federal, não teríamos mais rodovias que
de recursos privados. Então, a
locais ficariam com os municípios”.
interessassem ao setor privado.
participação do poder público é, e
Moacyr Servilha Duarte - DiretorPresidente da ABCR “Com relação ao setor rodoviário,
Então, no nosso ponto de vista,
continuará sendo, fundamental na
no longo prazo, em torno de 80% das
administração da rede rodoviária
rodovias pavimentadas brasileiras
brasileira”.
continuarão dependo da participação
Carlos Alvares da Silva Campos
os estudos do IPEA tem mostrado
direta do estado, do investimento
Neto - Coordenador de Infraestrutura
que a participação do poder público
público. Também a expansão da rede
Econômica - IPEA
na expansão e manutenção da rede é
terá que ser feita pelo poder público.
extremamente importante e continuará
Não há nenhuma rodovia nova a ser
sendo por um longo período. O
construída que esteja programada
espaço do setor privado, pelas nossas
para ser feita pelo setor privado. Até
estimativas, fica em torno de 15% das
agora só tivemos uma experiência
“No nosso ponto de vista, no longo prazo, em torno de 80% das rodovias pavimentadas brasileiras continuarão dependo da participação direta do estado, do investimento público.” Carlos Alvares da Silva Campos Neto
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reportagem
Qual o papel do Estado na infraestrutura rodoviária?
Egon Schunck Júnior Especialista em Regulação de Serviços Públicos
Presidente da Associação Gaúcha de Concessionárias de Rodovias
Para responder a indagação, inicialmente é necessário ponderar que existem duas formas de prestação dos serviços públicos referentes à infraestrutura rodoviária: o regime de execução direta pelos entes estatais e o regime de concessões públicas, patrocinadas ou não. A aplicabilidade de cada um desses regimes pode ser analisada sobre vários aspectos; interessa-nos a descrição de dois: a financiabilidade e a especialização. O financiamento para execução direta das obras e serviços rodoviários pelos entes estatais implica a oneração do orçamento público, provocando a distribuição dos custos sobre a generalidade dos contribuintes, sejam eles utilizadores ou não da infraestrutura rodoviária, tenham ou não veículos automotores, sejam ou não os recursos dos seus impostos aplicados em estradas e rodovias que servem a sua cidade ou o seu estado. Houve épocas em que esta situação era um pouco diferente, pois havia fundos públicos específicos para custeio da infraestrutura rodoviária, formado pela tributação dos proprietários de veículos ou sobre os seus combustíveis, como, por exemplo, o Fundo Rodoviário Nacional – FRN (baseado em impostos sobre combustíveis e lubrificantes); a Taxa Rodoviária Única - TRU (foi substituída pelo IPVA, o qual, por ser imposto, não tem sua aplicação vinculada ao custeio das rodovias) e o Selo-Pedágio, que deveria estar afixado no para-brisa do veículo ao trafegar, cujo pagamento era mensal, independentemente de transitar pelas vias federais uma única vez no mês ou diariamente. Na concessão pública de rodovias o financiamento é proporcionado pela arrecadação de pedágio cobrada dos usuários da estrada, portanto, onera especificamente o utilizador do serviço público, na medida e ao tempo do seu uso e, eventualmente, por outras fontes de receita também pagas por particulares (receitas alternativas, acessórias decorrentes de projetos associados ou complementares). Esta concepção sofre certa relativização no caso das concessões patrocinadas, conhecidas como parcerias público-privadas, ou PPP´s, nas quais o custeio da realização do projeto concessionário é proporcionado, em paralelo, por duas fontes de receita: (a) pelos particulares - usuários mediante o pagamento de pedágio e, eventualmente, com o acréscimo de receitas alternativas, acessórias decorrentes de projetos associados ou complementares e, (b) através de contraprestações pecuniárias públicas, pagas pelo poder concedente ao concessionário. Este modelo proporciona a mitigação do valor do pedágio (denominada modicidade tarifária), pois custo dos investimentos previstos no contrato que, de outra forma seria suportado exclusivamente pelos utilizadores da rodovia, é cofinanciado pelo orçamento público.
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Há duas outras situações, específicas ao Estado do Rio Grande do Sul, em que, embora não se configurem
direta) – vale dizer, se deve atuar
aos projetos concessionários em rodovias
efetivamente como interventor.
que apresentam baixo volume de tráfego,
A resposta a estas questões envolve
suplantando com contraprestações
como contratos de concessão do tipo
escolhas políticas, econômicas, técnicas
pecuniárias as insuficiências de
parceria público-privada - “PPP”,
e sociais. Por estes motivos deixamos
arrecadação que afugentariam os
o financiamento da infraestrutura
para o final deste artigo a abordagem
particulares potenciais interessados
rodoviária é proporcionado pelo setor
do aspecto destacado no início: a
nesses contratos.
privado em conjunto com o setor
especialização.
público (pelos pedágio pagos pelos
Nas três últimas décadas, o padrão
Mesmo no modelo de concessões públicas, inclusive PPP´s, há outro
usuários das rodovias mais aportes do
nos órgãos técnicos rodoviários, da
aspecto relevante que deve ser
tesouro estadual): (a) os denominados
União (antes o DNER, agora o DNIT)
considerado: vocação. Para esses
pedágios comunitários, em que certos
e dos Estados (no caso do Rio Grande
sistemas darem certo é preciso do
trechos rodoviários são mantidos sob
do Sul o DAER), é a total carência de
Estado, do administrador público,
a exploração direta do Estado, por
recursos técnicos-operacional, faltando
a vocação de ser indutor do
intermédio do seu órgão rodoviário,
tanto mão-de-obra especializada como
desenvolvimento na condição de gestor,
que neles aplica recursos advindos do
infraestrutura material básica; em
normatizador, fiscalizador e regulador,
orçamento público (cuja fonte são os
contraposição, na iniciativa privada
do contrário poderá ocorrer o mesmo
impostos pagos pela generalidade dos
ocorre o oposto: alta capacitação
que aconteceu no Estado do Rio
contribuintes) ao mesmo tempo em
técnica e grande disponibilidade
Grande do Sul, onde ao invés de fazer
que cobra pedágio dos usuários da via;
de máquinas e equipamentos e,
política de infraestrutura rodoviária,
(b) o modelo que pretende implantar a
principalmente, expertise.
se fez política com a infraestrutura
partir de 2013, em que uma empresa
Enquanto que os órgãos estatais
rodoviária, o que acabou convertendo
estatal de economia mista poderá vir a
estacionaram no pior momento da
em mercadoria eleitoral as concessões
explorar praças de pedágio, cobrando
década de 50 do século passado, a
públicas estaduais, alvejando-as com
dos usuários pelo tráfego na rodovia.
iniciativa privada ocupou o espaço
retóricas eleitoreiras motivadoras de
O volume dessa arrecadação e o plano
antes destinado ao Estado e constituiu-
sucessivos descumprimentos contratuais,
de obras dirão se haverá necessidade
se no principal motor das inovações
gerando evidentes prejuízos para toda
de aportes de receitas públicas ou não
tecnológicas, com financiamento em
a sociedade e para os usuários em
nesse novo modelo a ser implantado.
pesquisas na área de infraestrutura
particular. No entanto, mesmo diante
Portanto, é possível afirmar que
rodoviária, implantação de laboratórios
deste quadro negativo, ainda assim
temos três modelos de financiamento
de testes para desenvolvimento de
este combatido modelo apresentou
das obras rodoviárias: (a) 100% público
novos materiais, criação de programas
resultados em muito superiores àqueles
– recursos dos orçamentos da União,
de gerenciamento de pavimento, enfim,
do setor público, seja comparando-o
Estados e Municípios; (b) 100%
constituiu um know-how que explica o
com o a execução direta do setor público
privado – recursos provenientes da
porquê desse setor fazer melhor, mais
com recursos exclusivos do orçamento
cobrança de pedágio e de outras receitas
rápido e mais barato.
estadual, seja comparando-o com o
pagas por particulares (alternativas,
Nesse aspecto, a resposta à
modelo da arrecadação de pedágio
acessórias decorrentes de projetos
indagação parece óbvia – o novo papel
cobrado pela autarquia estadual
associados ou complementares) e (c)
do Estado no século XXI é o de gestor,
encarregada, posto que proporcionou a
misto público/privado – combinação dos
normatizador e fiscalizador, enfim,
sociedade muito maior quantidade de
dois modelos anteriores.
deve atuar exclusivamente como
quilômetros rodoviários recuperados,
Respondendo como deve o
regulador; afinal, mesmo considerando
mantidos e conservados, pavimentados
Estado agir: se apenas como gestor,
que a iniciativa privada só vá atuar
e bem sinalizados, com guinchos e
normatizador e fiscalizador (hipótese
em condições que apresentem o justo
ambulâncias, o que não se verificou nas
das concessões públicas e PPP´s), vale
retorno aos seus investimentos, com a
estradas não concedidas, em que pese
dizer, se deve atuar exclusivamente
lógica de obter determinado nível de
nelas tivesse a maior quantidade relativa
como regulador ou, diferentemente,
rentabilidade - existem as PPP´s para
de praças de pedágio e o maior volume
como executor (hipótese da execução
dar viabilidade econômica e financeira
relativo de tráfego. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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reportagem
O fórum de infraestrutura e os investimentos em rodovias no estado Cylon Rosa Neto
Presidente do Forum de Infraestrutura RS
N as últimas décadas o Rio Grande do Sul reduziu em muito sua participação no PIB nacional, pois passou de um estado inovador em investimentos na área de infraestrutura até os anos 1970, com efetivação de rodovias que pavimentaram nossos principais eixos de desenvolvimento de forma pioneira, para um Estado periférico, onde nossos indicadores de desempenho são intermediários ou até pífios. Isto se deu por, infelizmente, priorizarmos conflitos endógenos ao invés de direcionarmos os esforços para uma política de desenvolvimento objetiva, na qual a infraestrutura, especialmente a rodoviária, é fator determinante para competitividade em um contexto socioeconômico internacional com esta premissa. O DAER não se diferencia neste cenário, pois sofre as pressões da falta de estrutura, da descontinuidade dos investimentos, ausência de planejamento e de constância de propósito, porque os governos, independentemente de partido político, têm como característica principal implementar seus próprios projetos e metas, na maioria das vezes desconsiderando os investimentos dos períodos pretéritos já em andamento. O Fórum de Infraestrutura das Entidades de Engenharia é composto pela SERGS, SENGE, CREA, AGEOS, ABES, SINDUSCON, SICEPOT, SINAENCO e COINFRA-FIERGS, foi instituído no ano de 2009 como instância qualificada e propositiva, entendendo que infraestrutura é uma questão de Estado, transcende governos, logo, deve seguir um planejamento lógico, técnico, vinculado não a política, mas as demandas, sendo instrumento indutor do desenvolvimento, portanto, teoricamente oriunda do DAER e de um Plano Rodoviário Estadual. Isto infelizmente ainda não ocorre e o Rio Grande do Sul não consolida um programa sistêmico de investimentos planejados neste modal. Por outro lado, o Estado tem uma deficiência estrutural em sua capacidade de investir com recursos próprios, prova disto, é que o PPA 2012-2015 prevê apenas 5% da necessidade efetiva de recursos para rodovias. 12
Desta forma, o atual governo, de forma muito competente,
com todas as instâncias na área de infraestrutura de forma
alavancou recursos de outras fontes, construindo um robusto
voluntária, qualificada e objetiva, sugerindo ações voltadas ao
programa de investimentos no período 2012-2014 na
processo de desenvolvimento do Estado, com as respectivas
ordem de R$ 3 bilhões de reais, entre recursos do tesouro
formas potenciais de financiar estas ações, sejam estas
e financiamentos, o qual se estima seja efetivado, pois foi
públicas ou privadas, defendendo o planejamento de longo
também avaliado e incentivado no âmbito do Conselho de
prazo nas ações de infraestrutura.
Desenvolvimento Econômico e Social. Permanece ainda no
O Fórum através de suas Entidades entende que as
Estado uma resistência a participação do capital privado no
instituições tradicionais do Estado como o DAER devam
financiamento de infraestrutura rodoviária, paradigma que é
ser qualificadas, seu quadro funcional prestigiado, suas
unânime no Fórum como passível de ser alterado. Esta ausência
instâncias como Comissão de Controle e Conselhos Rodoviário/
de Planejamento fragiliza o DAER e consequentemente o
Administração incentivados a agir de forma contínua,
Estado, porque ficam inconsistentes questões de infraestrutura
independente e consistente, se busque que os investimentos
que deveriam ser conduzidas com viés de longo prazo.
em rodovias sigam parâmetros técnicos oriundos de estudos de
Outro fator determinante na fragilização destes
demandas e necessidades/potencialidades, seguindo diretrizes
investimentos são as instituições de controle, presentemente
vinculadas a plenitude do resultado destes investimentos, com
com uma capacitação muito superior as estruturas de
constância de propósito e sem soluções de descontinuidade,
produção, logo, os investimentos são descontinuados
hoje determinantes no insucesso do Rio Grande do Sul como
não apenas pela ausência de planejamento, pela falta de
Estado protagonista no pacto federativo e na participação do
constância de propósito, pela carência de recursos, pela
crescimento do Brasil.
desestruturação do DAER, mas também por fatores exógenos,
Cabe as nossas instituições públicas em todos os poderes,
como conflitos políticos endógenos e controle com foco
as instituições privadas vinculadas a área de engenharia, as
unicamente punitivo, não construtivo ou orientativo. Isto
associações funcionais dos quadros técnico-científicos do
determina um clima de insegurança que retarda as ações
Estado, as forças políticas, as universidades e, por fim, aos
técnicas e administrativas pertinentes.
conselhos de desenvolvimento com sua pluralidade sadia, dar
O Fórum de Infraestrutura quebrou um paradigma
ao Rio Grande do Sul a possibilidade de reverter esta curva
histórico também de conflito entre as instituições da área
descendente, tornando-se novamente um Estado de destaque no
de Engenharia, as quais no presente momento atuam de
cenário nacional, sendo o investimento qualificado em rodovias
forma integrada, somando capacitações, buscando contribuir
um fator fundamental para o sucesso desta perspectiva. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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ponto de vista
Infraestrutura de transportes, investimentos e perspectivas do modal rodoviário no Brasil
Luiz Henrique Pantaleão
Especialista Rodoviário/DAER
Este texto busca apresentar uma visão geral das diversas modalidades (modais) de transporte e seu posicionamento na estrutura da matriz brasileira na qual se destaca o modal rodoviário. Algumas considerações sobre o custo logístico em geral e do transporte em particular são também apresentadas, visando ressaltar a importância desse modal na estrutura logística brasileira. Além disso, são apresentadas considerações sobre demandas de investimento nesse setor, comparando-as com volumes de recursos aplicados pelo poder público, especialmente no contexto do PAC – Programa de Aceleração do Crescimento. Finalmente, são traçadas considerações breves sobre a perspectiva da infraestrutura de transporte no Brasil.
Modais de transporte e a matriz brasileira A infraestrutura de transportes compõe-se de diversas modalidades utilizadas para movimentação de passageiros e cargas, denominadas “modais” de transporte: rodoviário, ferroviário, aéreo, aquaviário e dutoviário. Cada um desses modais tem características diferenciadas e apresentam vantagens e desvantagens quando comparados entre si. O transporte rodoviário caracteriza-se pela grande flexibilidade (operação porta-a-porta), capacidade de realizar operações de carga e descarga com muita simplicidade e velocidade maior que o ferroviário e o aquaviário. É a modalidade mais adequada para curtas distâncias (coleta e distribuição em pontas de percursos) e a que tem maiores possibilidades de integração com outros modais. No entanto, é importante lembrar a menor capacidade de carga e maior custo operacional, comparado ao ferroviário ou aquaviário e a diminuição da eficiência das estradas em épocas de grandes congestionamentos, como nos períodos de escoamento da safra. Caracterizase, sob o ponto de vista da cadeia produtiva, por apresentar custos fixos baixos (rede pública) e custos variáveis médios (combustível, manutenção, etc.). O modal ferroviário caracteriza-se, especialmente, por sua capacidade de transportar grandes volumes, com elevada eficiência energética, principalmente em casos de deslocamentos a médias e grandes distâncias. Apresenta, ainda, maior segurança, em relação ao modal rodoviário, com menor índice de acidentes e menor incidência de furtos e roubos. Além disso, caracteriza-se por apresentar custos fixos altos (equipamentos, terminais, linhas, etc.) e custos variáveis baixos (grandes volumes, grandes distâncias). Transporte aquaviário é a denominação do setor em que estão inseridos o transporte marítimo, fluvial e lacustre. É pouco flexível e não é adequado a algumas formas de serviço (Ex.: operação porta-a-porta). É um modal de menor velocidade. Possui vantagens em relação a segurança e custo. O Brasil dispõe de recursos naturais potenciais abundantes para o transporte aquaviário: no litoral há aproximadamente 7.500 km de costa; no interior há aproximadamente 14
50.000 km de lagos e rios (cerca de 30.000 km
com a demanda. Em termos de custos, apresenta custos
naturalmente navegáveis e mais 10.000 km navegáveis
fixos altos (aeronaves e sistemas de carga) custos variáveis
após obras de adaptação, totalizando 40.000 Km de águas
altos (combustível, manutenção, mão de obra, etc.). No Brasil, há uma predominância destacada do modal
potencialmente navegáveis). O transporte fluvial tem grandes vantagens em custo: tarifas 40% menores que o ferroviário
rodoviário sobre os demais. Dados de 2008 disponibilizados
e 67% menores que o rodoviário. Entretanto, as principais
pelo ILOS (Instituto de Logística e Supply Chain) mostram
áreas desenvolvidas do Brasil estão longe das calhas dos
a seguinte composição percentual da utilização dos diversos
grandes rios, desfavorecendo a utilização do transporte
modais para o deslocamento de carga no Brasil: rodoviário
aquaviário no interior. Atualmente, o transporte fluvial interior
= 62,7%; Ferroviário = 21,7%; Aquaviário = 11,7%;
tem participação limitada no total (15%). Os outros 85% são
Dutoviário = 3,8%; Aéreo = 0,1%. Esses dados referem-se
de transporte marítimo de cabotagem (na Costa Litorânea).
ao indicador TKU (toneladas por quilômetro útil) e, ressalta-
O transporte marítimo é o modal mais utilizado no comércio
se, referem-se à movimentação de cargas. A distribuição da matriz de transportes brasileira entre
internacional ou de longo curso e refere-se ao transporte marítimo internacional. Caracteriza-se por apresentar custos
os diversos modais apresenta uma distorção no que diz
fixos médios (navios e equipamentos) e custos variáveis
respeito às características geográficas do país. Em territórios
baixos (grandes volumes).
extensos como o do Brasil seria recomendável uma
O transporte dutoviário é aquele que se utiliza de
distribuição semelhante à que existe nos Estados Unidos da
tubulações para o transporte das mercadorias. Pelas próprias
América: Rodoviário = 26%; Ferroviário = 38%; Aquaviário
condições físicas do meio, os principais produtos que se
= 16%; Dutoviário = 19%; Aeroviário = 1% (dados da
utilizam desse modal são os derivados de petróleo, refinados
COPPEAD/UFRJ). A tabela e o gráfico apresentados a seguir
de grãos (óleo), gases e álcool, em sua maioria. Sendo assim,
ilustram a comparação entre a participação dos modais no
por sua própria natureza esse modal ainda é pouco utilizado.
Brasil e nos EUA.
A movimentação por dutos é bastante lenta mas, em compensação, o transporte opera ininterruptamente, 24 horas por dia e sete dias por semana. Tem como característica uma incidência de custos fixos muito altos (rede exclusiva e muito extensa) custos variáveis muito baixos (fluxo contínuo). Com relação ao tempo de trânsito, o transporte dutoviário é o mais confiável de todos, pois existem poucas interrupções para causar variabilidade no tempo de entrega. Danos e perdas de produtos em dutos são baixos, pois líquidos e gases não estão sujeitos a danos no mesmo grau que produtos manufaturados e os riscos relacionados à operação dutoviária são limitados. Há responsabilidade legal por danos ou perdas,
EUA
62,7%
26,0%
FERROVIÁRIO
21,7%
38,0%
AQUAVIÁRIO
11,7%
16,0%
DUTOVIÁRIO
3,8%
19,0%
AÉREO
0,1%
1,0%
FONTE
ILOS
UFRJ
60,0% 50,0% 40,0% 30,0%
regulares, mesmo que muitos deles sejam de operação própria.
20,0%
O transporte aéreo possui algumas vantagens sobre os
10,0%
demais modais, pois é mais rápido e seguro e são menores
0,0%
é o modal mais adequado para mercadorias de alto valor
BRASIL
70,0%
uma vez que dutos têm o mesmo status que transportadores
os custos com seguro, estocagem e embalagem e, por isso,
MODAIS RODOVIÁRIO
EUA brasil Rodoviário
Ferroviário
Aquaviário
Dutoviário
Aéreo
Figura 1 modais na matriz de transportes - Brasil x EUA - Fontes: Fleury (2011); UFRJ (2008)
agregado, pequenos volumes, médias ou longas distâncias ou com urgência na entrega. Além disso, sua capilaridade,
A configuração da matriz de transporte norte-americana,
ou seja, a possibilidade de atender diversas localidades não
assim como de outros países com territórios extensos
servidas por outros modais de transporte é uma característica
(Canadá, China, Rússia, por exemplo), prioriza a utilização de
vantajosa. Entretanto, as tarifas altas inviabilizam esse modal
transporte ferroviário ou aquaviário para as longas distâncias,
para curtas distâncias. A isso se associa a sua sazonalidade
integrando esses modais ao rodoviário na capilarização da
e irregularidade no que diz respeito ao comportamento das
distribuição regional e local de mercadorias em médias e
ofertas de voo e dos valores das tarifas que flutuam muito
pequenas distâncias (até 600 km, conforme propõe o prof. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
15
Fleury da UFRJ). Entretanto, no Brasil mesmo os trechos
de investimentos na manutenção e expansão da malha de
modal rodoviário e ainda é pequeno o desenvolvimento da
transportes. O instituto ILOS aponta o seguinte cenário
intermodalidade (também chamada de multimodalidade).
com relação ao transporte rodoviário no Brasil: cerca de 1,4
ponto de vista
Um exemplo muito citado das vantagens da
milhões de quilômetros de estradas não pavimentadas e
intermodalidade diz respeito ao transporte da safra de soja
cerca de 200.000 km de estradas pavimentadas, sendo que,
do estado de Goiás para o porto de Santos, um trajeto de
destas, algo em torno de 112.000 km (56%) não apresentam
cerca de 1.300 km. Uma alternativa para esse transporte é
as condições ideais de tráfego (dados do IPEA – Instituto
utilizar exclusivamente o modal rodoviário e outra é usar uma
de Pesquisa Econômica Aplicada – informam que essas
combinação dos modais rodoviário, aquaviário e ferroviário.
condições tem a seguinte classificação: 37,7% entre ótimo e
Na segunda alternativa a soja é transportada de caminhão
bom; 45,8% regular; e 26,4% entre ruim e péssimo). O valor
até São Simão/GO, por via fluvial até Pederneiras/SP e por
estimado dessa malha é de R$ 1,8 trilhões. Ainda segundo
ferrovia desta localidade até o porto de Santos. Diversos
o instituto ILOS, o cenário ideal para o modal rodoviário
estudos apontam, para esta alternativa, um custo logístico
brasileiro seria o seguinte: 5,1 milhões de quilômetros
cerca de 40% menor que para a primeira alternativa. Além
de estradas pavimentadas em bom estado e 800.000 km
disso, deve-se levar em conta a retirada de vários veículos das
de estradas não pavimentadas. Essa malha teria um valor
rodovias de Minas Gerais e São Paulo, o que e diminui o seu
estimado de cerca de R$ 12 trilhões. Uma das conclusões
desgaste e melhora as suas condições de tráfego.
desse estudo aponta a necessidade de um investimento da
Outro aspecto importante a considerar na discussão sobre o impacto dos transportes no resultado econômico financeiro das empresas e, por consequência, na economia brasileira é o peso desse item nos custos logísticos totais. Se considerarmos como custos logísticos a soma dos custos com transporte, armazenagem, estoques e administrativos, esse total representa cerca de 12,5% do PIB (Produto Interno Bruto), assim distribuídos: transporte = 7,5%, armazenagem = 0,7%, estoques = 3,9% e administrativos = 0,4%. Assim, o item transporte tem uma representatividade importante nesses custos totais. Considerando ainda o peso do modal rodoviário no transporte, parece importante considerar que as ações de curto prazo devem recair sobre este modal.
Demandas e investimentos no modal rodoviário no Brasil Ao se tratar da infraestrutura rodoviária é importante
ordem de R$ 10 trilhões apenas para o modal rodoviário. Esse, entretanto, é um cenário ideal. A fim de mantermos uma avaliação mais próxima da realidade da infraestrutura logística de transportes rodoviários, tomamos dados apresentados pelo IPEA que mostra uma análise do investimento público e privado nesse setor. Segundo esses dados, desde 2002, o investimento na infraestrutura de transportes como um todo é de menos de 1% do PIB e no modal rodoviário pouco mais da metade disso. Em 2009 houve um investimento de R$ 19, 2 bilhões na infraestrutura de transportes e, desses, R$ 10,9 bilhões foram aplicados no modal rodoviário. Outro aspecto interessante desses dados refere-se à participação de investimento público e privado. Dos valores investidos em 2009, R$ 12,6 bilhões foram de investimentos públicos e R$ 6,6 bilhões, privados. Mas há uma diferença quanto à priorização do investimento: de 2002 a 2009, segundo o IPEA, cerca de 60% do investimento público foi
considerar que a constituição da república federativa do
aplicado em rodovias mas só cerca de 35% do investimento
Brasil de 1988 estabelece que compete à União explorar,
privado destinou-se a este modal.
diretamente ou mediante autorização, concessão ou
Os dados do IPEA procuraram ainda dimensionar a
permissão os serviços de transporte rodoviário interestadual
demanda de investimentos no transporte rodoviário e foi
e internacional de passageiros. Além disso, é competência
identificada uma necessidade de R$ 183,5 bilhões em
da União legislar sobre as diretrizes da política nacional
investimentos para sanar os problemas e impulsionar o setor
de transportes. Essa configuração legal desdobra-se para
rodoviário nacional. Essa necessidade estaria assim distribuída:
Estados e Municípios conforme a responsabilidade sobre os
a) recuperação, adequação e duplicação: R$ 144,2 bilhões; b)
elementos da malha de transportes. Sendo assim, o papel
construção e pavimentação (trechos, contornos e acessos): R$
do poder público emerge como elemento fundamental, visto
38,5 bilhões; c) obras de arte: R$ 0,8 bilhão.
que cabe a ele, senão a gestão direta da malha, pelo menos o estabelecimento de políticas, diretrizes e prioridades.
16
Estudos recentes apontam uma série de demandas
de longa distância são operados predominantemente pelo
Desde 2007 o governo federal, através do PAC (Programa de Aceleração do Crescimento) tem destinado recursos
visando criar condições macroeconômicas setoriais para o crescimento do país. Visando promover a aceleração do crescimento econômico, o aumento do emprego e a melhoria das condições de vida da população brasileira, o programa propõe, como uma de suas medidas fundamentais, aumentar o investimento público em infraestrutura. Conforme o IPEA, em 2009, dos R$ 646 bilhões do orçamento do programa, apenas R$ 37,1 bilhões foram destinados à infraestrutura de transportes. O IPEA faz ainda uma comparação entre a aplicação de recursos do PAC em 2009 em rodovias. Essa comparação pode ser vista na tabela a seguir. INVESTIMENTO (R$ BILHÕES)
DEMANDA
PAC
PAC/DEMANDA 26,8%
TRECHO
31
8,3
CONTORNO
7
4,2
60,0%
ACESSO
0,5
0,5
100,0%
38,5
13
33,8%
Figura 2 demandas x investimentos em rodovias - Fonte: IPEA (2011)
Com relação à necessidade de construção e pavimentação a comparação entre a demanda os valores aplicados pelo PAC estão apresentados a seguir. INVESTIMENTO (R$ BILHÕES)
DEMANDA
PAC
PAC/DEMANDA
RECUPERAÇÃO, ADEQUAÇÃO E DUPLICAÇÃO
144,2
9,8
6,8%
CONSTRUÇÃO E PAVIMENTAÇÃO
38,5
13
33,8%
OBRAS DE ARTE
0,8
0,5
62,5%
183,5
23,3
12,7%
Figura 3 demandas x investimentos em construções e pavimentações de rodovias - Fonte: IPEA (2011)
Uma conclusão possível a partir desses dados apresentados pelo IPEA é de que, aparentemente, a definição de prioridades estabelecida pelo poder público não tem uma aderência à importância do modal rodoviário na composição da infraestrutura brasileira. Essa distorção também pode ser observada quando se avalia a alocação dos recursos por região. Mesmo quando do lançamento de novo programa de investimentos em 2010 (chamado de PAC2) a destinação de recursos para transportes não seriam suficientes para a demanda apontada pelo IPEA (R$ 109 bilhões de um total de R$ 1,6 trilhões).
Considerações finais A contextualização da estrutura da matriz de transporte do Brasil apresentada direciona a discussão sobre o assunto em três abordagens, quando se trata do papel do poder público na organização da infraestrutura de transportes: a) ações operacionais imediatas e mediatas de manutenção das condições de operação do modal rodoviário; b) ações estratégicas de longo prazo no sentido de reposicionar a participação dos diversos modais na matriz de transporte brasileira; c) ações estratégicas de médio e longo prazo visando a consolidação da multimodalidade de transportes. Embora a primeira dessas abordagens esteja, mesmo que de forma não suficiente, sendo considerada nos programas de revitalização da infraestrutura de transportes patrocinados pelo governo federal, as outras abordagens aparentemente não estão ainda na ordem estratégica do poder público.
Referências CEL/COPPEAD/UFRJ. Custos logísticos no Brasil 2008/2006. Relatório de pesquisa Panorama Logístico. Rio de Janeiro, 2008. CNT – Confederação Nacional do transporte. Transporte Ferroviário de Carga. Economia em Foco. São Paulo, 2011. FLEURY, P. Desafios para a infraestrutura logística brasileira. ILOS. São Paulo, 2011. IPEA – Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada. Gargalos e demandas da infraestrutura rodoviária e os investimentos do PAC: mapeamento IPEA de obras rodoviárias. Brasília, 2011.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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trabalhos técnicos
Misturas asfálticas mornas em revestimentos de pavimentos
Rosângela Motta
Pesquisadora USP
Liedi Bernucci
Departamento de Engenharia de Transportes
Escola Politécnica Universidade de São Paulo
Introdução Nas últimas décadas a preocupação com o meio ambiente tem sido cada vez mais evidente. Dentro deste contexto, no final da década de 1990, destacam-se dois marcos importantes: a União Europeia começou a buscar formas de cumprir as metas estabelecidas pelo Protocolo de Quioto e o Ministério do Trabalho e das Relações Sociais alemão passou a considerar limites de exposição para os trabalhadores expostos a fumos de asfalto. Estes dois fatos principiaram as iniciativas de se produzir misturas asfálticas com temperaturas mais baixas que àquelas usuais a quente para reduzir a emissão de poluentes e o consumo energético. Surgiram assim, as chamadas misturas asfálticas mornas (em inglês, Warm Mixes Asphalt – WMA), que se referem a um grupo de tecnologias desenvolvidas com o intuito de diminuir a temperatura das misturas asfálticas convencionais em cerca de 30°C a 50°C (Newcomb, 2006; Prowell e Hurley, 2007). O assunto foi primeiramente apresentado dentro do German Bitumen Forum, em resposta à consideração do Ministério alemão sobre a exposição ocupacional aos fumos de asfalto (Prowell e Hurley, 2007; Barthel et al., 2004), iniciando-se então um programa chamado “Low Temperature Asphalt” com o principal objetivo de investigar diversos métodos em que misturas asfálticas pudessem ser produzidas em temperaturas reduzidas em relação às convencionais (Barthel et al., 2004). A partir daí, os primeiros pavimentos com misturas asfálticas mornas foram construídos na Europa e, atualmente, já se têm diversas técnicas de produção que foram desenvolvidas em diferentes países (Prowell e Hurley, 2007). A propósito, foi ainda desenvolvida na França uma tecnologia onde a redução de temperatura é ainda maior (da ordem de 50°C ou mais), em que as misturas são preparadas e aplicadas abaixo de 100°C, tendo-se as chamadas misturas asfálticas semimornas (em inglês, Half-Warm Mixes Asphalt – HWMA). Segundo diversos pesquisadores (Newcomb, 2006; Prowell e Hurley, 2007; Barthel et al., 2004; Olard, 2008), a diminuição das temperaturas de usinagem e compactação com as misturas mornas pode trazer importantes benefícios tais como: (i) menor emissão de poluentes atmosféricos; (ii) melhoria do ambiente de trabalho na pavimentação (os 18
trabalhadores ficam menos expostos às emissões asfálticas,
tipo de tecnologia. A diferença entre as misturas semimornas
além de terem um ambiente de trabalho com temperaturas
e mornas está na temperatura final após a usinagem, onde
mais amenas e com redução de odores); (iii) diminuição do
abaixo de 100°C (temperatura de vaporização da água) a
consumo energético em usina; (iv) menor envelhecimento
mistura é considerada semimorna e acima é dita morna.
do ligante asfáltico, principalmente na usinagem (acredita-
Por fim, têm-se as misturas a frio que são fabricadas
se que a redução de temperatura poderia levar a um
em temperatura ambiente com emulsões asfálticas, sem
menor enrijecimento do ligante, tornando-o mais flexível e,
aquecimento dos agregados pétreos. Estas normalmente se
futuramente, mais resistente a trincas por fadiga durante a
restringem aos revestimentos de pavimentos de baixo ou
vida de serviço, elevando a durabilidade do pavimento em longo prazo); (v) possibilidade de uso de grandes quantidades de material fresado em reciclagem (no caso das misturas convencionais a quente, as elevadas temperaturas de usinagem acabam por limitar o montante de fresados na reciclagem, diferentemente das misturas mornas); (vi) menor dificuldade de pavimentação em épocas ou locais de clima muito frio e em situações onde a distância entre a usina e a pista é muito longa (nestes casos, em que há grande preocupação com perdas significativas de temperatura que acarretam em dificuldades na compactação, as misturas mornas podem ser vantajosas por apresentarem menor taxa de esfriamento que as misturas a quente). Além disso, nos dias de hoje, com a disseminação de
médio volume de tráfego ou às camadas intermediárias, por muitas vezes se acreditar que possam não ser estruturalmente tão resistentes quanto misturas a quente em camadas de revestimento de vias de tráfego elevado (Asphalt Institute, 2007; Bernucci et al., 2008; Brown et al., 2009; Newcomb, 2006; D’Angelo et al., 2008; Prowell e Hurley, 2007). Com o nível de aquecimento no processo de usinagem há variação da energia consumida, como ilustrado na Figura 1, onde se apresenta a classificação das misturas asfálticas em função de temperaturas típicas de usinagem, bem como a estimativa aproximada do consumo de combustível em cada caso. É interessante notar que os processos de secagem e vaporização da água demandam grande quantidade de energia.
misturas com asfaltos modificados com polímero ou borracha para maior durabilidade dos pavimentos, cujas temperaturas COMBUSTÍVEL kg/ton 8
de usinagem são ainda maiores que aquelas empregadas com asfaltos convencionais, a utilização de misturas asfálticas
AQUECIMENTO
mornas se faz ainda mais pertinente. Este artigo apresenta a execução de dois trechos experimentais com mistura morna no Estado de São Paulo, empregando uma tecnologia de uso de aditivo surfactante, de forma a verificar sua aplicabilidade em pavimentação.
Misturas Asfálticas Mornas e Semimornas Os diferentes tipos de misturas asfálticas de usina podem ser classificados de acordo com a temperatura empregada em
6
CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA
MISTURAS A FRIO 0ºC
20ºC
E AD O RGI T ENE CIMEN E AQU kg/ton] [ MISTURAS SEMIMORNAS
40ºC
MISTURAS MORNAS
MISTURAS A QUENTE
60ºC 80ºC 100ºC 120ºC 140ºC 160ºC 180ºC Temperatura de usinagem
4
VAPORIZAÇÃO
2 0
SECAGEM
Figura 1 Classificação das misturas asfálticas em função de temperaturas típicas de usinagem adaptado de Olard (2008) e D’Angelo et al. (2008)
sua produção, podendo ser divididos basicamente em: (i) a quente; (ii) mornas; (iii) semimornas; e (iv) a frio. As misturas a quente são preparadas a partir do
As tecnologias disponíveis atualmente para produzir
aquecimento dos agregados pétreos e do ligante asfáltico,
misturas mornas e semimornas basicamente consistem
sendo a usinagem executada em níveis elevados de
em: (i) empregar aditivos químicos surfactantes no ligante
temperatura, da ordem de 150 a 180°C. Estas são o tipo
ou na mistura asfáltica, que também podem atuar como
mais utilizado nos serviços de pavimentação e podem ser
melhoradores de adesividade; (ii) empregar aditivos orgânicos
fabricadas com diversos tipos de granulometria e de asfalto,
(ceras parafínicas) que alteram a viscosidade do asfalto; (iii)
para diferentes níveis de tráfego, garantindo boa resistência
produzir uma espuma com o asfalto aquecido pela inserção
e durabilidade. Já as misturas mornas e semimornas são
de água e/ou aditivos com água em sua composição. A Tabela
fabricadas em temperaturas intermediárias às de misturas a
1 apresenta algumas tecnologias existentes para a produção
quente e a frio, normalmente com aquecimento parcial dos
de misturas asfálticas em temperaturas mais baixas que
agregados e utilizando asfalto ou emulsão, dependendo do
àquelas convencionais. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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PROCESSO
trabalhos técnicos
ADITIVO QUÍMICO
ADITIVO ORGÂNICO
ESPUMA DE ASFALTO
TEMPERATURA DE PRODUÇÃO
PRODUTO
DESCRIÇÃO
DOSAGEM DO ADITIVO
GEMUL XT14
SURFACTANTE
0,3 A 0,4% EM MASSA DE LIGANTE
(20 A 30°C)
CECABASE RT ®
SURFACTANTE
0,2 A 0,4% EM MASSA DE LIGANTE
(30°C)
REDISET ®
SURFACTANTE E ADITIVO ORGÂNICO
1,5 A 2% EM MASSA DE LIGANTE
(30°C)
SASOBIT ®
CERA FISCHER-TROPSCH
1 A 2,5% EM MASSA DE LIGANTE
(20 A 30°C)
ASPHA-MIN ®
USO DE ÁGUA POR MEIO DE ZEÓLITAS
0,3% EM MASSA DE MISTURA ASFÁLTICA
(20 A 30°C)
WAM-FOAM ®
USO DE ÁGUA E DUPLO RECOBRIMENTO COM ASFALTOS DE CONSISTÊNCIAS DIFERENTES
2 A 5% DE ÁGUA EM MASSA DE ASFALTO MAIS CONSISTENTE
100 A 120°C
LOW ENERGY ASPHALT ®
AGREGADO GRAÚDO QUENTE MISTURADO AO MIÚDO ÚMIDO
3% DE ÁGUA NOS FINOS
< 100°C
(OU REDUÇÃO)
Tabela 1 Alguns exemplos de tecnologias de misturas asfálticas produzidas em temperaturas reduzidas
Redução das Emissões e do Consumo Energético Por um lado, as temperaturas mais baixas das misturas mornas podem auxiliar na redução da emissão de poluentes como o CO2. Rühl (2008), por exemplo, calcula que, se na Alemanha são produzidas 60 milhões de toneladas de misturas asfálticas convencionais por ano, gerando 1,5 milhão de ton de CO2, as misturas asfálticas mornas poderiam levar a uma diminuição de aproximadamente 10% ao ano dos níveis desse poluente naquele país. Dentro deste contexto, a pavimentação com misturas mornas poderia até ser inserida em projetos de comercialização de créditos de carbono (Olard, 2008). Ademais, tem-se ainda outro tipo de emissão que é de importante consideração, que é a emissão proveniente do asfalto. Ao serem aquecidos tais produtos asfálticos emitem vapores que, em contato com o ar mais frio se condensam, formando os fumos de asfalto, cuja composição química é variável e depende de alguns fatores, como origem do petróleo, tipo de ligante, tempo/velocidade de usinagem e nível de temperatura, na forma de material particulado e de gases
afeta a proporção relativa de cada HPA nestes fumos, bem como a quantidade de vapores emitidos, sendo estes os fatores que influenciam nos níveis de exposição e no potencial toxicológico destes elementos (Schreiner, 2011). Deste modo, as misturas mornas podem contribuir com a redução da exposição ocupacional, uma vez que se acredita que os fumos asfálticos gerados em altas temperaturas sejam mais suscetíveis à formação de HPAs carcinogênicos do que aqueles produzidos em temperaturas mais amenas (NIOSH, 2000). Por outro lado, o uso de misturas asfálticas mornas também se faz interessante pelo seu potencial de redução de energia em sua produção. Sabe-se que a secagem/vaporização d’água/ aquecimento dos agregados em usina é uma etapa que demanda grande consumo energético, principalmente se o agregado estiver com teor de umidade mais elevado, com o gasto de combustível aumentando em 10% para cada 1% a mais de água nos agregados. Dentro deste contexto, considerando-se que a
(NIOSH, 2000). Sabe-se que tais emissões asfálticas contêm
fabricação de misturas mornas geralmente se vale da diminuição
hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), cujos alguns
da temperatura dos agregados na usinagem, diversos projetos
tipos são suspeitos de terem propriedades mutagênicas ou
até o momento já indicaram uma economia de combustível
carcinogênicas (NIOSH, 2000; Ravindra et al., 2008; Yassaa
que tipicamente varia entre 20 a 35%, sendo que estes níveis
et al., 2001). Os HPAs são compostos orgânicos que possuem
poderiam ser ainda maiores se, em alguns casos, os queimadores
anéis benzênicos fundidos e, considerando-se sua estrutura
da usina fossem ajustados para trabalhar adequadamente em
física, à medida que aumenta o número de anéis aromáticos,
níveis mais baixos de temperatura (Prowell e Hurley, 2007).
sua carcinogenicidade também cresce. Com isto, a Agency for
Barthel et al. (2004), por exemplo, relatam o caso de uma
Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) dos Estados
obra francesa com um tipo de mistura morna, em comparação
Unidos listou 17 HPAs com base em seu perfil toxicológico,
com uma mistura a quente, e calculam que houve uma redução
classificando-os como prioritários (Ravindra et al., 2008).
de 30% no consumo de energia. Este mesmo percentual foi
No mais, sabe-se também que a temperatura é um fator crucial no controle das emissões asfálticas (Gasthauer et al., 20
2008), pois a temperatura em que os fumos são produzidos
verificado por Lecomte et al. (2007), na aplicação de uma outra tecnologia de mistura morna na Itália.
Figura 2 Espalhamento da massa asfáltica morna em pista
Trechos Experimentais
Figura 3 Detalhe da compactação com rolo de chapa
Já no trecho experimental na Rodovia dos Bandeirantes foi empregada uma mistura asfáltica com graduação gap
Dois trechos experimentais com o uso de tecnologia de aditivo surfactante (Gemul XT14) foram executados, respectivamente na Rodovia Presidente Dutra (Guarulhos – SP) e na Rodovia dos Bandeirantes (próximo a Campinas – SP). O trecho experimental na Rodovia Presidente Dutra foi executado em novembro de 2009. O local escolhido para a obra foi determinado pela NovaDutra, no km 225 (altura da cidade de Guarulhos, na Grande São Paulo). Para esta ocasião, foi feita uma fresagem de 6 cm ao longo de 350 m para que então fosse feita a recomposição com a mistura morna. Neste caso, tratava-se de uma mistura asfáltica densa com CAP 30-45. O processo de usinagem e aplicação em pista deu-se sem problemas, com os agregados aparentando estar bem envolvidos pelo ligante, mesmo com a mistura tendo sido preparada em temperatura mais baixa que o usual de uma mistura a quente. Foram empregados equipamentos e técnicas usuais de compactação de misturas asfálticas convencionais. Nas Figuras 2 e 3 têm-se fotos da execução do trecho experimental, cuja temperatura de compactação foi de 120ºC.
graded e asfalto-borracha (que requer temperaturas mais elevadas de usinagem e compactação). Este trecho foi executado entre dois segmentos de mistura a quente, possibilitando assim uma comparação com a mistura convencional. Dentro de um segmento de cerca de 8 km, foi construído um trecho de cerca de 400 m com mistura morna, entre dois segmentos respectivamente de 6000 m e 1500 m de mistura a quente. A obra com mistura morna ocorreu em agosto de 2010. O processo de usinagem e aplicação em pista da mistura morna se deu sem problemas. As temperaturas de compactação variaram entre 170 e 180°C na mistura a quente e entre 140 e 150°C na mistura morna. Particularmente no caso da mistura morna, os agregados aparentavam estar bem envolvidos pelo ligante, mesmo a usinagem tendo sido efetuada em temperaturas desta ordem de grandeza, com uma mistura asfáltica em que há grande preocupação com a questão de temperatura devido ao uso de asfalto-borracha. As Figuras 4 e 5 ilustram dois momentos da obra. A Tabela 3 mostra os dados do controle tecnológico
A Tabela 2 mostra os dados do controle tecnológico
(quanto a grau de compactação, volume de vazios e
(quanto a grau de compactação, volume de vazios e
espessura), cujos valores obtidos com a mistura morna
espessura), cujos valores indicaram que a obra atendeu às
atenderam às especificações de projeto, além de terem sido
especificações de projeto.
similares à mistura a quente.
GRAU DE COMPACTAÇÃO
VOLUME DE VAZIOS
[%]
[%]
99,7
4,2
ESPESSURA [cm] 6,7
Tabela 2 Controle tecnológico da obra do trecho experimental na Rodovia Presidente Dutra
GRAU DE
VOLUME DE
ESPESSURA
COMPACTAÇÃO [%]
VAZIOS [%]
[cm]
MISTURA A QUENTE
98,6
6,1
3,5
MISTURA MORNA
99,2
5,9
3,9
SEGMENTO
Tabela 3 Controle tecnológico da obra do trecho experimental na Rodovia do Bandeirantes Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
21
Conclusões A aplicação de uma mistura asfáltica morna (tecnologia de aditivo surfactante) em trechos experimentais demonstrou que este tipo de tecnologia
trabalhos técnicos
é promissora para a pavimentação, visto que permite uma redução significativa de temperatura de usinagem (da ordem de 30°C), sem que hajam dificuldades adicionais de execução, com o benefício da redução das emissões de poluentes, bem como do consumo de combustível.
Agradecimentos Os autores agradecem à CAPES, à Quimigel Ltda e ao Grupo CCR.
Figura 4 Espalhamento da mistura morna em pista
Figura 5 Compactação da mistura morna em pista 22
Referências Bibliográficas Asphalt Institute. The Asphalt Handbook. MS-4. 7th edit. Asphalt Institute, 2007. BARTHEL, W.; MARCHAND, J.-P.; von DEVIVERE, M. Warm asphalt mixes by adding a synthetic zeolite. In: EURASPHALT & EUROBITUME CONGRESS, 3., 2004, Vienna. Anais..., n. 354. BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica: Formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRAS: ABEDA, 3ª reimp., 2008. BROWN, E. R., KANDHAL, P. S., ROBERTS, F. L., KIM, Y.R., LEE, D.-Y., KENNEDY, T. W. Hot mix asphalt: Materials, mixture design, and construction. Lanham: NCAT at Auburn University, 3rd ed., 2009. D’ANGELO, J.; HARM, E.; BARTOSZEK, J.; BAUMGARDNER, G.; CORRIGAN, M.; COWSERT, J.; HARMAN, T.; JAMSHIDI, M.; JONES, W.; NEWCOMB, D.; PROWELL, B.; SINES, R.; YEATON, B. Warm-mix asphalt: European practice. International Technology Scanning Program. Virginia: Federal Highway Administration, 2008. GASTHAUER, E.; MAZÉ, M.; MARCHAND, J. P.; AMOUROUX, J. Characterization of asphalt fume composition by GC/MS and effect of temperature. Fuel, 87, 1428-1434, 2008. LECOMTE, M.; DEYGOUT, F.; MENETTI, A. Emission and occupational exposure of lower asphalt production and laying temperatures. Apresentado a 23 World Road Congress, 23., Paris, 2007. NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH. Health effects of occupational exposure to asphalt: Hazard review. 2000. Disponível em: <www.cdc.gov/ niosh>. Acesso em: 25 jun. 2009. NEWCOMB, D. An introduction to warm-mix asphalt. 2006. National Asphalt Pavement Association, Lanham. Disponível em: <http://fs1.hotmix.org>. Acesso em: 10 jul. 2009. OLARD, F. Low energy asphalts. Routes Roads, n. 336-337, p. 131-145, 2008. Apresentado a 23 World Road Congress: General Report and Conclusions: PIARC Prizes, 23., Paris, 2008. PROWELL, B. D.; HURLEY, G. C. Warm-mix asphalt: Best Practices. Quality Improvement Series 125. Lanham: NATIONAL ASPHALT PAVEMENT ASSOCIATION, 2007. RAVINDRA, K.; SOKHI, R.; VAN GRIEKEN, R. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: Source attribution, emission factors and regulation. Atmospheric Environment, 42, 2895-2921, 2008. RÜHL, R. Lower temperatures: The best for asphalt, bitumen, environment and health and safety. In: EURASPHALT & EUROBITUME CONGRESS, 4., 2008, Copenhagen. Anais… 2008. SCHREINER, C. A. Review of mechanistic studies relevant to the potential carcinogenicity of asphalts. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 59, 270-284, 2011. YASSAA, N.; MEKLATI, B. Y.; CECINATO, A.; MARINO, F. Chemical characteristics of organic aerosol in Bab-Ezzouar (Algiers): Contribution of bituminous product manufacture. Chemosphere, 45, 315-322, 2001.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
23
trabalhos técnicos
Restauração do pavimento do vão móvel da Ponte do Guaíba utilizando revestimento asfáltico com SBS+TLA Luciano Pivoto Specht
PPGEC/UFSM – Universidade Federal de Santa Maria
Thiago Vitorelo
Concepa – Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre
Fábio Hirsh
Concepa – Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre
Fernando Cronst
Concepa – Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre
Osvaldo Tuchumantel Betunel
Eduardo Constante Bergmann
ANTT – Agência Nacional de Transportes Terrestres, UR/RS
Haroldo Augusto Novis Mata
ANTT – Agência Nacional de Transportes Terrestres, UR/RS
INTRODUÇÃO O transporte rodoviário é, sem dúvidas, uma das molas propulsoras da economia. Nos últimos anos o Brasil tem experimentado avanços importantes em diversas áreas e isso tem sobrecarregado e fragilizado o sistema rodoviário. O sistema de travessia do delta do Jacuí em Porto Alegre (entroncamento das BRs 116 e 290) é exemplo claro disso; ele é composto por um conjunto de 4 pontes no qual uma destas é a Ponte Móvel, que tem um vão metálico de 56m de comprimento que é içada para possibilitar o tráfego de navios na hidrovia. Foi construída em 1958 e o pavimento do deck metálico tem 5cm de espessura, o qual não pode ser alterada devido ao balanceamento dos contrapesos e do sistema de içamento. Nos últimos anos inúmeras intervenções têm sido feitas, mas sem sucesso devido principalmente a problemas de aderência e entrada de umidade na interface deck metálico/revestimento asfáltico. Este artigo descreve o projeto e a execução de um novo pavimento composto por três camadas, a primeira de adesivo asfáltico modificado por polímero aplicado a quente, uma camada impermeabilizante de 2cm com alto ter de ligante e uma capa de rolamento com 3cm, ambas executadas com asfalto modificado por polímero e adição de TLA (Trinidad Lake Asphalt). O revestimento foi aplicado em 3 etapas devido a restrições quanto ao interrupções do tráfego e da não existência de rotas alternativas. O comportamento do pavimento está sendo acompanhando desde sua execução.
O transporte rodoviário é, atualmente, um dos fatores decisivos e condicionantes do desenvolvimento local e regional, principalmente em países como o Brasil em que a divisão modal e as opções históricas foram calcadas sobre o rodoviarismo. A região metropolitana de Porto Alegre é formada por 32 municípios e concentra 37% da população do estado do Rio Grande do Sul totalizando 3.979.561 habitantes, sendo a quarta mais populosa do Brasil (SEPLAG, 2012). Os principais eixos rodoviários que servem a região metropolitana são o da BR 290 e da BR 116, que cortam no sentido leste oeste e sul norte, respectivamente. Vale mencionar também a BR 386 que se liga a 116 no municipio da Canoas. A Figura 1 ilustra o sistema rodoviário que serve a região metropolitana, destaca-se nesta Figura o trecho em sobreposição da BR 290 e 116 próximo a Eldorado do Sul. Esta região atravessa o delta do Rio Jacuí e o trecho é formado por uma série de 4 pontes, as quais a primeira (junto a Porto Alegre) é a ponte móvel. O trecho está sob concessão da CONCEPA – Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre. A ponte móvel é uma estrutura metálica de 56m de comprimento que é içada para possibilitar o tráfego de navios na hidrovia (Figura 2). Foi construída em 1958 e o pavimento do deck metálico é constituído de 5cm de espessura de camada asfáltica e não pode ser alterado devido ao balanceamento dos contrapesos e do sistema de içamento. Recentemente a ponte tem passado
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PROJETO por um completo processo de restauração, que inclui
O projeto de restauração do pavimento da ponte móvel é
rebalancemanto dos contrapesos e substituição de sistemas
parte integrante de um programa de ações de manutenção/
elétricos e mecânicos.
modernização da ponte móvel do Guaíba que incluem
Nos últimos anos inúmeras intervenções têm sido feitas
substituição de componentes elétricos e mecânicos, novo
mas sem sucesso devido principalmente a problemas de
balanceamento, etc. Por se tratar de uma superfície móvel
aderência e entrada de umidade na interface deck metálico/
e com deck metálico algumas premissas de projeto tiveram
revestimento asfáltico. Tais intervenções têm durado de 6
que ser levadas em conta: a espessura do revestimento não
meses a um ano e a tentativa de uso de asfalto modificado
poderia ser alterada devido ao balanceamento do sistema
SBS65/90 foi feita sem sucesso. A Figura 3 ilustra
de içamento e a experiência acumulada pela concessionária
problemas recorrentes no pavimento sobre o deck metálico
indicava que as soluções convencionais teriam pouco
antes da restauração.
êxito principalmente devido a problemas de aderência do
Neste contexto, este artigo descreve o projeto e a execução de um novo pavimento para o deck metálico,
revestimento com a superfície metálica. Infelizmente no Brasil experiências como esta ainda são
composto de camadas executadas com asfalto modificado por
incomuns e não documentadas; a referência de projeto foi
polímero e adição de TLA (Trinidad Lake Asphalt).
o documento Evaluation of Trinidad Lake Asphalt Overlay Performance publicado pelo WDOT (Washington
Figura 1 Sistema rodoviário que serve a região metropolitana de Porto Alegre.
Figura 2 Esquema ilustrativo da ponte móvel.
Figura 3 Superfície do pavimento antes da restauração.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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State Department of Transportation) em 2008 que trata
decks quatro camadas são requeridas: Bonding layer – cola
EUA (WDOT, 2008).
(liga) o sistema ao deck metálico; deve ser muito forte e proteger
O Projeto da TNB , assim como da Ponte móvel do
trabalhos técnicos
Para se obter estas propriedades em recapeamentos de
da restauração da nova TNB - Takoma Narows Bridge nos
o deck da corrosão; Isolation layer – transfere a carga do
Guaíba, contempla a utilização de estrutura em aço tipo
revestimento à muito mais rígida estrutura do deck. Para fazer
ortotrópicas. As estruturas metálicas ortotrópicas, que
isso deve ser flexível e resistente à fadiga. Deve ser capaz de
significa distintas propriedades elásticas em direções
manter a umidade longe do deck metálico; Adhesion layer – liga
perpendiculares, caracteriza-se por vigas metálicas
a camada de rolamento às camadas inferiores; Wearing course –
longitudinais suportando o deck. A grande vantagem, em
a camada de revestimento deve ser capaz de resistir às cargas do
comparação com as estruturas de concreto, é a redução do
tráfego e ter uma superfície regular e segura para os motoristas.
peso da estrutura que alivia pilares, tirantes, fundações, etc,
No caso da TNB um concreto asfáltico com ligante
reduzindo assim o custo da estrutura. As deflexões neste
modificado por polímero foi escolhido para pavimentar o deck
tipo de estrutura são muito maiores do que em estruturas de
ortotrópico. O sistema consiste em cinco camadas sendo os
concreto e refletem em grandes deformações do revestimento
primeiros três o bonding, o isolation e o adesive, compreendendo
as quais reduzem a vida de fadiga do revestimento.
o sistema de membrana de isolamento impermeável produzido
Pavimentos sobre estruturas ortotrópicas como decks
pela empresa britânica Stirling Lloyd. O HMA cumpre o papel
de ponte são comumente resolvidos com três soluções:
das últimas duas camadas sendo um sand HMA como base e um
mastic asphalt, concreto asfáltico com asfalto modificado e
HMA denso no revestimento.
asfalto epoxy.
Uma intensa pesquisa foi realizada no mercado brasileiro
Com relação ao tipo de estrutura utilizada, o
acerca da disponibilidade de produtos e prestadores de serviço
pavimento deve ter as seguintes propriedades: leveza,
que pudessem atender as possíveis demandas do projeto e a
impermeabilidade, estabilidade, flexibilidade e resistência
partir daí foi definido o seguinte projeto executivo, composto de
à derrapagem.
três camadas, conforme segue:
Camada de adesivo modificado por polímero SBS aplicada à quente desenvolvido especialmente para cumprir o papel de ligar as camadas superiores ao substrato metálico e de impermeabilizar e isolar o deck da ação da água; a taxa de aplicação deste adesivo deve estar entre 1,16 e 1,61 l/m². As propriedades deste ligante estão na Tabela 1.
CARACTERÍSTICA
ESPECIFICAÇÃO
MÉTODO ENSAIO
RESULTADO
Ponto de Amolecimento, °C
50 mín.
NBR-6560
53
Penetração a 25°C, 100g, 5 seg, dmm
90-120
NBR-6576
95
Viscosidade Brookfield a 135°C, 20rpm, cp
1500 máx
NBR-15184
825
Viscosidade Brookfield a 150°C, 20rpm, cp
1000 máx
NBR-15184
323
Viscosidade Brookfield a 177°C, 20rpm, cp
500 máx
NBR-15184
125
Ponto de Fulgor, °C
235 mín.
NBR-11341
>235
Recuperação Elástica a 25°C, 20 cm, %
70 mín.
NBR-15086
73
Tabela 1 Propriedades dos ligantes Stylink Hipen.
Camada de mistura asfáltica “base course” constituída de agregados com tamanho máximo nominal de 4,75mm (#4) na faixa especificada pela Special Provisons SPNDF 005 (Figura 4 - a). O ligante utilizado foi produzido a partir de um ligante base Stylink PG 76-22 (modificado com SBS) e adição de 25% de TLA (Trinidad Lake Asphalt) cujas propriedades estão apresentadas na Tabela 2. O projeto da mistura (através da metodologia Marshall com 75 golpes por face) indicou um teor de ligante de 10,1% para um volume de vazio de 0,7%, relação betume vazios 96,8% e vazios de agregados minerais de 23,6%, estabilidade de 828kg e fluência de 11mm. Esta camada tem 2cm de espessura e sua função fazer a transição entre o deck e a capa de rolamento. 26
Camada de mistura asfáltica “top course” constituída de agregados com tamanho máximo nominal de 12,7mm (#1/2) na faixa especificada pela Special Provisons SPNDF 005 (Figura 4 - b). O ligante utilizado foi o mesmo da base course. O projeto da mistura (através da metodologia Marshall com 75 golpes por face) indicou um teor de ligante de 4,8% para um volume de vazio de 4,0%, relação betume vazios 73,8% e vazios de agregados minerais de 15,0 %, estabilidade de 1957kg e fluência de 4,1mm. Esta camada tem 3cm de espessura e deve criar uma superfície regular e com textura adequada para proporcionar conforto e segurança aos usuários. A forma, bastante peculiar, das curvas granulométricas levou a uma exaustiva pesquisa na seleção dos agregados, que normalmente não são encontrados comercialmente, já que a especificação vetava o uso de areia natural. (a)
(b)
Figura 4 Curvas granulométricas das misturas: (a) Base Course; (b) Top Course
CARACTERÍSTICA
ESPECIFICAÇÃO
MÉTODO ENSAIO
RESULTADO
Ponto de Amolecimento, °C
90-100
NBR-6560
85
Penetração a 25°C, 100g, 5 seg, dmm
25-32
NBR-6576
34
Viscosidade Brookfield a 135°C, 20rpm, cp
1000 - 5000
NBR-15184
1442
Viscosidade Brookfield a 150°C, 20rpm, cp
500 - 2500
NBR-15184
716
Viscosidade Brookfield a 177°C, 20rpm, cp
100 - 1500
NBR-15184
250
Ponto de Fulgor, °C
Mín 235
NBR-11341
> 235
Recuperação Elástica a 25°C, 20 cm, %
-
NBR-15086
85
Temperatura de Mistura, °C
-
-
172 -177
Temperatura de Compactação, °C
-
-
162 - 168
Tabela 2 Propriedades dos ligantes SBS TLA
EXECUÇÃO A execução da substituição do
Demolição e preparação do substrato
foi procedida uma limpeza com o
pavimento aconteceu entre 11 e 15 de
A remoção do pavimento
implemento de varrição da Bobcat.
novembro de 2011; a impossibilidade
antigo tinha inicio às 22 horas e
Em seguida uma nova limpeza com
de fechamento da ponte tornou
foi feita com martelete pneumático
martelete e ferramentas manuais era
necessária a execução por etapas,
manual (recorte inicial) e com
feita, principalmente nas bordas e na
iniciando sempre após as 22 horas e
retroescavadeira e a remoção feita
região dos rebites metálicos. Por fim
sendo necessária a liberação até às 10h
com uma pá carregadeira. Durante
foi feito um jateamento com areia e
da manhã do dia seguinte.
a remoção pode-se observar alguns
uma varrição com ar comprimido. A
pontos com elevada concentração
Figura 5 apresenta uma seqüência
processam forma a demolição do
de umidade sobre o deck metálico,
de fotos ilustrativas deste processo e
pavimento antigo e limpeza do deck, a
o qual se encontrava íntegro e sem
a Figura 6 detalhes da presença de
aplicação do adesivo e a pavimentação
corrosão. Logo após a remoção
umidade sobre o deck metálico.
As etapas que envolviam este
em duas camadas. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
27
trabalhos técnicos Figura 5 Relato fotográfico da preparação do substrato
Figura 6 Presença de umidade sobre o deck metálico
Figura 7 Relato fotográfico da aplicação do adesivo
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Aplicação do Adesivo A aplicação do adesivo asfáltico foi executada à quente e de forma manual com rodos e vassouras; está opção foi tomada segundo as informações e procedimentos norte americanos; a temperatura de aplicação foi de 160 ºC. Foi feito um cálculo inicial da área e do peso de ligante em um recipiente (balde metálico) e feito o treinamento das equipes. Todas as ferramentas e equipamentos foram preparados com uma solução antiaderente (sem diluentes) para auxiliar a aplicação. A Figura 7 ilustra a aplicação do adesivo. A partir do peso total do adesivo gasto, chegou-se a uma taxa de aplicação de 1,52 l/m2 o que atende o especificado de 1,16 a 1,61 l/m². Uma tentativa de aquecer o deck metálico com maçarico foi feita, mas não obteve êxito.
Aplicação das Camadas Asfálticas A aplicação das camadas asfálticas se deu em seqüência, uma camada de 2cm de base course e 3cm de top course. As massas foram produzidas em uma usina gravimétrica com capacidade de produção de 75 t/h com 3 silos frios. Na fase de preparação da usinagem foram necessários muitos ajustes para conciliar à produção devido à alta quantidade de finos intermediários inerentes a graduação da curva, e a baixa quantidade de material a ser produzido por operação continuada dentro de padrões de granulometria, teor de betume e temperatura muito bem controlados. A execução foi de muita complexidade por limitações operacionais e de segurança, devido intenso tráfego no local, não sendo permitido a interrupção de mais de uma faixa, e tempo para abertura ao tráfego. Complexidade técnica pois precisava ser executada numa operação contínua que não permitia erros com materiais dentro dos padrões exigidos e equipamentos trabalhando em sintonia, com agravante de realizar pequenas espessuras num substrato (placa metálica) que recebia na sua parte inferior toda corrente de ar frio pela disposição da ponte e da baixa temperatura ambiente (15ºC), e que a execução não podia exceder a espessura pela limitação do peso da estrutura, caso ocorresse a ponte não poderia ser mais içada. A aplicação se deu em uma vibroacabadora convencional (Terex VDA 600), tomando-se o cuidado de aquecer adequadamente a mesa, visto que apenas uma carga de massa era suficiente para pavimentar toda extensão da ponte (em uma faixa de tráfego); a compactação foi procedida com rolo chapa (CB 434D) e rolo pneumático (CAT PS360C). Entre as camadas não foi utilizada pintura de ligação e a camada superior foi aplicada logo na sequência da inferior. Especial cuidado foi tomado na preparação das superfícies que entrariam em contato com o adesivo (pneus de caminhão, pneus da vibroacabadora e rolos) de maneira a umedecê-las com emulsão antiaderente sem diluente. A Figura 8 apresenta um relato fotográfico da aplicação do revestimento e a Figura 9 o pavimento depois de pronto. Ambas as massas foram coletadas para moldagem de corpos de prova e submetidos a ensaios de Resistência à Tração e Módulo de Resiliência à 25ºC. Os valores de Rt para a camada de base (média de 4 cps) foi de 1,94 e o Mr de 4520MPa (média de 3 cps); para a camada de revestimento os valores foram 2,19MPa e 7905MPa para Rt e Mr, respectivamente. Este conjunto de valores é bastante adequado para a proposta do pavimento, visto que haverá uma camada mais deformável para absorver as tensões geradas pela movimentação do deck metálico e na superfície uma camada mais rígida e mais resistente às deformações permanentes. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
29
trabalhos técnicos Figura 8 Relato fotográfico da aplicação das camadas de massa asfáltica
30
Avaliação da Macrotextura Em dezembro de 2011 foram feitos ensaios para avaliar a macrotextua do pavimento segundo a norma ASTM D965-96 que consiste em espalhar, com movimentos circulares de um dispositivo apropriado (espalhador de madeira com revestimento de borracha) na superfície do pavimento, um volume conhecido de areia ou microesferas de vidro (25000mm3 150mm3). Mede-se o tamanho da mancha em 4 direções, e então, com a média, calcula-se a altura da macrotextura, ou altura de areia. Foram realizados quatro ensaios cujos resultados foram 0,41, 0,43, 0,44 e 0,46 conduzindo a média de 0,44 mm, levando a classificação de textura média (entre 0,4 e 0,79mm) indicado para vias com velocidade de até 120km/h, o que atende plenamente aos requisitos do presente projeto.
Figura 9 Imagem do pavimento restaurado
CONCLUSÃO A utilização das técnicas inovadoras na execução do pavimento da ponte móvel utilizando um ligante modificado com SBS e TLA apresentou uma excelente alternativa, possibilitando a execução de misturas com granulometria e dosagem não convencional; do ponto de vista executivo o inconveniente encontrado foi a adequação da curva granulométrica da camada base course na usina gravimétrica. A técnica utilizada, já utilizada no exterior, e de maneira pioneira no Brasil, tanto do adesivo quanto do ligante utilizado nas misturas viabilizou a modernização do pavimento da ponte móvel do Guaíba. O desempenho funcional e estrutural do pavimento tem sido bastante satisfatório após um ano de tráfego, incentivando a aplicação de novos materiais e técnicas em situações em que os materiais convencionais não atendem as demandas e solicitações do incessante aumento do tráfego nas rodovias brasileiras. AGRADECIMENTOS O primeiro autor agradece ao CNPq pela bolsa PQ 302860/2011-8. REFERÊNCIAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard test method for measuring pavement macrotexture depth using a volumetric technique. D965-96. In: ASTM …Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, v 4.03, 3p. 2000. SEPLAG – SECRETARIA DE PLANEJAMENTO, GESTÃO E PARTICIPAÇÃO CIDADÃ. Atlas Socioeconômico Rio Grande do Sul. Disponível em www.scp.rs.gov.br/atlas. (acesso em maio de 2012). WASHINGTON STATE DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. Evaluation of Trinidad Lake Asphalt Overlay Performance. WA-RD 710.1. 46p. 2008. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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trabalhos técnicos
Comportamento de misturas mornas por processo de espumação em diferentes temperaturas de usinagem e compactação Marcos Antonio Fritzen
Pesquisador, Programa de Engenharia Civil, Laboratório de Geotecnia e Pavimentos, COPPE/UFRJ
Jaelson Budny
Pesquisador, Programa de Engenharia Civil, Laboratório de Geotecnia e Pavimentos, COPPE/UFRJ
Francisco Thiago Sacramento Aragão
Professor, Programa de Engenharia Civil, Laboratório de Geotecnia e Pavimentos, COPPE/UFRJ
Marcelo Zubaran
Engenheiro Civil, Ciber Equipamentos Rodoviários Ltda e Mestrando do Programa de Engenharia Civil, COPPE/UFRJ
Laura Maria Goretti da Motta
Professor, Programa de Engenharia Civil, Laboratório de Geotecnia e Pavimentos, COPPE/UFRJ
Avalia-se o comportamento mecânico de misturas asfálticas mornas produzidas com cimento asfáltico de petróleo (CAP) submetido ao processo físico de espumação. Foram usinadas sete misturas asfálticas produzidas com CAP 50/70 da REGAP: duas foram usinadas nas condições convencionais para comparação, modificando somente a temperatura de compactação, e cinco foram usinadas com o ligante modificado fisicamente pela inserção de 2,5% de água sob o ligante aquecido provocando sua mudança de volume (espumação). A dosagem foi igual em todos os casos: a curva granulométrica projetada pelo método Bailey e as condições volumétricas pelo método SUPERPAVE. Dois agentes melhoradores de adesividade (AMA) foram adicionados nestas misturas (2% cal hidratada e 0,3% de AMA). A cal também completou a curva granulométrica (filer). O comportamento mecânico de amostras usinadas e compactadas a diferentes temperaturas foram avaliadas por ensaios de módulo de resiliência, resistência à tração, dano por umidade induzida, vida de fadiga e deformação permanente. Também foi avaliado o efeito do envelhecimento das misturas asfálticas moldadas nas diferentes temperaturas de compactação e em diferentes períodos de envelhecimento acelerado em estufa. Conclui-se que o processo de obtenção de mistura morna por espumação em usina convencional adaptada para proporcionar este procedimento no momento da mistura dos agregados com o ligante espumado é viável e permite economizar energia e diminuir o envelhecimento de curto prazo sem prejudicar a trabalhabilidade e a compactação nos trechos experimentais construídos com as misturas mornas espumadas.
INTRODUÇÃO Na situação atual da malha pavimentada brasileira há sempre necessidade de elevados investimentos na manutenção e expansão dos pavimentos. Aliado a isto, é cada vez maior a preocupação com o desenvolvimento de processos sustentáveis em todas as áreas da construção civil, o que inclui a melhoria dos processos de pavimentação, em vários aspectos, incluindo aqueles que possam aumentar a vida útil dos revestimentos. Dentre várias alternativas, as chamadas misturas asfálticas mornas têm mostrado grande potencial de cumprir objetivos sustentáveis e trazer muitos benefícios de durabilidade em comparação aos concretos asfálticos tradicionais. A tecnologia de misturas mornas se baseia, de forma geral, na redução da viscosidade do ligante asfáltico por uso de aditivos ou de processos físicos de modificação do ligante, entre outros mecanismos. A redução na viscosidade do ligante permite uso de temperaturas de usinagem e compactação reduzidas sem perda significativa na trabalhabilidade. O uso de temperaturas de produção (usinagem e compactação) mais baixas resulta em redução do envelhecimento do ligante o que pode aumentar a resistência das misturas ao trincamento, diminuir a emissão de poluentes como dióxido de carbono e aerossóis e reduzir o consumo de energia em comparação com as misturas convencionais. A redução da viscosidade do ligante com melhoramento da trabalhabilidade em temperaturas mais baixas pode também permitir o aumento de
32
incorporação de material fresado
O objetivo deste trabalho foi
A espuma asfáltica é o resultado
em misturas recicladas a quente,
verificar o comportamento de misturas
da mistura do Cimento Asfáltico de
contribuindo para a redução dos
asfálticas mornas produzidas pelo
Petróleo a quente com a inserção de
elevados gastos com materiais de
processo físico de espumação do
água a temperatura ambiente, em
pavimentação.
ligante em usina fixa, desenvolvido pela
ambiente controlado, sob determinadas
Ciber Equipamentos Rodoviários Ltda.
condições de temperatura e pressão.
processos físicos de modificação de
A pesquisa contou com a participação
Estes fluidos são bombeados e
ligante asfáltico têm sido usados no
do Laboratório de Geotecnia e
convergem para uma câmara de mistura,
Brasil com o objetivo de produzir
Pavimentos da COPPE, da Ciber e
localizada dentro de um misturador
misturas com desempenho semelhante
da empresa Dimensional Engenharia
tipo pug-mill. A introdução forçada
ao de misturas convencionais, mas
Ltda, com a anuência do DER – RJ que
e controlada de água, a temperatura
que sejam atrativas economicamente
permitiu os testes em um segmento da
ambiente, durante a passagem do
e que minimizem os danos ecológicos
rodovia estadual RJ/146, bairro Barra
ligante, provoca a expansão volumétrica
associados ao seu uso, destacando-
Alegre, cidade de Bom Jardim, estado
do mesmo pela vaporização da água,
se: aditivos surfactantes, zeólitas,
do Rio de Janeiro.
reduzindo sua viscosidade. O ar pode
Diferentes tipos de aditivos e
parafinas, ceras e produtos orgânicos,
Foram construídos sete segmentos
ser introduzido na mistura a fim de aumentar a expansão.
além de outras formas de espumação
experimentais, de aproximadamente
(Rohde et al., 2008; Otto, 2009;
100 metros de extensão cada, com
Fritzen et al., 2009; Cavalcanti, 2010;
5cm de espessura de: duas misturas
pode ultrapassar 15 vezes o seu volume
Rivoire Jr. et al., 2011; Motta, 2011;
asfálticas convencionais e cinco com o
residual, dependendo do tipo de
Budny, 2012). Há, ainda, relatos do
ligante espumado. Para esse estudo o
ligante, da temperatura do ligante na
uso de aditivo nacional em Budny
ligante utilizado foi um CAP 50/70 da
mistura, da porcentagem de água em
(2012) e técnica por molhagem e
REGAP. Todas as misturas asfálticas
relação ao ligante e das pressões nas
espumação com o processo A-SAT
foram feitas com a mesma curva
linhas do CAP, água e ar. Esta técnica
criado pelo CENPES/ Petrobras, em
granulométrica projetada seguindo as
Fritzen et al. (2009).
recomendações do método Bailey de
Uma alternativa para usinagem de
escolha do esqueleto mineral, e as
mistura morna é o uso da espumação
relações volumétricas foram obtidas
do asfalto por adaptação de usinas
pelo método SUPERPAVE com uso do
convencionais com incorporação de
compactador giratório e teor de ligante
câmaras de expansão e bicos injetores.
correspondente a 4% vazios, projeto
O processo de asfalto - espuma
feito no laboratório de Geotecnia e
utilizado nas obras de recuperação
Pavimentos da COPPE. Os trechos
estrutural com fresadoras recicladoras
experimentais foram construídos no
já é bem conhecido no Brasil e tem
período de outubro e novembro de 2011.
sido aplicado desde 1998, quando 30 km da BR-277 foram restaurados, no estado do Paraná (Castro, 2003). Dentre as vantagens desta técnica, destaca-se o fato de o aditivo ser água e não produtos orgânicos ou químicos, muitos destes importados. O uso de água como modificador físico da consistência do ligante pode gerar economia no processo de produção de misturas mornas. O uso do asfaltoespuma em misturas novas, no entanto, ainda é recente no Brasil.
PROCESSO DE ESPUMAÇÃO A usina de asfalto utilizada para a fabricação das misturas asfálticas deste estudo é do tipo dosagem contínua dos materiais, secagem em contrafluxo e misturador externo tipo pug-mill de duplo eixo. Essa usina foi preparada com um sistema para produção de asfalto espumado, controlado automaticamente no painel de operação.
O aumento de volume do ligante
facilita o envolvimento dos agregados pelo CAP em função do aumento da trabalhabilidade pela modificação da viscosidade e melhor adesividade com os agregados em temperaturas inferiores ao tradicional concreto asfáltico (Ronchetti et al, 2011). A expansão do ligante é um fenômeno temporário e por isto o contato do ligante com os agregados deve ocorrer no inicio da espumação, fase em que a viscosidade está mais baixa. Logo, é preferível ter uma câmara de expansão em cada bico espargidor garantindo a máxima expansão durante a mistura. A Figura 1 mostra um esquema do processo de espumação do ligante asfáltico com esta técnica. Na Figura 2 representam-se, esquematicamente, as etapas da expansão do ligante em contato com a água e o ar, num esquema gráfico (a) além de uma foto de uma fase
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
33
trabalhos técnicos
(a) esquema Figura 1 Esquema representativo da expansão volumétrica do cimento asfáltico no processo de espumação por água e choque térmico (Ronchetti et al, 2011)
Figura 2 Etapas do processo de espumação do ligante
correspondente ao ligante em seu volume máximo espumado (b). No esquema, o ponto correspondente ao nº 1, representa o volume original do CAP num certo recipiente. Após a inserção da água e o ar o ligante atinge o seu volume máximo
MATERIAS UTILIZADOS Agregados Os agregados são oriundos da Pedreira Pedrinco
representado pelo nº 2 do esquema. Em seguida o ligante
localizada na cidade de Nova Friburgo, região serrana do
reduz seu volume rapidamente, atingindo a metade do volume
estado do Rio de Janeiro próxima à localização da usina.
máximo em aproximadamente 20 segundos. Esse intervalo é
Foram coletadas amostras de agregados pela equipe de
conhecido como “meia vida”, representado pelo nº 3. Após o período de ½ (meia) vida o ligante permanece parcialmente espumado, portanto ainda com viscosidade alterada, correspondente a um ponto de expansão de aproximadamente 1,5 vezes o volume do ligante residual (volume inicial). A sedimentação do ligante do ponto nº4 para o ponto nº 1 pode demorar até uma hora, facilitando a compactação em temperaturas inferiores às temperaturas convencionais. A quantidade de água em relação ao ligante asfáltico deve ser dosada de acordo com as características de cada ligante asfáltico. Em geral, quanto maior porcentagem de água, maior a expansão e menor o período de meia vida. Porém, não deve haver umidade residual no ligante asfáltico: a evaporação de toda água é inversamente proporcional à quantidade de água incorporada. Portanto, a quantidade
34
(b) asfalto espumado
técnicos da Dimensional e encaminhadas ao laboratório da COPPE para análise: ensaios de Abrasão Los Angeles, Densidade, Absorção e Granulometria, e dosagem. Na tabela 1 estão apresentadas as propriedades físicas dos agregados; os resultados de Abrasão Los Angeles apresentaram valores superiores aos estabelecidos pela norma DNIT ES 031/06. Valores superiores a 50% são observados em algumas regiões do estado do Rio de Janeiro, resultantes de pedreiras de granito ou gnaisse, e não descarta o seu uso nas misturas asfálticas aplicadas no Estado. Segundo Bernucci et al., 2007 diversas rodovias foram pavimentadas com agregados que apresentavam alta Abrasão Los Angeles e muitas destas rodovias apresentaram um desempenho satisfatório durante a vida de serviço dos pavimentos. No presente estudo a curva granulométrica foi
de água ideal é a máxima que resulte em um bom período
definida em função das recomendações do método Bailey
de ½ (meia) vida (superior a 15 segundos) e que não sobre
(Asphalt Institute, 2011) e do método SUPERPAVE
água não evaporada. No presente estudo verificou-se que
para misturas com tamanho nominal máximo (TMN)
a porcentagem de água em relação ao ligante asfáltico foi
de agregados de 19mm. A composição granulométrica
de 2,5%. A usina utilizada apresenta sistema mecânico e
utilizada foi composta por Brita 1 – 25%; Brita 0 –
automação que garante a proporção entre ligante asfáltico e
33%; Pó de Pedra – 40% e 2% de cal hidratada CH I
água conforme definido pelo operador da usina.
incorporada como fíler.
PROPRIEDADE
AGREGADO
DENSIDADE REAL
DENSIDADE APARENTE
ABSORÇÃO
BRITA 1
2,685
2,635
0,72
BRITA 0
2,630
2,575
1,01
PÓ-DE-PEDRA
2,585
2,535
0,9
NORMA
DNER ME 081/98 ASTM C128/07ª
PROPRIEDADE
AGREGADO
56
BRITA 0
54
utilizado neste estudo foi oriundo da refinaria REGAP localizada na cidade de Betim – Minas ligante está apresentado na Tabela 2. Neste
DNER ME 081/98
estudo foi utilizado um Agente Melhorador de Adesividade (AMO), BETUDOPE MASTER, fornecido pela Ipiranga Asfaltos,
PROPRIEDADE
PENEIRA
O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)
Gerais. Um resumo das propriedades do
NORMA
ABRASÃO LOS ANGELES (%)
BRITA 1
Ligante Asfáltico
já incorporado ao ligante, que também foi o
GRANULOMETRIA - PASSANTE (%)
mesmo utilizado em toda a extensão do trecho
SÉRIE ASTM
ABERTURA (mm)
BRITA 1
BRITA 0
PÓ-DE-PEDRA
CAL
1”
25,4
100
100
100
100
3/4”
19,1
97,5
100
100
100
1/2”
12,5
38,1
100
100
100
3/8”
9,52
9,5
94,1
100
100
1/4”
6,25
0,7
53,1
100
100
de Dano por Umidade Induzida. O teor de
N° 4
4,75
0,4
24
99,5
100
dope utilizado foi de 0,3% em massa do
N° 8
2,36
0,2
2
89,3
100
ligante para o trecho total e todos os trechos
total da rodovia de vários quilômetros, que estava sob a responsabilidade da empresa Dimensional. A necessidade de uso do agente melhorador foi observada no ensaio
N° 16
1,18
0,2
1,5
69
100
experimentais, além da cal, empregada
N° 30
0,6
0,2
1,3
49,5
100
também para ajustar a curva granulométrica,
N° 50
0,3
0,2
1,1
28,5
100
neste caso somente nos trechos testes.
N° 100
0,15
0,2
0,9
13,9
99
N° 200
0,075
0,1
0,5
6,5
85
DOSAGEM DA MISTURA ASFÁLTICA
Tabela 1 Propriedades Físicas dos Agregados Minerais usados neste estudo
Conforme mostrado na Figura 3, a curva
PENETRAÇÃO (dmm)
PONTO DE AMOLECIMENTO (°C)
DUCTILIDADE 25°C (cm)
64
49
>150
granulométrica adotada atendeu os limites especificados no método SUPERPAVE
Tabela 2 Propriedades do Ligante Asfáltico usado neste estudo
para misturas asfálticas com TMN de 19 mm. O teor de projeto foi definido em função do teor de vazios de 4%. Para
100
simular o envelhecimento de curto prazo, Porcentagem Passante
80
as misturas asfálticas não compactadas permaneceram em estufa durante duas
60
horas na temperatura de compactação,
40
Curva Granulométrica
e, após esse período, foram compactadas
20
Limites SUPERPAVE
sob pressão de 600kPa. Esta condição de
em compactador giratório com 100 giros e dosagem foi utilizada nos sete segmentos experimentais, variando-se somente as
0 1
0
2
3
4
Abertura da Peneira (mm
5
6
)
0,45
CRITÉRIO
volumétricas para os teores de ligante testados, o que definiu o teor de projeto
TEOR DE LIGANTE (%) 4,0
4,5
sem (2) e com espumação (5). A Tabela 3 apresenta as relações
Figura 3 Curva Granulométrica das Misturas Asfálticas deste experimento PARÂMETRO
temperaturas de mistura e compactação,
5,0
5,5
de 4,8% de ligante, em função do volume
Vv (%)
4
4,9
4,4
3,7
1,8
de vazios de 4%, que também atende os
VAM (%)
> 13
14,2
16,4
16,5
15,5
demais parâmetros volumétricos: Volume
RBV (%)
65 - 75
65,7
73,4
77,6
88,2
Agregado Mineral (VAM); Relação Betume
P/A (%)
0,6 - 1,2
1,2
1,1
1,0
0,9
Vazios (RBV); Proporção Pó Asfalto (P/A).
Tabela 3 Propriedades Volumétricas das Misturas para os Diferentes Teores de Ligante Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
35
Após a determinação do teor de projeto foram compactados novos corpos de prova no teor de (4,8%) de ligante até o número de giros máximo Nmáximo (160 giros) para a determinação da porcentagem da densidade teórica (%Gmm) no Nmáximo (percentual da Gmm), que é uma estimativa do grau de densificação da mistura ao final da sua vida de serviço. De acordo com o SUPERPAVE, o volume
trabalhos técnicos
de vazios das misturas compactadas no Nmáximo deve ser igual ou superior a 2% (%Gmm no Nmáximo ≤ 98%) para evitar problemas de susceptibilidade a deformações permanentes. Das curvas de densificação, também foi determinada a %Gmm no Ninicial (8 giros), que avalia a compactabilidade da mistura, que deve ser de no máximo 89%. A Tabela 4 mostra os resultados obtidos para estas duas propriedades e indica que os valores encontrados atenderam às especificações. TEOR DE LIGANTE (%)
PARÂMETRO
CRITÉRIO
%Gmm no Ninicial
< 89%
88,0
%Gmm no Nmáximo
< 98%
97,7
4,8
Tabela 4 Propriedades Volumétricas das Misturas para o Teor de Projeto de Ligante
DETALHAMENTO DO EXPERIMENTO Foram construídos sete trechos experimentais, próximo à usina de asfalto da Dimensional localizada na RJ/146,
de propriedade da Universidade para o desenvolvimento
na localidade de Barra Alegre, cidade de Bom Jardim
deste experimento (compactador giratório, balanças, Rice,
– RJ. Para cada trecho experimental foram usinadas
rotarex, entre outros), que foram instalados no laboratório da
aproximadamente 90 toneladas de massa asfáltica,
Usina de Asfalto da Dimensional. Uma equipe de técnicos
distribuídos em cinco caminhões. Com base nessa logística foram definidos critérios para coleta de amostras como apresentado a seguir. No primeiro caminhão não foram coletadas amostras de massa asfáltica para moldagem de corpos de prova, apenas para verificação dos parâmetros de projeto e consequentemente pequenos ajustes na usina de asfalto: verificação do teor de ligante, controle da temperatura pretendida, verificação da granulometria e aspectos visuais da mistura asfáltica. A partir do segundo caminhão (após ajustes eventuais da usina) foram coletadas amostras de massa asfáltica para compactação de corpos de prova. Para cada experimento foram retiradas amostras em duas etapas com coleta de massa asfáltica do segundo e do quinto caminhão, por questões de logística em função do tempo de moldagem dos corpos de prova em laboratório.
36
O laboratório da COPPE disponibilizou equipamentos
da COPPE foi responsável pela coleta de amostras, operação dos equipamentos e realização dos ensaios. O planejamento do experimento foi feito pela equipe de pesquisadores da COPPE, da Ciber e da Dimensional. Foram compactados três corpos de prova para a determinação do módulo de resiliência e resistência à tração para vários tempos de permanência da massa asfáltica na estufa (0; 30; 60; 90; 120; 150 e 180 minutos) com objetivo de analisar o envelhecimento da mistura asfáltica em função do tempo e da temperatura de compactação. Também foram moldados quinze corpos de prova para a determinação da curva de fadiga, dez corpos de prova para determinação do dano por umidade induzida e oito corpos de prova para a determinação da deformação permanente pelo Flow Number e a coleta de mistura asfáltica para a moldagem das placas no laboratório da COPPE (a posteriori) para a determinação da deformação permanente pelo simulador LCPC (Tabela 5).
CARACTERÍSTICAS DOS CORPOS DE PROVA (CP) ENSAIO
DIMENSÕES (cm)
NÚMERO DE CPs
VALUME DE VAZIOS
3
4
100 - 65
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO *
3
4
100 - 65
FADIGA **
15
4
100 - 65
DANO POR UMIDADE INDUZIDA **
10
7
MÓDULO DE RESILIÊNCIA *
DEFORMAÇÃO PERMANENTE ***
2
(DIÂMETRO - ALTURA)
100 - 65 500 X 180 X 50
7
(C - L - H)
* foram moldados 3 corpos de prova para ensaios de mr e rt nos tempos de estufa (0,30,60,90,120,150 e 180 min); ** foram moldados corpos de prova para os respectivos ensaios após o envelhecimento de curto prazo (120Min); *** foram moldadas placas para ensaios de deformação permanente com misturas asfálticas coletadas na usina e reaquecidas em laboratório.
Tabela 5 Características dos Corpos de Prova e Parâmetros dos Ensaios Mecânicos deste Experimento
O ensaio de fadiga objetiva a determinação do número de
O ensaio de módulo de resiliência é realizado com aplicação de cargas repetidas na frequência de 1 Hz
solicitações para que uma determinada carga cause a ruptura
(carregamento de 0,1 s e repouso de 0,9 s) no plano
progressiva de corpos de prova de misturas asfálticas. No Brasil,
diametral vertical de corpos-de-prova cilíndricos. Esta carga
os ensaios de fadiga são tipicamente realizados à tensão e
gera uma tensão de tração transversal ao plano de aplicação
temperatura controladas, no mesmo equipamento pneumático
da carga e sensores LVDT (Linear Variable Differential
usado na determinação do módulo de resiliência. Ciclos de
Transformer) medem a deformação diametral recuperável
carga são aplicados na frequência de 1Hz (carregamento de
na direção correspondente à tensão gerada (deslocamento
0,1 s e repouso de 0,9 s). Neste trabalho, a magnitude da
horizontal). O módulo de resiliência (MR) é calculado por
carga aplicada variou entre 10 e 50% da RT das misturas.
(DNIT 135-10, 2010):
Determinam-se as relações entre os números de repetições na ruptura (N) e os níveis de tensões aplicadas, geralmente
MR =
F * (0.9976μ+0.2692) ∆*H
(1)
Onde: F = carga vertical repetida aplicada diametralmente no corpo-de-prova; ∆ = deformação elástica ou resiliente; H = altura do corpo de prova; μ = coeficiente de Poisson.
O ensaio de compressão diametral estático foi desenvolvido por Fernando Lobo Carneiro em 1943 para
representadas pela expressão: n N = K( 1 )
(2)
∆σ Onde: ∆σ = diferença algébrica entre tensão horizontal de tração e vertical de compressão no centro da amostra; K, n = constantes obtidas por regressão dos resultados experimentais (em escala log).
A susceptibilidade das misturas ao dano por umidade
determinar a resistência à tração indireta de corpos de prova
induzida foi avaliada pelo ensaio Lottman modificado (AASHTO
cilíndricos de concreto cimento Portland. É empregado em
T283-07). Este ensaio avalia a adesividade ligante-agregado
toda parte para medir a resistência à tração indireta das
em misturas asfálticas, considerando o efeito deletério da água
misturas asfálticas, desde 1980 no Brasil, aproveitando-se
nas propriedades mecânicas. Moldam-se seis corpos de prova,
a prensa de execução do ensaio de estabilidade Marshall.
no teor de ligante de projeto, mas com volume de vazios de 7%
O procedimento é descrito nas normas ABNT NBR 15087
± 1%. As amostras são divididas em dois grupos de três: sem
e DNIT 136/10 - ME. Aplica-se um esforço de compressão
e com condicionamento (congelamento, descongelamento e
no plano diametral vertical do corpo de prova cilíndrico,
aquecimento a 60ºC), RT1 e RT2, respectivamente. Os corpos
na taxa de 0,8 ± 0,1 mm/s, que gera tensões de tração
de prova são submetidos ao ensaio de resistência à tração,
perpendiculares a este diâmetro, que levam a amostra à
separados por grupo. A razão entre RT1 e RT2, é denominada
ruptura. Esta resistência última é conhecida por resistência à
Resistencia Retida à Tração (RRT = RT2 / RT1). Um valor
tração (RT) (Medina e Motta, 2005).
mínimo de RRT de 80% tem sido recomendado para a geração Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
37
de misturas resistentes a umidade.
cada número de ciclos determinado: 100; 300; 1000; 3000; 10000 e 30000, a uma temperatura de 60ºC. Para misturas
Uma das formas de determinação da deformação permanente em misturas asfálticas é por uso de simuladores
asfálticas recomenda-se até 10% de deformação em relação à
de tráfego de diversos tipos entre simuladores de laboratório e
altura da placa ao final dos 30000 ciclos.
de verdadeira grandeza, que avaliam a suscetibilidade de uma
Além dos ensaios mecânicos, neste estudo também
composição asfáltica à afundamento de trilha de roda. Neste
foram feitas análises do ligante de alguns dos corpos de prova
estudo foi utilizado o simulador LCPC, moldando-se placas
trabalhos técnicos
com cada mistura asfáltica coletada em campo reaquecida em laboratório na temperatura de compactação e compactada por uma roda de pneu com cargas e pressão de inflação reguláveis. Os ensaios de deformação permanente seguiram a
submetidos aos ensaios mecânicos para avaliar os diferentes graus de envelhecimento sofrido nos tempos de permanência na estufa antes da moldagem. Esse processo foi feito pelo ensaio de Recuperação do ligante de uma mistura asfáltica conhecido como Recuperação Abson. Inicialmente o CAP constituinte de uma amostra de massa asfáltica é extraído de acordo com o método
especificação francesa NF P 98-253-1 (AFNOR, 1991b). O ensaio é realizado em duas placas simultaneamente, colocadas uma em cada lado do equipamento, que é munido de um eixo com dois pneumáticos. O pneumático fica permanentemente em contato com a placa asfáltica e aplica-se o carregamento
ASTM D 2172, método B, empregando-se tricloroetileno como solvente. O CAP extraído da mistura é recuperado, seguindo as prescrições apresentadas na ASTM D 1856/95. Essas amostras de CAP recuperadas são homogeneizadas e submetidas aos ensaios de Penetração, Ponto de Amolecimento e Viscosidade Brookfield
em movimento longitudinal de ida e volta, em ciclos de 1Hz.
para avaliação das alterações provocadas pelos processos que a
Mede-se o afundamento na trilha de roda em cinco pontos a
massa asfáltica analisada tenha sido submetida.
RESULTADOS DOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO
9000 0 min
3 min
60 min
90 min
120 min
150 min
180 min
Espumado 4 (145* - 118**)
Espumado 5 (132* - 118**)
Módulo de Resiliência no laboratório da Dimensional através do uso do compactador Giratório da COPPE em diferentes tempos de condicionamento em estufa (0; 30;
Módulo de Resiliência (MPa)
6000
Foram moldados corpos de prova
3000
60; 90; 120; 150 e 180 minutos), na temperatura correspondente a
0
escolhida para a compactação, para avaliar o efeito do envelhecimento do ligante asfáltico através do módulo de resiliência. Na Figura 4 observa-
Convencional 1 (170* - 142**)
Convencional 2 (170* - 127**)
* Temperatura de Usinagem
Espumado 1 (170* - 142**)
Espumado 2 (170* - 127**)
Espumado 3 (145* - 127**)
** Temperatura de Compactação
Figura 4 Resultado dos Módulos de Resiliência dos Corpos de Prova Moldados após Diferentes Períodos de Tempo na Estufa (min)
se que os MR obtidos nas diferentes
2,00
temperaturas apresentaram valores
0 min
30 min
60 min
90 min
120 min
150 min
180 min
Espumado 4 (145* - 118**)
Espumado 5 (132* - 118**)
próximos entre si. Estão apresentadas duas temperaturas entre parênteses: a segunda a de compactação, que foi a de condicionamento das misturas asfálticas em estufa. Observa-se que houve uma tendência de enrijecimento para os
Resistência à Tração (MPa)
primeira corresponde a de usinagem e a
1,50
1,00
0,50
tempos de envelhecimento maiores, principalmente nas misturas asfálticas usinadas a 170ºC, enquanto nas misturas usinadas com temperaturas de 145ºC e 132ºC houve tendência de estabilização dos valores de MR. 38
0
Convencional 1 (170* - 142**)
Convencional 2 (170* - 127**)
* Temperatura de Usinagem
Espumado 1 (170* - 142**)
Espumado 2 (170* - 127**)
Espumado 3 (145* - 127**)
** Temperatura de Compactação
Figura 5 Resultados da Resistência à Tração dos Corpos de Prova Moldados após Diferentes Períodos de Tempo de Estufa (minutos)
Resistência à Tração Os ensaios de resistência à tração (RT) foram realizados nos mesmos corpos de prova usados para a determinação do MR. Observa-se na Figura 5 que os resultados apresentaram valores semelhantes nos períodos de
a) para a mistura convencional, o fato de diminuir a temperatura de compactação afetou bastante a curva de fadiga; b) as misturas com temperaturas de usinagem e compactação mais elevadas apresentaram comportamento mais favorável quanto ao número de ciclos do que as usinadas e compactadas com temperaturas menores. O acompanhamento sistemático dos testes de campo ajudará a concluir melhor sobre este aspecto, inclusive se este tempo de 120 minutos de envelhecimento de curto prazo é o que efetivamente representa as condições de clima e da obra.
envelhecimento das soluções realizadas,
100000 *Temperatura de Usinagem **Temperatura de Compactação
especialmente para tempos inferiores
Convencional 2 (170* - 127**)
minutos, observou-se duas tendências: a primeira para misturas usinadas a temperatura de 170ºC que apresentaram crescimento da RT em função do tempo
Número de aplicações, N
a 120 minutos. Para os tempos de envelhecimento superiores a 120
Convencional 1 (170* - 142**)
Espumado 1 (170* - 142**) 10000
Espumado 2 (170* - 127**) Espumado 3 (145* - 127**) Espumado 4 (145* - 118**) Espumado 5 (132* - 118**)
1000
de envelhecimento e a segunda para as misturas usinadas em temperaturas inferiores, entre 145ºC e 132ºC, que
100
apresentaram tendência de estabilização
0,1
1
nos valores de RT.
10
Diferença de Tensões (MPa)
Figura 6 Resultado das Curvas de Fadiga das Misturas Asfálticas Avaliadas neste Estudo
Curvas de Fadiga Foram realizados ensaios de fadiga
Dano por Umidade Induzida Na Figura 7 estão apresentados os resultados obtidos de RRT das soluções
no Laboratório da COPPE nas diferentes soluções asfálticas deste estudo, os
asfálticas analisadas. Observa-se que todas apresentaram RRT superiores a 80%,
corpos de prova de cada solução tendo
adotado como limite mínimo para a determinação da resistência ao dano por umidade
sido moldados com as massas asfálticas
induzida. É importante lembrar que em todas as soluções estudadas nesta pesquisa havia
após 120 minutos de envelhecimento em estufa na temperatura correspondente
0,3% em peso do ligante asfáltico de um Agente Melhorador de Adesividade + 2% de
à de compactação de cada caso. Na
Cal Hidratada CHI. O uso da cal hidratada teve como finalidade inicial compor a curva
Figura 6 observa-se comportamento
granulométrica, porém observou-se que houve melhoria da adesividade, comprovada
semelhante entre as várias soluções
por testes somente com 0,3% de AMA que apresentou RRT de 67% contra a situação
de usinagem e compactação quanto à
de 0,3% de dope + 2% de Cal Hidratada que apresentou RRT de 93%.
susceptibilidade aos níveis de tensão, 100
ou seja, as inclinações das curvas são
90
interpretação somente por comparação das curvas nesta forma de apresentação, sendo influenciada pelo valor do MR de cada mistura, e, conforme visto na Figura 4, os MR correspondentes ao tempo de 120minutos varia entre as combinações. A melhor avaliação seria feita numa análise numérica de uma estrutura típica onde se variassem os revestimentos. Como comentários bem gerais, no entanto, pode-se comentar:
Resistência Retida à Tração (%)
semelhantes. Este ensaio não é de fácil
80 70 60 50 40 30 20 10 0 Convencional 1 (170* - 142**)
Convencional 2 (170* - 127**)
*Temperatura de Usinagem
Espumado 1 (170* - 142**)
Espumado 2 (170* - 127**)
Espumado 3 (145* - 127**)
Espumado 4 (145* - 118**)
Espumado 5 (132* - 118**)
**Temperatura de Compactação
Figura 7 Resultado do Dano por Umidade Insuzida das Misturas Asfálticas Avaliadas neste Estudo Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
39
Deformação Permanente – LCPC Foram moldadas placas de 50cm
10%
de comprimento x 18cm de largura
trabalhos técnicos
da COPPE com amostras no campo na época da construção dos trechos. Algum tempo depois, as amostras foram reaquecidas em laboratório e compactadas na temperatura de compactação referente as utilizadas nesta pesquisa. O processo realizado para a moldagem dessas placas foi igual para todas as soluções
Porcentagem de Afundamento na Trilha de Roda
x 5cm de espessura no laboratório
Convencional 1 (170* - 142**)
9% 8%
Espumado 1 (170* - 142**)
7%
Espumado 2 (170* - 127**) Espumado 3 (145* - 127**)
6%
Espumado 4 (145* - 118**)
5%
Espumado 5 (127* - 118**)
4% 3% 2% 1% 0% 100
1000
afundamento de trilha de roda
10000
30000
Número de Ciclos
asfálticas usinadas em campo. A Figura 8 apresenta as curvas de
*Temperatura de Usinagem **Temperatura de Compactação
Convencional 2 (170* - 127**)
Figura 8 Resultado das Curvas de Deformação Permanente Refrentes às Misturas Asfálticas Avaliadas neste Estudo
das soluções asfálticas ao longo do número de ciclos das rodas de teste. Observa-se que as misturas asfálticas apresentaram resultados de deformação permanente satisfatórios segundo a especificação Francesa
RESULTADOS DOS LIGANTES RECUPERADOS EM DIFERENTES TEMPOS DE ENVELHECIMENTO - RECUPERAÇÃO ABSON DESCRIÇÃO DAS MISTURAS
de deformação máxima em relação
tráfego local.
da empresa Imperpav corpos de
VISCOSIDADE
PENETRAÇÃO (1/10mm)
(%)
(%)
135°C
150°C
177°C
54,5
34
585
274
94
CONVENCIUONAL 1
60
5,06
55
35
601
282
95
(170*/142**)
120
5,06
54,5
33
627
292
97
180
5,04
57
24
752
344
110
0
4,87
55
30
582
276
94
CONVENCIUONAL 2
60
5,09
55
38
590
276
95
(170*/127**)
120
5,19
55,5
34
608
281
96
180
5,03
57
26
723
333
109 87
0
4,98
53
41
528
251
ESPUMADO 1
60
5,26
55,5
34
593
278
94
(170*/142**)
120
4,94
56
28
652
303
104
180
5,01
54,5
35
580
276
94
0
4,88
54,5
37
566
269
92
prova correspondentes aos vários tempos de estufa (0; 60; 120 e
ESPUMADO 2
60
5,07
54,5
38
560
267
92
180 minutos) para a recuperação
(170*/127**)
120
4,35
53,5
43
556
262
90
180
5,19
54
32
565
264
90
envelhecimento do ligante. Na Tabela
0
5,32
54
39
542
259
88
6 estão apresentados os resultados de
ESPUMADO 3
60
4,97
55,55
31
578
275
93
penetração, ponto de amolecimento
(145*/127**)
120
5,15
55,55
31
640
301
101
180
4,64
55
32
575
273
94
0
4,81
54,5
35
576
273
94
ESPUMADO 4
60
5,28
54,5
30
572
270
92
(145*/118**)
120
5,27
55
31
578
272
94
180
4,96
54,5
35
557
264
90
do ligante asfáltico para verificar o
e viscosidade Brookfield dos ligantes recuperados. Observa-se que houve variação significativa destes parâmetros em relação às características do ligante virgem (Tabela 2) o que confirma o
0
4,81
55,5
33
551
263
90
envelhecimento do ligante em todos
ESPUMADO 5
60
5,63
54,5
35
571
259
89
os casos, sendo a solução espumada
(132*/118**)
120
4,57
54,5
30
608
284
97
180
5,47
55
34
626
295
100
ligeiramente menor em alguns dos parâmetros. 40
AMOLECIMENTO
5,48
Recuperação Abson Foram enviados ao laboratório
PONTO DE
LIGANTE
0
à espessura inicial da amostra para 30.000 ciclos para o volume de
TEOR DE
(min)
NF P 98-253-1 (AFNOR, 1993), que classifica como satisfatória até 10%
TEMPO DE ENVELHECIMENTO
Tabela 6 Resultados da recuperação dos ligantes das misturas asfálticas avaliadas
CONCLUSÕES A influência de temperaturas de usinagem e compactação no comportamento mecânico de misturas asfálticas com ligante espumado foi avaliada neste
estabilização dos valores de RT para misturas usinadas a 145oC e 132oC. As temperaturas de produção influenciaram a vida de
trabalho por vários procedimentos experimentais. Em geral,
fadiga: das misturas convencionais quando se diminui a
observou-se um bom desempenho das misturas, o que
temperatura de compactação, e, das misturas com ligante
evidencia o futuro promissor da técnica de espumação em
espumado, em relação às convencionais. O acompanhamento
usina. Os trechos construídos, após cerca de 10 meses
sistemático dos trechos poderá esclarecer este ponto.
de abertura ao tráfego, não apresentam defeito visível e
O uso da cal hidratada e a adição do Dope foram
continuarão a ser acompanhados. Com base nos resultados
importantes para bom desempenho das misturas asfálticas
obtidos, pode-se concluir que:
quanto à adesividade do ligante – agregado;
Os Módulos de Resiliência obtidos nas diferentes
Os resultados das deformações permanentes com
temperaturas de usinagem apresentaram valores próximos
uso do simulador de tráfego de laboratório apresentaram
entre si, porém houve tendência de enrijecimento para
resultados satisfatórios segundo as especificações
tempos de envelhecimento maiores, principalmente nas
Francesas, todas as misturas atingiram ao final do ensaio
misturas asfálticas usinadas a 170ºC;
resultados inferiores a 10%;
Todas as misturas apresentaram valores de RT
Foi realizada uma avaliação visual nos trechos
semelhantes para períodos de envelhecimento inferiores
experimentais após 10 meses de construídos e verificou-se que
a 120 minutos e superiores a 120 minutos, houve
não houve nenhum tipo de defeito até o momento.
crescimento de RT para misturas usinadas a 170oC e de
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT NBR 15087 (2004). Misturas Asfálticas - Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral. 2. American Association of State Highway and Transportation Officials - AASHTO T 283-07 (2007). Resistance of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA) to Moisture-Induced Damage. 3. Association Française de Normalisation. 98-130 a 141. Essais Relatifs Aux Chaussées – Détermination Permanente des Mélanges Hydrocarbonés – partie 1, 1993. 4. Asphalt Institute. (2011). The Bailey Method. Achieving Volumetric and HMA Compactability. Instructor Bill Pine, Heritage Research Group. Lexington, USA. 5. Bernucci, L. B.; Motta, L. M. G.; Ceratti, J. A. P. & Soares, J. B. (2007). Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros. 1ª Edição. Petrobras e Abeda. Rio de Janeiro, Brasil. 6. Budny, J. (2012). Avaliação do Comportamento Mecânico de Misturas Asfálticas Mornas. Dissertação de Mestrado. COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, Brasil. 7. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT 135-10 (2010). Pavimentação Asfáltica - Misturas Asfálticas - Determinação do Módulo de Resiliência. 8. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT 136-10-ME (2010). Pavimentação Asfáltica - Misturas Asfálticas Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral. 9. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT 031-ES (2006). Pavimentos Flexíveis – Concreto Asfáltico - Especificação de Serviço. 10. Fritzen, M. A.; Motta, L. M. G.; Nascimento, L. A. H. & Chacur, M. (2009). Comportamento de Misturas Asfálticas Mornas Submetidas a Ensaios Acelerados por Simulador de Tráfego Móvel. In: Simpósio Internacional de Avaliação de Pavimentos e Projetos de Reforço. Fortaleza, Brasil. 11. Medina, J. & Motta, L. M. G. (2005). Mecânica dos Pavimentos. 2ª Edição. Editora UFRJ. Rio de Janeiro, Brasil. 12. Motta, R. (2011). Estudo de Misturas Asfálticas Mornas em Revestimentos de Pavimentos para Redução de Emissões de Poluentes e de Consumo Energético. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo. São Paulo, Brasil. 13. Otto, G. G. (2009). Misturas Asfálticas Mornas: Verificação da Fadiga e do Módulo Complexo. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, Brasil. 14. Rivoire Jr., L.; Ceratti, J. A. P.; Rohde, L. & Nakahara, S. M. (2011). Produção e Execução de Misturas Asfálticas em Temperaturas Intermediárias (Asfalto Morno) com Utilização de Zeólitas Naturais. Warm Mix Asphalt. XVI-CILA, Congresso Ibero-Latinoamericano do Asfalto. Rio de Janeiro, Brasil. 15. Rohde, L., Ceratti, J. A. P. & Treichel, D. (2008). Estudo Laboratorial de Misturas Asfálticas “Mornas”. In: 39ª Reunião Anual de Pavimentação e 13º Encontro Nacional de Conservação Rodoviária. Recife, Brasil. 16. Ronchetti, B., Zubaran, M. & Franceschini, A. (2011). Aplicaçao de WMA com asfalto espumado no Brasil” XVI-CILA, Congresso IberoLatinoamericano do Asfalto, v. 2, pp. 1481 - 1489. Rio de Janeiro, Brasil.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
41
Pavimento de concreto na duplicação da BR 392/ RS - trecho entre Pelotas e Rio Grande Carlos Roberto Giublin Engenheiro Civil, Mestre em Construção Civil, CRG Engenharia Ltda
lexander Maschio
trabalhos técnicos
Engenheiro Civil, Associação Brasileira de Cimento Portland
Fernando Papisch Druck Engenheiro Civil, Associação Brasileira de Cimento Portland
Waine Ginardi Teixeira de Souza
Engenheiro Civil, Construtora Triunfo S.A
Ricardo Martins Costa Pontes
Engenheiro Civil, Construtora Triunfo S.A
A duplicação da BR 392/RS entre as cidades de Pelotas e Rio Grande era uma antiga reivindicação da região, principalmente por ser este trecho a principal rota de ligação de todas as regiões do estado do RS com o Porto de Rio Grande. A obra estará concluída ainda em 2012, atendendo a crescente demanda de cargas que se dirigem ao Porto. No lote 3, trecho que vai do km 10,3 ao km 35,8, o pavimento escolhido para a pista da duplicação foi o pavimento de concreto de cimento Portland. Com uma extensão de 25,5 km, o dimensionamento do pavimento de concreto contemplou uma estrutura de sub-base de concreto compactado com rolo (CCR) de 15 cm de espessura e placas de concreto com espessura de 23 cm, numa largura total de 10,70 m. O objetivo deste trabalho é apresentar os procedimentos e estudos realizados para a execução do pavimento de concreto da pista de duplicação, as características dos materiais e concretos, os equipamentos de pavimentação utilizados bem como demonstrar os resultados obtidos.
Histórico Iniciada em janeiro de 2011, a duplicação em pavimento de concreto
A Rodovia Federal BR-392 corta o Estado do Rio Grande do Sul no sentido leste-oeste, tendo seu
da Rodovia BR 392 segue os padrões mundiais de utilização deste tipo do
ponto inicial na cidade de Rio Grande e final no
pavimento, garantindo segurança, durabilidade e retorno financeiro face ao
entrocamento com a BR-472/RS na cidade de Porto
investimento realizado pelo órgão público gestor da rodovia.
Xavier, fronteira do Brasil com a Argentina, numa
O pavimento de concreto é projetado para uma vida útil de 20
extensão total de 725 km. O subtrecho de maior
anos ou mais, resiste ao tráfego intenso e pesado de veículos de carga,
tráfego se concentra entre as cidades de Rio Grande e Pelotas, responsável pelo acesso de veículos de
pavimento asfáltico e oferece boa aderência entre pneus e superfície de rolamento. Este tipo de pavimento resiste também ao ataque químico
carga ao Porto de Rio Grande, um dos principais
dos óleos que vazam dos caminhões, bem como da umidade que
portos do País. A implantação da primeira pista da BR-392 com 7,20m de largura foi com pavimento de concreto, na década de 70. No início dos anos 90, ela foi restaurada com aplicação de uma camada de asfalto sobre o concreto. Com a crescente demanda de veículos de carga ao Porto de Rio Grande, bem como de veículos de passeio para as praias da região, o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte - DNIT responsável pela BR-392 decidiu pela duplicação deste subtrecho da Rodovia. Este subtrecho – Porto Novo (Rio Grande) até o Acesso a Pelotas foi dividido em três lotes. Destes, o lote 3 com extensão de 25,5 km foi duplicado utilizando o pavimento de concreto na sua superfície de rolamento (figura 1). Figura 1 Subtrecho Rio Grande – Pelotas da Rodovia BR 392 42
sua superfície não se deforma, tem maior visibilidade se comparado ao
normalmente existe na região sul do Brasil e tem no custo de manutenção reduzida um diferencial competitivo quando comparado com outras opções de pavimento.
Pavimento de Concreto Projeto O projeto de dimensionamento do pavimento de concreto foi realizado pela empresa Enecon S/A - Engenheiros e Economistas Consultores, de Porto Alegre. Para o dimensionamento da placa de concreto foi utilizado o Método da AASHTO, admitindo condições de suporte compatíveis com a existência de uma sub-base de elevada rigidez (700 pci). A espessura obtida foi então desdobrada em uma camada de placa e outra (sub-base) de concreto compactado com rolo - CCR, pelo critério de manter a tensão máxima de tração sob a camada de CCR em níveis tais que sua vida de fadiga se aproxime do período de projeto. Essa análise foi feita aplicando a teoria de camadas elásticas, considerando aderência parcial entre a placa e o CCR. A largura total do pavimento de concreto é de 10,70 m, sendo duas faixas de transito de 3,60 m, faixa de segurança de 1,0 m e acostamento com 2,50 m, e duplo caimento de 2% com ponto de inflexão no eixo das duas pistas de rolamento (figura 2). Com base no dimensionamento e na análise das diferentes condições de solicitações de tráfego ao longo da rodovia, a solução adotada no projeto foi a de pavimento de placas de concreto simples com 23 cm de espessura, uso de barras de transferência e concreto com resistência a tração na flexão de 4,50 MPa aos 28 dias, e sub-base de concreto compactado com rolo (CCR) com 15 cm de espessura e resistência a compressão simples de 10,0 MPa aos 7 dias. As placas de concreto foram projetadas com juntas transversais espaçadas a cada 5,0 m. No encontro do pavimento de concreto com o pavimento asfáltico, foi projetada uma placa de concreto de transição, em formato de cunha, para obter uma integridade melhor na ligação dos dois pavimentos, evitando com isso a formação de solavancos (bumps) (figura 3). Nas juntas transversais de retração e construção foram utilizadas barras de transferência com aço CA-25, com diâmetro de 32 mm e comprimento de 46 cm, com espaçamento entre elas de 30 cm. Nas juntas longitudinais de articulação foram utilizadas barras de ligação com aço CA-50, com diâmetro de 10 mm e comprimento de 80 cm, com espaçamento entre elas de 50 cm.
Materiais do concreto O cimento definido para a obra, tanto para o concreto compactado com rolo (CCR) como para as placas foi o CP IV - 32 RS da empresa Votorantim Cimentos – fábrica de Pinheiro Machado/RS. Foram utilizados como agregados miúdos para os concretos, areia natural com módulo de finura de 2,67 (zona
Figura 2 Seção Transversal Tipo da Rodovia BR 392
3 da NBR 7211/05). Foram utilizados como agregados graúdos (rocha de granito), em ambos os concretos, as
BARRA DE TRANSFERÊNCIA Ø=32MM 5cm
PLACA DE CONCRETO fctMk=4,5MPa 23cm
britas classificadas como 9,5/25 (NBR
PAVIMENTO FLEXÍVEL 500cm
7211) e a brita classificada como
PAVIMENTO FLEXÍVEL EXISTENTE
10cm
15cm
13cm
10cm
19/31,5 (NBR 7211/05). A água utilizada foi obtida em poço artesiano no local e atendeu a norma NBR NM 137/97. No traço do concreto aplicado nas
SUB-BASE CCR
23cm 46cm
23cm
PLACA DE CONCRETO fctMk=4,5MPa
Figura 3 Detalhe da placa de concreto de transição - concreto x asfalto
SUBLEITO
placas de pavimentação foi utilizado o plastificante Mastermix BF 9 da Basf, aditivo polifuncional de pega normal líquido para concreto. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
43
Traços de Concreto
MATERIAIS
UNIDADES
TRAÇO CONCRETO CCR
TRAÇO PLACA DE CONCRETO
CIMENTO CPIV 32 RS
kg/m³
132
409
AREIA NATURAL 01
kg/m³
967
298
AREIA NATURAL 02
kg/m³
BRITA 9,5/25
kg/m³
559
562
BRITA 19/32
kg/m³
623
667
de formas deslizantes. Os traços
ÁGUA
l/m³
103
171
foram desenvolvidos pela equipe
ADITIVO
l/m³
Os concretos foram dosados utilizando-se de método de dosagem racional baseado nas faixas granulométricas de referência estabelecidas na
trabalhos técnicos
Norma DNIT - 049/2009 – ES Pavimento Rígido – equipamento
de laboratório da construtora com o apoio da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) e demonstrados na tabela 1.
228
2,9
ABATIMENTO (“SLUMP TEST”)
40+10
FATOR A/C
0,42
TEOR DE ARGAMASSA
43,0%
Tabela 1 Composição dos traços do CCR e da Placa de Concreto
44
Figura 4 Central de concreto M2 - Schwing Stetter
Figura 5 Espalhamento do CCR com acabadora de asfalto com linhas sensoriais
Figura 6 Compactação do CCR - detalhe das linhas sensoras
Figura 7 Caminhão espargidor aplicando a emulsão asfáltica RR-2C sobre o CCR
Método Executivo A seguir, descreveremos as principais
garantir que o CCR tenha resistência
Foram distribuídas sobre a sub-base
etapas de execução do pavimento cujos
superficial e para devolver eventual água
de CCR de acordo com o projeto das
serviços de execução das placas de
que foi evaporada na superfície exposta
juntas transversais (a cada 5m) sendo
concreto da obra que ficou a cargo da
ao vento e sol, é realizada uma aspersão
fixadas com pistola crava-pinos (fig. 12).
empresa Construtora Triunfo S.A., sendo
de água sobre a camada do CCR antes
Após a descarga do concreto, a
que os serviços preliminares, como
da aplicação da pintura de cura. O
pavimentadora de formas deslizantes
terraplanagem, revisão da infraestrutura
produto de cura aplicado sobre o CCR
executa as operações de adensamento
de drenagem e outros, não serão objetos
foi à emulsão asfáltica RR-2C. A figura
(vibração) e nivelamento do concreto
deste trabalho.
7 mostra a aplicação da pintura de cura
da placa orientada por um sistema de
com emulsão asfáltica RR-2C utilizando
hastes e cabo-guia, que são posicionados
caminhão espargidor de asfalto.
topograficamente nas duas laterais,
Subleito – camada de bloqueio Na analise do processo executivo da sub-base de concreto compactado
É de fundamental importância na execução de sub-bases de concreto
garantindo o alinhamento e nivelamento da placa (figura 13). Imediatamente após a passagem
com rolo (CCR) sobre a camada final de
compactado com rolo (CCR) o controle
areia, foi constatado a dificuldade de
de resistência do concreto e da
da pavimentadora, foi passado o float
trafegar com os caminhões basculantes
espessura da camada para garantir as
manual sobre a superfície do concreto
carregados sem a ocorrência de marcas
especificações de projeto, e assim a
para fechar os pequenos vazios
ou deslocamentos superficiais da camada
durabilidade do pavimento.
superficiais e garantir a qualidade
de areia. Em função disto foi incluída
final do nivelamento longitudinal do
britado (espessura de 15 cm) entre
Execução das placas de concreto do pavimento
a areia e o CCR para evitar danos na
Para a produção do concreto
uma camada de bloqueio com material
superfície da camada de areia e garantir
das placas foi utilizada uma central
a uniformidade da espessura da sub-base
de concreto dosadora e misturadora
de CCR.
modelo M2 da marca Schwing Stetter,
Execução do concreto compactado com rolo (CCR) Para a produção do concreto
com capacidade de produção de 94 m3/h (a mesma utilizada para produção de CCR). O transporte foi executado com caminhões basculantes
compactado com rolo (CCR) foi
transportando 8,0 m³ de concreto por
utilizada uma central de concreto
viagem sendo o lançamento na frente
dosadora e misturadora modelo
da pavimentadora auxiliado com a
M2 da marca Schwing Stetter, com
escavadeira hidráulica (figura 8).
capacidade de produção de 94 m3/h
A largura total do pavimento de
(figura 4), sendo o transporte realizado
concreto, incluindo o acostamento é de
em caminhões basculantes com 8,0 m³
10,70 m. Em função da pavimentadora
de CCR por viagem.
mobilizada (pavimentadora de formas
Transportado para o local da
deslizantes marca TEREX-CMI, modelo
obra, o concreto compactado com rolo
SF3004) não conseguir executar esta
(CCR) foi espalhado sobre a camada de
largura em uma única vez, foi necessário
bloqueio com o uso de acabadoras de
executar o pavimento em duas faixas
asfalto com linhas sensoras (figura 5) e
com as seguintes larguras: 6,10 m e
posteriormente compactado com rolos
4,60 m (figuras 9 e 10).
vibratórios lisos (figura 6).
Os sistemas de apoio das barras
Após a compactação, ensaios de
de transferência foram produzidos no
densidade e liberação da mesma pela
canteiro de obras e tiveram as barras
equipe de laboratório, inicia-se o serviço
pintadas e engraxadas para evitar
de aplicação da pintura de cura. Para
aderência ao concreto (figura 11).
pavimento (figura 14). A texturização da superfície do concreto foi executada com vassouras de piaçava, montadas sob a forma de um quadro, de forma manual em movimentos transversais e retilíneos (figura 15). Para a cura do concreto foi aplicado um produto de cura química, pulverizado sobre a superfície do concreto fresco, formando uma película contínua e flexível atuando como barreira contra a perda da água de amassamento do concreto (figura 16). A atividade posterior à cura foi o corte das juntas transversais (figura 17). O momento ideal para o corte das juntas depende de muitos fatores, como temperatura do concreto, temperatura ambiente, quantidade e tipo do cimento, uso ou não de aditivos plastificantes e incorporadores de ar, umidade do ar, entre outros. A literatura define uma janela de corte teórica, que mostra o momento do corte para que não ocorram danos nas placas (figura 18). E concluindo os serviços de execução das placas, as juntas transversais e longitudinais foram seladas com produto silicone 890 SL autonivelante da Dow Corning (figura 19). Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
45
trabalhos técnicos 46
Figura 8 Transporte e descarga do concreto em frente à pavimentadora com escavadeira hidráulica
Figura 9 Pavimentadora de formas deslizantes TEREX CMI SF3004 - largura 4,60m
Figura 12 Colocação das barras de transferência
Figura 13 Pavimento de concreto após passagem da pavimentadora - cabos-guias laterais
Figura 16 Pavimento de concreto após aplicação do produto de cura
Figura 17 Corte de junta transversal das placas
Figura 10 Pavimentadora de formas deslizantes TEREX CMI SF3004 - largura 6,10m
Figura 11 Sistema de apoio das barras de transferência
Figura 14 Aplicação do float manual
Figura 15 Texturização com vassoura piaçava
Figura 18 Janela de corte teórica para corte das juntas transversais
Figura 19 Selagem de junta - Silicone 890 SL
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
47
Controle da Irregularidade longitudinal A irregularidade longitudinal é o somatório dos desvios da superfície de um pavimento em relação a um plano de referência ideal de projeto geométrico que afeta a dinâmica dos veículos, o efeito dinâmico das cargas, a qualidade ao rolamento e a drenagem superficial da Rodovia. Na revisão da norma do DNIT 049/2009 – ES, em 2009, foi introduzido o item 7.3.2 – controle da irregularidade longitudinal que estabelece o seguinte:
trabalhos técnicos
“O equipamento indicado para a determinação da irregularidade longitudinal é o Perfilógrafo “Califórnia”, que permite o registro do perfil longitudinal do pavimento, e o cálculo do Índice de Perfil (IP), conforme discriminado no Anexo I. O pavimento será aceito quanto à irregularidade longitudinal, quando o IP for igual ou inferior a 240 mm/km. Opcionalmente, o acabamento longitudinal da superfície poderá ser verificado por aparelhos medidores de irregularidade tipo resposta (DNER-PRO 182 e DNERPRO 164). Neste caso, o Quociente de Irregularidade (QI) deve apresentar valor inferior ou igual a 35 contagens por quilômetro (IRI ≤ 2,7 m/km)”. Por opção da obra e também pela dificuldade de mobilização do equipamento Perfilógrafo Califórnia, durante a construção do pavimento de concreto foi executado o controle da irregularidade longitudinal com o equipamento MERLIN (Machine for Evaluating Roughness using low-cost instrumentation) que através de fórmulas correlaciona as rugosidades medidas pelo MERLIN com o Índice de Irregularidade Internacional – IRI (international roughness index). Posteriormente, ao final da obra, foi passado o equipamento Perfilógrafo Califórnia da ABCP no pavimento de concreto, obtendo o registro do perfil longitudinal do pavimento e o Índice de Perfil (IP). A sistemática de medição do pavimento é a seguinte: é medida cada faixa de tráfego nas duas trilhas de rodas (1,0m dos bordos), totalizando quatro passadas na largura total do pavimento.
Especificações de serviços e controle tecnológico do concreto A especificação adotada para a execução dos serviços de pavimentação em concreto foi norma do DNIT 049/2009 – ES Pavimento rígido – Execução de pavimento rígido com equipamento de fôrma-deslizante. O controle tecnológico do concreto foi realizado pela construtora que instalou, junto à central de concreto, um laboratório de campo objetivando garantir a qualidade da obra através de acompanhamento eficiente. O laboratório foi equipado para a realização dos ensaios de caracterização de agregados e de ensaios do CCR e concreto das placas de pavimentação. Foram realizados os seguintes ensaios de agregados:
Determinação da massa específica (NBR NM 52/03 e NBR NM 53/03);
Determinação da composição granulométrica (NBR NM 248/03);
Determinação do teor de materiais pulverulentos (NBR NM 46/03);
Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis (NBR 7218/87) e;
Determinação do teor de impurezas orgânicas (NBR NM 49/01).
E dos seguintes ensaios de concreto:
48
Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM 67/98);
Determinação da massa específica e do teor de ar (NBR 9833/87);
Determinação da resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos (NBR 5738/03) e;
Determinação da resistência à tração na flexão do concreto (NBR 12142/92).
Resultados - concretos Os resultados obtidos nos rompimentos dos corpos-de-prova dos concretos comprovaram o pleno atendimento das resistências requeridas pelo projeto, isto é, para a o concreto da placa a resistência característica a tração aos 28 dias de 4,5 MPa e para o CCR a resistência característica à compressão aos 7 dias de 10,0 MPa. Concreto compactado com rolo – CCR – resistência característica a compressão aos 7 dias – Fck = 11,2 MPa > 10,0 MPa. Concreto simples para as placas – resistência característica a tração na flexão aos 28 dias – Fctm,k = 4,93 MPa > 4,50 MPa.
Resultados – controle da irregularidade longitudinal Os resultados obtidos com os dois equipamentos – MERLIN e Perfilógrafo Califórnia mostraram coerência quanto aos valores que ficaram acima e abaixo da média exigida pela norma. Os valores do controle da irregularidade longitudinal medidos pelo equipamento MERLIN variaram entre 2,935 e 1,367 m/km. Mas em função da pequena quantidade de dados, não foi possível desenvolver uma correlação confiável entre os resultados dos dois equipamentos. Deste modo, a tabela 3 mostra os resultados obtidos do Perfilógrafo Califórnia que é o índice mais aceito quando controlamos a irregularidade longitudinal de pavimentos de concreto.
FAIXA 1 (ESQUERDA)
FAIXA 2 (DIREITA)
IP (mm/km)
IP (mm/km)
10410 A 14660
140,39
250,60
14690 A 15540
108,53
231,21
19460 A 21540
151,89
203,52
21635 A 22180
153,58
234,85
22410 A 25090
360,00
386,39
Faixa 1 - faixa da esquerda, no sentido do tráfego Faixa 2 - faixa da direita, no sentido do tráfego
Conclusão Durabilidade, segurança, economia, resistência a cargas e conforto de rolamento, características principais dos pavimentos de concreto, foram resultado do trabalho de pavimentação da duplicação da Rodovia BR 392 – Trecho Pelotas – Rio Grande. A escolha do pavimento de concreto se mostrou acertada e sinaliza o avanço da tecnologia nas principais rodovias do Brasil. Executada e concluída as obras, o que se obteve foi um pavimento de concreto perfeitamente nivelado, durável e econômico que garantirá segurança aos usuários da rodovia, bem como atendimento aos requisitos de resistência do projeto.
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Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
49
artigos
Diretrizes para desenvolvimento de um sistema avançado para estudos e projetos viários: modelagem digital do terreno e projeto Daniel Sergio Presta García
Departamento de Design e Expressão Gráfica - Faculdade de Arquitetura – UFRGS
Marcelo André Wandscheer
CIENGE – Consultoria em Informática e Engenharia Ltda
João Fortini Albano
Departamento de Engenharia de Produção e Transportes – UFRGS
Fábio Gonçalves Teixeira
Departamento de Design e Expressão Gráfica - Faculdade de Arquitetura – UFRGS
Fernando Fraga de Freitas
Aluno de graduação da Escola de Engenharia – Engenharia Civil – UFRGS
Zélia Silveira d’Azevedo
STE - Serviços Técnicos de Engenharia S.A.
Paulo César Pinto Bonoto
CIENGE – Consultoria em Informática e Engenharia Ltda.
Gustavo R. Di Rado
Facultad de Ingeniería - UNNE
Gustavo H. Devincenzi
Facultad de Ingeniería - UNNE
Introdução Os projetos viários (rodovias, ferrovias e vias urbanas) e de canais, apresentam como característica comum a definição de um eixo plani-altimétrico e de seções transversais que caracterizam o gabarito específico para cada estaca do eixo, com quantitativos de áreas de corte e aterro. Durante décadas, anteriores ao uso massivo dos recursos computacionais da microinformática, a obtenção de curvas de nível do terreno, a delimitação dos off-sets da plataforma de terraplenagem e dos volumes gerados, eram procedimentos realizados diretamente por técnicos sobre papel canson e vegetal milimetrado. A evolução dos microcomputadores e softwares, bem como dos equipamentos e das técnicas de ‘levantamento’ topográfico estabeleceu como novo paradigma o trabalho sobre ‘nuvem de pontos’ para a elaboração de modelos digitais baseados em CAD (Computeraided design). O presente artigo resgata a evolução destes processos ‘artesanais’, apresenta a modelagem através da técnica de elaboração de Malhas Irregulares Triangularizadas – MIT, pelo processo de Delaunay, as otimizações necessárias para aumento de desempenho no processo e a utilização destes processos na confecção de modelos digitais em terceira dimensão (3D) de terrenos e projetos e simuladores. 50
Projetos de engenharia caracterizam-se por apresentarem problemas e soluções com complexidade de tal ordem que torna-se necessária a utilização de uma linguagem própria para a caracterização dos mesmos. O Desenho Técnico é a linguagem universal que permite a representação de objetos tridimensionais de forma planificada. A representação através do Desenho Técnico tem por objetivo reproduzir o problema e/ou solução através de um modelo simplificado da realidade existente. Os modelos são necessários, na maioria das vezes, em virtude de (i) não ser possível desenvolver um projeto em escala natural e (ii) na tentativa de simplificar a realidade. A simplificação deve ser criteriosa, de forma a não comprometer a representação do todo. Diferentes métodos de representação são utilizados pelas engenharias, arquitetura e design na construção de modelos. Enquanto o método biprojetivo de Gaspard Monge, que deu origem a Geometria Descritiva, é amplamente empregado nas engenharias civil, mecânica e arquitetura, o plano único de projeção horizontal, idealizado por Fellipe Büache em meados do século XVIII com a finalidade de executar o levantamento hidrográfico do canal da Mancha, e que estabeleceu as bases do Método de Projeções Cotadas, apresenta forte aplicação na cartografia e áreas a fins. O Desenho Topográfico utiliza técnicas do Método de Projeções Cotadas na representação de superfícies de terrenos, bacias hidrográficas, camadas geológicas, perfis
longitudinais e seções transversais de projetos viários
A Figura 1 caracteriza uma seção transversal com a
(estradas, pontes, túneis e canais).
representação da seção do terreno e do projeto.
O presente artigo resgata as técnicas do Método de
É importante salientar que durante décadas o
Projeções Cotadas na representação de superfícies, suas
levantamento tradicional das condicionantes de relevo
limitações, aplicação e resultados. Também é objeto
se deu por equipes de topógrafos que obtinham as
deste, a caracterização dos elementos e condicionantes
informações plani-altimétricas e de seções transversais
necessárias para o desenvolvimento de soluções
a partir da leitura em equipamentos como teodolitos,
computacionais na geração/edição de modelos digitais que
níveis, miras, balisas, etc. anotando em cadernetas de
representem superfícies de terreno, camadas geológicas
campo as informações referentes a esses processos de
e projetos com precisão e desempenho compatíveis com
leitura. Esse aspecto merece destaque pois é inverso aos
as demandas verificadas em projetos extensos, como de
procedimentos atualmente utilizados por processos de
rodovias e ferrovias.
levantamento do relevo através de ‘nuvens de pontos’.
Métodos artesanais de representação da superfície
mais projeto) tornava-se possível identificar os pontos de
Sobre as seções transversais gabaritadas (terreno
A configuração do projeto geométrico tridimensional de rodovias e ferrovias está baseada na definição de um eixo planimétrico (vista superior), na obtenção do perfil longitudinal deste eixo e de seções transversais ao mesmo, geralmente espaçadas de 20 em 20 metros. Esta configuração permite definir e representar todos os elementos necessários tanto para a reprodução do relevo existente como do projeto elaborado. As movimentações oriundas da terraplenagem decorrem, inicialmente, do lançamento sobre o perfil longitudinal do terreno do perfil de projeto, também denominado de greide. Para cada estaca passa-se ter a cota do terreno e projeto. Conhecido o gabarito da seção transversal tipo (largura da faixa de rolamento, acostamentos, dispositivos de drenagem, folga, superlargura, superelevação, taludes, entre outros), é possível representar o mesmo sobre a seção transversal de cada uma das estacas ao longo do eixo planimétrico.
offset. Estes pontos caracterizam o encontro do talude de projeto com o terreno, denominados de crista de corte ou pé de aterro. A seção transversal delimitada apresenta áreas de corte e/ou aterro. Estas áreas que eram obtidas através de planímetros mecânicos ou eletrônicos sobre o desenho da seção transversal em papel vegetal milimetrado são utilizadas na determinação dos volumes ao se incorporar a dimensão longitudinal entre estacas. A representação em planta da seção transversal resulta na identificação dos elementos de projeto e do terreno. As cotas inteiras da seção transversal do terreno eram repassadas para a planta baixa, identificando-se a distância das mesmas em relação ao eixo. A junção das cotas inteiras de mesmo valor caracteriza a curva de nível e, consequentemente, define a superfície do terreno. Este processo requeria conhecimento da morfologia do terreno e vulgarmente era conhecido por ‘pentear as curvas de nível’. A Figura 2 apresenta a vista superior com curvas de nível obtidas a partir da seção transversal.
Figura 1 Seção transversal do terreno e projeto
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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A Épura A Épura, em Projeções Cotadas contém os eixos cartesianos X e Y e as projeções dos objetos ponto, reta e plano definidas através de um fator de escala. A escala estabelece a proporção entre a representação gráfica (ou modelo) e a realidade. As medidas obtidas diretamente na épura são convertidas a medidas reais através da aplicação do fator de escala. Na Figura 4 tem-se a
artigos
representação de um segmento de reta AB sobre a Épura. O objeto ponto, definido por Euclides há mais de 2000 anos, apresenta como Figura 2 Vista planimétrica com curvas de nível
O aprimoramento dos equipamentos de levantamento topográfico (estações totais, níveis a laser), das restituições aéreas e por satélite bem como a popularização dos dados eletrônicos em plataformas CAD (Computer-aided design) permitiu inverter esse processo de forma a desenvolver projetos a partir de superfícies definidas por ‘nuvens de pontos’. Embora esta técnica seja utilizada desde o século XVIII pela cartografia e outras áreas afins, ela permanece nebulosa e não muito bem definida na área de projetos viários. O próximo item tem por objetivo resgatar os principais elementos que compõem o método de representação de Projeções Cotadas.
Projeções Cotadas O método de Projeções Cotadas utiliza como plano de projeção único um plano
propriedades apenas sua posição no espaço (X, Y, Z), visto que o ponto é adimensional. Os objetos reta e plano, por apresentarem dimensões possuem propriedades intrínsecas que serão objeto do estudo a seguir.
Propriedades da reta Para fins de mensuração é utilizado o conceito de segmento de reta, ao invés da reta que é infinita. Além disso, é relevante caracterizar o segmento de reta como um segmento de reta orientado, de forma a diferenciar o segmento
horizontal denominado de Épura, sobre o qual incidem as projetantes perpendiculares
orientado AB do BA. As propriedades de
que partem de pontos, retas e planos definidos no espaço (Figura 3). As projeções
um segmento de reta orientado podem
obtidas referem-se aos eixos cartesianos X (eixo das abscissas) e Y (eixo dos
ser divididas em (i) planimétricas, (ii)
afastamentos). A informação da altura, ou cota (Z), não consta na projeção, devendo
altimétricas e (iii) mistas.
ser indicada, entre parênteses, ao lado do ponto projetado. É desta técnica de representação que surge o termo Projeções Cotadas.
Propriedades planimétricas As propriedades planimétricas do segmento de reta orientado são: a variação no eixo X (∆X), a variação no eixo Y (∆Y), a distância (d) e o ângulo que faz com o meridiano Norte-Sul (Rumo ou Azimute). É importante ressaltar que o termo distância, em topografia e cartografia, refere-se ao comprimento em projeção horizontal. Propriedades altimétricas e mistas As propriedades altimétricas e mistas decorrem do confronto entre a
Figura 3 Representação espacial da Épura, eixos cartesianos, de um ponto e de sua projeção 52
variação do eixo Z (∆Z) com a distância
(d). A declividade é a razão entre essas duas grandezas e, geralmente, é expressa em porcentagem (uma declividade de 50% indica que a cada 100 metros de distância se está subindo 50 metros). A inclinação decorre do arco tangente da declividade e é expressa em graus. A distância em verdadeira grandeza pode ser representada pela hipotenusa do triângulo retângulo com catetos formados pela distância (d) e pela variação do eixo Z (∆Z). Também são propriedades da reta o intervalo e a equidistância.
Propriedades do plano O plano em projeções cotadas é definido pela sua reta de maior declive (RMD). A orientação desta reta (rumo ou azimute), sua taxa de mergulho (inclinação ou declividade) e sua altura em um ponto conhecido diferenciam um plano de outro qualquer. A Figura 5 representa a projeção de um plano em perspectiva e sobre a épura. Dois elementos se destacam na configuração de um plano: (i) as retas horizontais e (ii) a reta de maior declive – RMD.
Figura 4 Épura e projeções do um segmento de reta AB
Figura 5 Plano no espaço e sua projeção (a) e representação do plano em épura (B)
Retas horizontais As retas horizontais de um plano indicam o trajeto sobre o qual não há variação de cota (∆Z=0). Cada plano apresenta retas horizontais com direção única e equidistância constante. As retas horizontais de um plano são a base para a concepção das curvas de nível de superfície, visto esta ser formada por diversos segmentos de planos que se interceptam entre si. Reta de Maio Declive – RMD A reta de maior declividade define o plano. Como seu nome indica, a reta, entre todas que pertencem ao plano, é a que apresenta a maior declividade. A RMD está disposta perpendicularmente as retas horizontais do plano, sendo geralmente representada de forma orientada da maior a menor cota.
Modelos Digitais Os modelos digitais de terreno e projeto nada mais são do que a representação em projeções cotadas de elementos tridimensionais destes. Os métodos para obtenção, edição e representação dos modelos digitais são tratados a seguir.
Base de dados: limitações A base de dados necessária para a construção de modelos digitais pode ser resumida em quatro elementos chaves: (i) identificação – id (nome do ponto), (ii) coordenada X (abscissa), (iii) coordenada Y (ordenada) e (iv) coordenada Z (cota). Um quinto elemento pode ser adicionado de forma a indicar a característica do ponto e se o mesmo deve ser utilizado na elaboração do modelo. Recomenda-se que a base georreferenciada seja comum a todos os pontos e que os mesmo apresentem id’s únicos. Outro aspecto limitador do processo de construção do modelo pelo método de Delaunay (a se visto a seguir) decorre da existência de pontos duplicados (X, Y e Z iguais) ou equivalentes em projeção (X e Y iguais). Ao se utilizar o método de Delaunay, na obtenção do modelo digital, estes pontos devem ser filtrados, editados ou eliminados de forma a não produzirem inconsistências. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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Malha Irregular Triangularizada – MIT A malha irregular triangularizada (MIT) nada mais é do que a representação do conjunto de planos da superfície do modelo digital. Cada triângulo, em projeção, representa um plano. Os planos se interceptam entre si através de suas faces (fronteiras) ou delimitam a triangulação da malha.
artigos
Geração da MIT pelo Método de Delaunay
a face de triângulos que não podem ser considerados válidos para a interpolação de cotas e representação da superfície. Nestes casos é comum a utilização de um limitador na construção dos triângulos denominado de raio de abrangência. O raio de abrangência estabelece o comprimento máximo válido para um
O método mais utilizado para a construção da MIT é o método de Delaunay.
lado de triângulo. Qualquer triângulo com
Este método tem por premissa a construção de triângulos com forma o mais próxima
lado superior ao raio de abrangência será
possível de triângulos equiláteros. Como se sabe o triângulo equilátero apresenta
retirado da MIT, fazendo com que esta
encentro, circuncentro e baricentro no mesmo ponto, estando estes localizados dentro
não apresente mais a conformação em
do triângulo. Triângulos formados por vértices praticamente alinhados apresentam
maior poligonal convexa. Este recurso,
circuncentro fora de seus domínios e raios amplos. A melhor triangulação possível,
ao eliminar triangulações consideradas
definida pelo método de Delaunay, é aquela que estabelece para o triângulo
não representativas, melhora a precisão
formado a inexistência de outro ponto possível para triangulação dentro da área
do modelo. A Figura 7 apresenta uma
de abrangência do circulo que passa pelos três vértices do triângulo. A Figura 6
MIT com predomínio de pontos dispostos
apresenta uma triangulação a ser descartada pelo método de Delaunay (a) e outra
ao longo de um eixo com MIT em maior
válida (b).
poligonal convexa (a) e com a exclusão de triângulos pelo raio de abrangência (b). Um problema bastante comum da utilização do raio de abrangência na exclusão de triângulos não representativos decorre da heterogeneidade de densidade de pontos levantados ao longo do trecho em estudo. Muitas vezes, se percebe a eliminação de triângulos internos a MIT o que gera ilhas de desinformação. Em boa parte dos casos, a eliminação destes triângulos resulta na impossibilidade de representar a superfície no local. É importante
Figura 6 Identificação de triangulação inválida (a) e válida (b)
salientar que, geralmente, a deficiência
Contorno da MIT: maior poligonal convexa X limites definíveis e ilhas
de pontos pode indicar a necessidade
O método de Delaunay irá gerar uma MIT com todos os pontos disponíveis. A construção de uma MIT ligando todos os pontos utilizados gera o que é chamado de maior poligonal convexa como fronteira. Por não apresentar reentrâncias (côncavas) e por ser a figura geométrica maior possível de ser gerada pela união dos pontos utilizados, recebe esta denominação. Esta poligonal é composta por faces de triângulos que não fazem fronteira com outros triângulos. A Equação 1 estabelece a relação entre o número total de triângulos, o número total de pontos e o número de pontos que formam o contorno da maior poligonal convexa. T = 2.p – c – 2
(1)
Onde: T= número de triângulos p= número de pontos (totais)
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de complementação de ‘levantamento topográfico’. Se a deficiência de pontos decorre de relevo bastante plano e/ou não é possível complementar o ‘levantamento topográfico’ sempre é possível ampliar o raio de abrangência para fazer com que a MIT considere válidos as triangulações necessárias. Além do raio de abrangência, é possível editar a MIT obtida eliminando triângulos através da seleção de um de seus lados. Ao se selecionar um lado que pertence ao contorno da MIT, apenas um
c= número de pontos no contorno
triângulo é eliminado. Se for selecionado
Em rodovias, bem como ferrovias, uma das dimensões (longitudinal) é
um lado que se caracteriza por ser
significativamente superior as demais. A geração de uma MIT com contornos
fronteira entre dois triângulos, ambos
definidos pela maior poligonal convexa faz com que pontos muito distantes formem
serão removidos da MIT.
Edição da MIT: swap e linhas de passagem obrigatória O método de Delaunay não é garantia da melhor triangulação possível para os pontos obtidos de um ‘levantamento topográfico’. O método tenta construir triângulos o mais próximo possível de triângulos equiláteros com a melhor relação área/perímetro. Desta forma, o método estima obter a melhor interpolação possível. Contudo, nem sempre a interpolação sugerida pelo método é a mais indicada. Em situações sobre terrenos que já apresentam a intervenção humana (plataformas de terraplenagem, valetões, etc.) é comum a necessidade de edição da MIT gerada de forma automática.
A graduação de destaque é similar a graduação alterando apenas propriedades como cor, espessura e/ou tamanho do texto das CNVs de destaque. O fator de suavização indica a porcentagem máxima do comprimento da reta horizontal a ser utilizada na implantação de arco de curva circular para concordar as duas retas horizontais de planos adjacentes. Como geralmente uma das retas horizontais apresenta comprimento inferior a outra, será esta primeira que indicara o comprimento da tangente do arco de curva circular a ser adotado na suavização. Este processo permite a suavização das CNVs sem gerar problemas de sobreposição das mesmas.
A troca (swap) entre lados de triângulos se dá pela seleção de uma fronteira que pertence a dois triângulos adjacentes. Nesta situação, a fronteira selecionada é considerada como a diagonal do quadrilátero formado pelos vértices dos dois triângulos. A troca (swap) elimina a fronteira previamente definida e cria uma nova fronteira entre os pontos que formam a outra diagonal possível. A Figura 8 mostra um segmento de MIT (a), a seleção para troca (b) e a alteração dos triângulos (c). Outro processo de edição, é a demarcação de linhas de passagem obrigatória. Em muitos casos torna-se necessário proceder a triangulação entre um conjunto de pontos, a triangulação em outro conjunto e a união das MITs geradas. As linhas de passagem obrigatória (também conhecido por
Figura 7 MIT com triângulos (a) e com triângulos inválidos excluídos (b)
pesponto) identificam os limites entre malhas fazendo com que pontos que pertençam a um grupo não sejam utilizados na geração da MIT de outro. O contorno da MIT de cada grupo pode ser unido através de uma triangulação de pesponto.
Curvas de Nível – CNV A partir da Malha Irregular Triangularizada, é possível
Figura 8 Alteração da MIT por troca (swap)
obter diferentes produtos e subprodutos. As Curvas de Nível – CNV são reconhecidas como a forma usual de se representar superfícies topográficas. As CNVs nada mais são do que a junção das retas horizontais dos diversos planos que compõem a MIT, suavizadas. A Figura 9 apresenta uma MIT (a), as retas horizontais dos planos (b) e por fim as CNVs (c). As Curvas de Nível apresentam uma configuração básica conforme a MIT. As variações permitidas nas CNVs decorrem de propriedades específicas das mesmas, tais como: (i) graduação, (ii) graduação de destaque e (iii) fator de suavização. A graduação indica a diferença de altura atribuída para a apresentação das CNVs. Uma graduação de um metro irá gerar CNVs de metro em metro. Graduações de 5 ou 10 metros irão
Figura 9 MIT (a), retas horizontais (b) e curvas de nível (c)
Resultados da MIT A MIT além de permitir a obtenção de Curvas de Nível
produzir curvas de nível de 5 em 5 metros ou de 10 em 10
de uma superfície, pode gerar inúmeras outras informações.
metros, respectivamente. É importante salientar que graduações
Entre as mais importantes, merecem destaque: (i) gradiente
maiores são utilizadas, geralmente, em escalas menores ou em
topográfico, (ii) bacias hidrográficas, (iii) perfil longitudinal e
regiões com forte declividade, de tal forma que curvas de nível
seções transversais, (iv) rampa ‘batida’ e (v) modelagem para
com graduação menor fossem representadas muito próximas.
realidade virtual e simuladores. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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Gradiente topográfico O gradiente topográfico de uma superfície indica a inclinação das retas de maior declive do planos através de um gradiente de cores (Figura 10). Este recurso, de simples visualização permite identificar regiões mais planas ou mais íngremes, sendo recomendada a sua utilização no projeto básico para a identificação da melhor posição para o traçado do eixo planimétrico. Bacias hidrográficas A determinação das bacias hidrográficas é vital no dimensionamento dos dispositivos de drenagem de projetos e obras de terraplenagem. As bacias hidrográficas são definidas para um determinado ponto pela região de contribuição das mesmas. Os limites das bacias hidrográficas se estabelece a partir de ‘divisores de águas’ que podem ser observados na Figura 11 através da
artigos
orientação de suas RMDs. Perfil longitudinal e seções transversais O perfil longitudinal e as seções transversais do terreno que, nos processos tradicionais de ‘levantamento de campo’ eram obtidos através de medições com este fim, atualmente podem ser obtidos a partir da MIT. Para tanto, é necessário projetar um eixo planimétrico e solicitar a ‘captura’ das cotas nos pontos em que este eixo intercepta as faces dos triângulos da MIT. A Figura 12 apresenta o perfil de terreno de um eixo planimétrico. Rampa ‘batida’ O processo denominado de rampa ‘batida’ consiste na identificação, sobre superfície topográfica, da posição do alinhamento do eixo planimétrico com declividade definida e fixa. Com este processo, é possível identificar, por exemplo, como se comportaria um eixo planimétrico com declividade fixa em 10%, partindo de um determinado ponto (Figura 13). Realidade virtual e simuladores A MIT pode ser gerada tanto para a superfície do terreno como de projetos de terraplenagem. A configuração da MIT em modelos 3D, através de softwares de CAD, permite a obtenção de soluções em realidade virtual. A Figura 14 representa um modelo 3D que pode ser acessado através do Adobe Reader X. Ao se dar um clique sobre o arquivo PDF surge um painel de navegação que permite movimentar o observador sobre o modelo. Outra possibilidade que a tecnologia nos apresenta é a utilização dos modelos digitais em simuladores. Nestes casos o modelo digital estabelece o cenário e os veículos e pedestres são os ‘players’ da simulação. O link a seguir (http://ing.unne.edu.ar/gd/ menu.htm) apresenta a simulação de um veículo de passeio sobre uma estrada em modelo digital. O veículo é comandado pelo usuário e reage conforme as condicionantes do modelo (cenário) definido.
Considerações Finais Nas últimas décadas a utilização de modelos digitais de terreno e projeto consolidou-se como um processo capaz de oferecer diversas informações relevantes para a implementação de projetos de terraplenagem. Com o avanço de processadores e placas gráficas dos computadores, das bases de dados, dos equipamentos de levantamento topográfico como os equipamentos de perfilamento a laser e de softwares de CAD e de projetos específicos, é possível afirmar que a utilização de modelos digitais será ampliada de forma a se tornar uma linguagem universal, da mesma forma como o Desenho Técnico é compreendido atualmente. Para que os modelos digitais possam se tornar uma linguagem universal de projetos 3D é necessária a normatização de processos e de sua representação. A qualificação de engenheiros e técnicos na manipulação, leitura, escrita e arquivamento destes modelos deve ser pensada por aqueles que atuam diretamente no mercado como também no meio acadêmico. O presente artigo procurou, de forma singela, mostrar técnicas tradicionais de projetos viários, elementos e conceitos oriundos do método de representação por Projeções Cotadas, a modelagem digital pelo processo de Delaunay, suas características e produtos. Com isso, acreditam os autores deste artigo terem oferecido um material de apoio à compreensão dos modelos digitais de terreno e projeto com o objetivo de identificar diretrizes para desenvolvimento de um sistema avançado para estudos e projetos viários. 56
Figura 10 Gradiente topográfico (escuro - mais inclinado)
Figura 12 Perfil longitudinal
Figura 11 Delimitação da bacia hidrográfica para o ponto selecionado
Figura 13 Rampa “batida” sobre encosta
Referências BERN, MARSHAL; PLASSMAN, P. Mesh Generation. Handbook of Computational Geometry, North-Holland, 2000.38 p. DWYER, REX A. A Simple Divide-andConquer Algorithm for Computing Delaunay Triangulations in O(n log log n) Expected Time. In: SYMPOSIUM ON COMPUTATIONAL GEOMETRY, 1986. KOHOUT, JOSEF. Delaunay Triangulation in Parallel and Distributed Environment, Tese – University of West Bohemia in Pilsen, Czech Republic, Março, 2004. Figura 14 Modelo digital de terreno e projeto Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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artigos
Utilização de videorregistro para inventário de defeitos em pavimentos
A estimativa confiável da vida restante dos pavimentos e a tomada de decisão acerca das soluções técnicas mais apropriadas no contexto de um projeto requerem a identificação e a localização dos defeitos existentes ao longo de um determinado trecho de rodovia. Neste contexto, são discutidas técnicas de cadastro de defeitos de superfície em pavimentos asfálticos realizado por meio de equipamento videorregistro. As patologias presentes no pavimento são registradas via computador simultaneamente ao registro vídeo-fotográfico da rodovia. Ainda, são efetuadas anotações de pontos notáveis de interesse (pontes, perímetro urbano, lombadas, entre outros). O sistema configurado vem demonstrando grande utilidade prática para elaboração de projetos de restauração e gerenciamento de malhas viárias. Destaca-se a possibilidade de visualização e ajustes dos dados coletados no campo em atividades de escritório (ou inclusão para diagnóstico posteriormente através do armazenamento de imagens da pista de rolamento em intervalos de até 5 metros). O conjunto de imagens pode ser visualizado através de software específico onde é mostrado o mapa de localização da rodovia avaliada, posicionamento GPS e quilométrico atual; possuindo resolução tal que se pode identificar defeitos que porventura não foram cadastrados no deslocamento através da via devido á condições adversas (aumento de velocidade devido ao trânsito). O resultado do inventário de defeitos pode ser gerado de três formas: (1) por ocorrência ou (2) por extensão de cada defeito com espaçamento pré-definido e (3) por defeito (onde é apresentada, para cada patologia ocorrente, uma tabela resumo com a extensão correspondente); em todos os resultados, o posicionamento é mostrado por quilometragem correspondente da rodovia e por coordenadas geográficas.
INTRODUÇÃO Nas metodologias para avaliação da qualidade de pavimentos, o cadastro de defeitos de superfície é um dos parâmetros preponderantes para diversos processos de análises, gerência e projetos de malhas viárias. Do ponto de vista do usuário da rodovia, o estado de superfície da pista de rolamento é o mais importante, pois os defeitos ou irregularidades dessa superfície são percebidos uma vez que afetam seu conforto e segurança. Assim sendo, acarretam maiores custos operacionais relacionados a maiores gastos com peças de manutenção dos veículos, consumo de combustível, pneus, tempo de viagem, entre outros (RODRIGUES, 2007). Em termos de gerência de pavimentos, um sistema eficaz de manutenção e conservação possui relação direta com um cadastro objetivo e completo dos defeitos de superfície existentes nos subtrechos homogêneos. Ou seja, para cada patologia ocorrente na pista de rolamento, há uma gênese e estratégias de correção visando o aumento dos níveis de serventia do pavimento. A avaliação de superfície de um pavimento consiste do registro da extensão, frequência e severidade dos defeitos ocorrentes. Para sua completa caracterização, as patologias devem ser descritas quanto aos seguintes parâmetros (GONÇALVES, 2007 e ROGRIGUES, 1996): 58
Paulo C. Pinto Elemar J. Taffe Jr. Felipe T. Garcia Francieli Bitencourt Pavesys Engenharia de Pavimentos
Tipo de Defeito: dentre trincas, desgaste,
Via de regra, o registro de defeitos é realizado
exsudação de ligante asfáltico, escorregamento de massa,
visualmente (de forma contínua ou estática), embora já
erosão de bordo, bombeamento de finos, remendos,
existam equipamentos automatizados que efetuam uma
corrugação e panelas. As trincas podem ser classificadas
espécie de escaneamento laser da superfície. Entretanto,
quanto à sua configuração geométrica, a qual se relaciona
segundo Gonçalves (2007), a dificuldade com o uso desses
ao mecanismo que deu origem ao trincamento (couro
aparelhos, nos quais se devem incluir os que utilizam
de crocodilo, isoladas, interligadas em padrão irregular,
câmeras de vídeo, está na interpretação correta das imagens
longitudinais, transversais, de bloco);
digitalizadas por meio computacional, sendo este ainda
Intensidade: retrata o grau com que aquele
um tema de pesquisas em andamento em diversos países;
defeito afeta a estrutura do pavimento ou compromete seu
contudo, sua praticidade, rapidez e confiabilidade tornam
desempenho. É usual, em diversas metodologias, avaliá-las
esses equipamentos bastante promissores.
por meio de três níveis (baixa, média e alta). No caso de
A utilização de equipamento de videorregistro, em
trincas, por exemplo, esta avaliação depende da relação
conjunto com o levantamento visual contínuo (LVC)
entre a soma total dos comprimentos das trincas existentes
para cadastro de defeitos em pavimentos, se mostra de
numa determinada área e o valor dessa área;
grande utilidade uma vez que são armazenadas fotos a
Gravidade: é a medida do grau de evolução do
cada 5 metros da rodovia juntamente com a avaliação
defeito. No caso de trincas, refere-se à sua abertura; é
de superfície. Este registro sequencial de imagens pode
comum as metodologias não diferenciarem gravidade de
ser visualizado posteriormente via software onde são
intensidade, adotando um parâmetro único relacionado a
mostradas as informações obtidas em campo; ainda, tais
ambas e denominado severidade;
informações podem ser editadas e novas informações
Frequência: é a distribuição da ocorrência do
podem ser incluídas (defeitos, obras de arte, perímetro
defeito ao longo de um segmento ou trecho da rodovia,
urbano, entre outras). Assim sendo, este sistema consegue
sendo expressa pela relação percentual entre o número de
melhorar e maximizar o processo de cadastro de defeitos
estacas onde ocorre o defeito e o número total de estacas
em pavimentos, bem como, oferece uma ferramenta de
dentro do segmento;
visualização da pista de rolamento, mostrando o inventário
Extensão: ilustra a área ocupada pelo defeito
de patologias ocorrentes e pontos notáveis de interesse,
em uma determinada estaca. No caso de trincas, tem-
tendo posicionamento quilométrico e por coordenada
se a percentagem da área trincada como exemplo desse
geográfica a cada imagem armazenada.
parâmetro de medida. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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EQUIPAMENTO DE VÍDEORREGISTRO O equipamento de videorregistro utilizado para o inventário de defeitos em pavimentos é mostrado por meio da Figura 1, sendo composto pelos seguintes elementos:
Câmera de alta resolução para geração sequencial de imagens;
Odômetro de precisão fixado junto à roda do veículo;
Software de aquisição de dados (imagens, cadastro de defeitos, posicionamento quilométrico e GPS).
artigos
O sistema tem como principais recursos:
armazenamento de imagens à cada 5 metros: podendo ser editado o espaçamento para intervalos maiores;
flexibilidade na programação das informações de interesse no levantamento: lista de defeitos, extensões e severidades à
serem consideradas, bem como, pontos notáveis à serem cadastrados;
escolha de teclas de atalho para cada uma das informações desejadas: maior rapidez e agilidade no processo de cadastro;
opção para inserir informações adicionais àquelas configuradas: onde se pode utilizar o teclado do computador com
escrita livre;
o posicionamento do automóvel na via é feito conforme placas quilométricas da rodovia e por coordenada geográfica: na tela do software é mostrada a posição atual do veículo através do Google Maps 2012;
os dados obtidos em campo podem ser editados e novas informações podem ser adicionadas posteriormente (em escritório) por meio das imagens geradas;
o odômetro veicular de precisão pode ser calibrado de forma simples e a qualquer momento;
Apresenta-se, pela da Figura 2, tela de aquisição de dados do equipamento de LVC – Videorregistro em campo.
Figura 1 Equipamento de LVC - Videorregistro
Figura 2 Tela de aquisição de dados do equipamento de LVC - Videorregistro 60
METODOLOGIA O procedimento aqui adotado para registro dos defeitos de superfície foi desenvolvido como uma síntese dos procedimentos utilizados por: PMS da CALTRANS, VIZIR do LCPC, DNER-PRO08/78, DNIT-PRO08/03e PCI do USACE. Em adição ao registro dos defeitos existentes, o avaliador atribuirá um conceito à condição geral do pavimento, utilizando a escala do PSR (Present Serviceability Rating ou Avaliação da Serventia Atual) da AASHTO. Na atribuição deste quesito, o avaliador deverá levar em conta exclusivamente o grau de deterioração de superfície observado. Não se trata, portanto, de um conceito do ponto de vista do usuário da rodovia, devendo consistir essencialmente de uma avaliação de engenharia quanto ao grau de deterioração do pavimento, de acordo com a escala mostrada na Tabela 1.
PSR
CONCEITO
CONDIÇÃO GERAL
4-5
EXCELENTE
Pavimento praticamente isento de defeitos capazes de afetar a sua condição estrutural ou funcional, de modo que não há necessidade de quaisquer intervenções.
3-4
BOM
Presença de poucos defeitos, cuja extensão e severidade afetam pouco a condição funcional ou estrutural do pavimento, de modo que uma vida restante pode ser atribuída ao pavimento. Intervenções de conservação, de caráter corretivo ou preventivo são cabíveis. Pavimento pode requerer restauração, por estarem os defeitos existentes com níveis de extensão ou severidade capazes de afetar a condição estrutural e/ou
2-3
REGULAR
1-2
MAU
Pavimento ultrapassou o momento ideal para restauração, a ponto de requerer reconstrução, total ou parcial.
0-1
PÉSSIMO
Tráfego é prejudicado, tendo que reduzir velocidade devido à deterioração do pavimento. A segurança dos usuários está comprometida
funcional do pavimento. Se houver vida restante, ela deverá ser mínima.
Tabela 1 Avaliação da serventia atual do pavimento
Cada tipo de defeito a ser registrado, selecionado por sua relevância em condicionar o desempenho (funcional
avaliada, deverá ser anotada a extensão com que este se manifesta, utilizando-se os seguintes níveis:
ou estrutural) futuro do pavimento, é categorizado em três níveis de severidade, definidos em termos do grau de
A alta
comprometimento da condição estrutural e ou funcional
M média
introduzido pelo defeito no pavimento devido a sua
B baixa
presença. Esses níveis de severidade são: As definições exatas de severidade e de extensão são 1 aceitável
específicas para cada tipo de defeito e podem ser encontradas
2 tolerável
em Pavesys (2007). Os defeitos considerados são:
3 intolerável O nível 1 corresponde ao defeito em sua condição inicial de aparecimento. O nível 2 indica que se deve esperar
TRINCAMENTO couro de crocodilo (CR) em bloco (BL)
velocidades progressivamente crescentes de aumento da
longitudinal (TL)
severidade e da extensão do defeito. O nível 3 está associado a
transversal (TT)
um grau de severidade onde uma intervenção imediata se faz necessária a fim de evitar danos à estrutura do pavimento e ou ao usuário. A cada registro de presença de um determinado tipo de defeito na severidade que for predominante dentro da área
de escorregamento (TE) de bordo (TB)
DESINTEGRAÇÃO
DEFORMAÇÕES
panela (P) desgaste (D)
afundamento em trilha de
desagregação superficial (DS)
roda (ATR)
erosão de bordo (ER)
corrugações (COR)
bombeamento de finos (BF)
escorregamento de massa (EM)
desgaste de placa selante (DC)
depressões (DP)
remendos (R)
Os defeitos porventura ocorrentes que não se enquadram na relação acima deverão ser anotados pelo modo de escrita livre do software de aquisição de dados do LVC-Videorregistro.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
61
CADASTRO DE DEFEITOS E SERVENTIA DO PAVIMENTO Nas Figuras 3 a 10 estão apresentados exemplos de defeitos em pavimentos flexíveis registrados pelo equipamento LVC-videorregistro. Em termos da serventia atual do pavimento (PSR), estão apresentadas
Figura 3 Remendos
Figura 4 Desgaste e desagregação superficial
Figura 5 Corrugação e escorregamento de massa asfáltica
Figura 6 Afundamento em trilha de roda e exudação de ligante asfáltico
Figura 7 Trincamento couro de crocodilo e deformação plástica
Figura 8 Desplacamento de capa selante e reflexão de trincas em pavimento urbano
artigos
nas Figuras 11 e 12 situações onde o PSR é excelente (situado entre 4 a 5) e casos regulares (entre 2 e 3). Sendo este um parâmetro subjetivo e atribuído pelo avaliador levando em consideração o grau de deterioração superficial da pista de rolamento e o conforto no momento em que se trafega pela mesma, realizado juntamente com o cadastro de defeitos e registro de imagens pelo LVC-Videorregistro.
RESULTADOS OBTIDOS O resultado do inventário de defeitos de superfície, obtido pelo equipamento de LVC-Videorregistro, pode ser gerado de três formas: (1) por ocorrência ou (2) por extensão de cada defeito com espaçamento pré-definido ou (3) por defeito (onde é mostrada, para cada patologia ocorrente, tabela resumo com a respectiva extensão). De forma ilustrativa, são mostradas planilhas exemplos por meio das Tabelas 2 a 4. Nota-se nestas planilhas que o posicionamento do defeito ocorrente ou do segmento no qual ele faz parte é referenciado tanto com base nos marcos quilométricos da rodovia, quanto em coordenadas geográficas (havendo opção de escolha entre as projeções DATUM SAD-69 ou WGS-84). Ainda, no processamento dos dados de campo, é possível gerar o arquivo de posicionamento: .kml – que mostra a rota realizada pelo veículo no momento da avaliação da pista de rolamento, conforme apresentado pela Figura 13. 62
Figura 13 Arquivo de posicionamento do equipamento de LVC-Videorregistro durante a avaliação da pista de rolamento (exemplo)
Tabela 2 Planilha de ocorrĂŞncias de defeitos em pavimentos (exemplo)
Figura 9 Trincamento couro de crocodilo FC-2 com bombeamento de finos
Figura 10 Panela
Figura 11 Pavimento isento de defeitos
Figura 12 Pavimento onde os defeitos existentes afetam estruturalmente e funcionalmente o pavimento
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
63
64
Tabela 4 Planilha resumo do cadastro de defeitos em pavimentos (exemplo)
Tabela 3 Planilha da extensĂŁo de defeitos em pavimentos (exemplo)
artigos
CONCLUSÕES Diante de avaliações de superfície realizadas com o equipamento LVC-Videorregistro em pavimentos, pode-se concluir que:
o sistema de cadastro de defeitos ocorrentes se mostra de
grande versatilidade por permitir que dados sejam incluídos ou excluídos posteriormente à avaliação em campo devido à qualidade e à quantidade de imagens geradas da pista de rolamento. Sendo armazenados, por quilômetro de faixa percorrida, aproximadamente 200 MB de arquivos de imagem (registro a cada 5 metros da via);
o conjunto de imagens pode ser visualizado por meio de
software específico onde é apresentado o mapa de localização da rodovia avaliada, posicionamento GPS e quilométrico atual. Assim sendo, pode-se tornar uma ferramenta útil para verificação em escritório das condições da rodovia e faixa de domínio, bem como, para auxílio no processo de tomada de decisões por parte de órgãos públicos, gestores de malhas viárias e projetistas;
o inventário de defeitos realizado por meio do equipamento
de LVC-Videorregistro pode ser gerado de três formas: (1) por ocorrência ou (2) por extensão de cada patologia com espaçamento pré-determinado ou (3) de forma resumida por meio de tabela onde é mostrada, para cada defeito ocorrente, a respectiva extensão. Portanto, a partir dos dados obtidos por este sistema, podem-se obter parâmetros como: IGG, IGGE, % FC 2-3, ICPF, PSR, entre outros; ainda, consegue-se ter subsídios suficientes para atualização de bancos de dados de sistemas de gerência de pavimentos em termos de avaliação de superfície de pavimentos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUTRET, P; BROUSSE, J. - VIZIR: Methode d’Evaluation des Chausses Souples - Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chausses, 1994, pg. 129-135 BALBO, J. T. – Pavimentos Asfálticos: patologias e manutenção, Ed. Plêiade, São Paulo/SP, 1997, 103 pg. BERNUCCI, L. B; MOTTA, L. M G; CERATTI, J. A. P; SOARES, J. B. – Pavimentação Asfáltica: formação básica para engenheiros – PETROBRAS/ABEDA, Rio de Janeiro/RJ, 2006, 501 pg. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT) – Levantamento Visual Contínuo para Avaliação da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semirrígidos – procedimento, Rio de Janeiro/RJ, IPR, 2003, 11 pg. GONÇALVES, F. J. P. - Diagnóstico e Manutenção de Pavimentos: ferramentas auxiliares – UPF Editora, Passo Fundo/RS, 2007, 208 pg. PAVESYS ENGENHARIA DE PAVIMENTOS – Levantamento Visual Contínuo (LVC): Metodologia – Porto Alegre/RS, novembro de 2007, 20 pg. RODRIGUES, R. M. – Projeto e Gerência de Pavimentos – Instituto Tecnológico da Aeronáutica, ITA, São José dos Campos/SP, 1996. RODRIGUES, R. M. – Engenharia de Pavimentos: Parte I – Projeto de Pavimentos, Apostila de Aula, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, ITA, Divisão de Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica, São José dos Campos/SP, abril de 2007, 218 pg.
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
65
artigos
Estudo laboratorial de misturas asfálticas com adição de diferentes teores e tipos de cal
O modal rodoviário de transporte é, sem dúvida, um dos fatores que afetam o desempenho e a competitividade da economia brasileira; a infraestrutura é predominantemente composta por pavimentos flexíveis e em sua maioria com revestimentos betuminosos executados com misturas.O objetivo da pesquisa foi avaliar os efeitos da adição de diferentes tipos e teores de cal em misturas tipo concreto asfáltico (CA) quanto características mecânicas e de adesividade. Neste estudo, foram utilizados dois tipos de cales, uma dolomítica produzida no estado do Rio Grande do Sul, outra calcítica provinda do estado de Minas Gerais, nos teores de 1% e 2% sendo adicionadas sobre o agregado graúdo seco, somada ainda a uma mistura de referência, sem cal. Foram dosadas, através da metodologia Marshall, então, cinco misturas em CA. Ensaios foram realizados para verificação do comportamento mecânico e adesividade. Para a dosagem Marshall percebe-se uma redução no teor de ligante de projeto em relação à mistura referência (5,65%) e que a mistura com 1% cal calcítica obteve a maior redução (5,40%), contudo todas as misturas ficaram com teor de ligante de projeto abaixo da referência. Com a Metodologia Lottman Modificada para verificação da adesividade constata-se a mistura com a adição de 1% de calcítica obteve o melhor desempenho (100%), seguida da mistura 2% calcítica (97%) e referência (96%), já as misturas dolomítica 1% e 2% respectivamente (72%, 81%) apresentaram os piores desempenhos.
INTRODUÇÃO Estudos recentemente publicados nos Estados Unidos (LITTLE et al, 2006) dão conta de que a incorporação de cal em misturas asfálticas, além de melhorar a adesividade agregado/ligante e enrijecer o ligante asfáltico e a própria mistura (o que a torna mais resistente às deformações permanentes). Retarda ainda o trincamento (seja este ocasionado por fadiga ou por baixas temperaturas), altera favoravelmente a cinética da oxidação e interage com produtos da oxidação, reduzindo seus efeitos deletérios. Problemas vêm incentivando pesquisas com cal como aditivo. Como, por exemplo, sobre qual o tipo de cal a ser utilizado em misturas asfálticas. São elas a cal calcítica com origem no estado de Minas Gerais (com maior número de autores indicando seu uso) e a cal dolomítica (a qual possui baixos teores de Ca(OH)2 (NÚÑEZ, 2007; GUIMARÃES, 1997), proveniente do estado do Rio Grande do Sul. As bibliografias estadunidenses (Hicks e Scholz, 2001) sugerem que um teor mínimo de Ca(OH)2, da ordem de 90%, parece suficiente para otimizar a mistura asfáltica em termos de módulo de resiliência, resistência à tração e adesividade. Na prática rodoviária nacional o DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes vem recomendando fortemente o emprego de cal em 66
Luciano Pivoto Specht
Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria/RS, Brasil
Alex Roberto Granich
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre/RS, Brasil
Eduardo Pasche
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí/RS, Brasil
Fernando Dekeper Boeira
Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria/RS, Brasil
CA para aplicação nas rodovias federais brasileiras. Neste contexto, o objetivo da pesquisa foi avaliar os efeitos da adição de diferentes tipos e teores de
chuvas intensas) e o tráfego têm papel importante na perda de adesividade. Inúmeros fatores influenciam a adesividade ou o dano
cal em misturas tipo concreto asfáltico (CA) quanto as
induzido pela umidade. Hicks (1991) relata que um dos
características mecânicas e de adesividade.
fatores importantes é o volume de vazios, misturas com volume de vazios entre 6 e 13% (aproximadamente) não são
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Dá-se o nome de adesão, ao fenômeno físico de atração molecular que se manifesta entre os corpos em contato (Weiszflog, 2007). No caso da pavimentação, a perda de adesão ocorre entre agregado e ligante. Muitos dos problemas do pavimento, como deformação permanente e trincamento por fadiga, tem como causa a perda de adesão. Seja ela entre o agregado e o ligante asfáltico (fratura adesiva), ou ainda a fratura do próprio filme do ligante (fratura coesiva) (Lytton 2004, apud Oliveira Filho, 2004). Segundo Moura (2001), a coesão é ainda responsável por uma parcela da estabilidade (resistência) da mistura asfáltica. Foi criado um termo, pelo Asphalt Institute, denominado “poder molhante”. Quanto maior “poder molhante” entre o ligante asfáltico e a superfície do agregado, melhor se dá o contato entre eles. O “poder molhante” do ligante asfáltico é inversamente proporcional a sua viscosidade. Já a viscosidade do conjunto fíler-ligante, influi no valor da coesão (Terrel & Al-Swailmi apud Moura, 1993). Alguns agregados, como os de granito, são particularmente susceptíveis à perda de adesividade. Além do fenômeno químico, as características ambientais (calor e
nem impermeáveis, nem drenantes e são as mais susceptíveis ao dano por umidade induzida. Outro fator que deve ser mencionado é a eficiência do sistema de drenagem de um pavimento, capaz de evitar o acúmulo de água junto ao revestimento e a umidade ascendente por capilaridade. Para Oliveira Filho (2006), a perda de adesão entre agregado e ligante está comumente relacionada a três fatores: a incompatibilidade entre a constituição mineralógica do agregado e a constituição físico-química do material betuminoso, a ocorrência de umidade e a presença de sujeira e finos na superfície do agregado. Segundo Guimarães (1998) a cal recebe dos técnicos a denominação de material versátil e social, por suas múltiplas aplicações e pela contribuição ao bem-estar das comunidades. Apesar de sua produção ser inferior aos dos lideres da produção de origem mineral (petróleo, carvão e cascalho), a cal se destaca pelo seu consumo misto (como insumo ou produto). A cal hidratada não é apenas um melhorador de adesividade, ela também auxilia na redução do afundamento de trilha de roda, diminui o trincamento e envelhecimento (oxidação) do ligante (Little e Epps, 2001) e aumenta a vida útil da mistura asfáltica, aliado a viabilidade econômica (Hicks e Scholz, 2001). Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
67
superiores dos mesmos, sujeitas a
(com preponderância absoluta de
ao mesmo tempo em que age sobre
De acordo com Little et al (2006),
elevadas tensões de compressão (risco
cargas negativas), pois os Dopes são
o agregado, a cal também reage com
de afundamento nas trilhas de rodas),
compostos de cabeça polar positiva e
as partículas polarizadas do asfalto,
associada a camadas subjacentes mais
dessa forma proporcionam a formação
evitando que estas formem sabões
flexíveis.
de ligações químicas iônicas e pontes
artigos
solúveis em água, o que causaria a
Já na pesquisada realizada por Bock
perda de adesividade. A dispersão de
et al (2009), observa-se que a adição
pequenas partículas de cal hidratada
de cal calcítica, com elevado teor de
na mistura torna-a mais rígida e dura,
hidróxido de cálcio, altera de maneira
por polímeros tornam-se mais estáveis
reduzindo a possibilidade de ruptura
substantiva e positiva as propriedades
a temperaturas elevadas, apresentando
mecânica da ligação entre o CAP e
das misturas tipo concreto asfáltico;
maior ponto de amolecimento, maior
o agregado, mesmo na ausência de
as formas de incorporação de cal na
resistência ao envelhecimento,
água. Este enrijecimento do ligante,
mistura que tratam com cal o agregado
alta adesividade e coesão e maior
que acontece a altas temperaturas, e é
graúdo são as mais eficientes. Ainda
elasticidade e resistência à deformação
provocado pela atividade química da cal,
o mesmo autor diz que a prática atual
permanente (Bock, 2009).
torna-o mais resistente a deformação
de adição de cal como melhorador de
permanente e a fadiga. Não afetando o
adesividade na forma de filer, prática
intertravamento, o qual se dá em
ligante a baixas temperaturas, pois a cal
corrente no Brasil, não foi a forma mais
misturas asfálticas do tipo Stone Matrix
torna-se inerte.
satisfatória de adição.
Asphalt (SMA), onde o esqueleto
Já as moléculas polarizadas do
De acordo com Guimarães (1998)
agregado e ligante. Os ligantes asfálticos modificados
Existe ainda o processo de
mineral composto por agregados
ligante (que quando em contato com o
a qualidade química da cal classifica-a
graúdos em proporção superior
meio ambiente se rompem) reagem com
em:
em relação as misturas densas e
o hidróxido de cálcio, presente na cal,
continuas fornece as misturas um
evitando o rompimento e a gradativa
Cal cálcica: alto teor em óxido de
elevado intertravamento entre os
fragilização do pavimento, causador do
cálcio (CaO);
grãos, conferindo as mesmas maior
envelhecimento. Além do trincamento
resistência. Já o elevado teor de
por envelhecimento, a cal reduz o
Cal dolomítica: quando possui a
mástique fornece as misturas uma
trincamento por fadiga, pois, quando em
relação entre os óxidos de cálcio
maior durabilidade (Vasconcelos,
contato com as moléculas polarizadas
e de magnésio igual em proporção
2004).
do ligante asfáltico, o volume efetivo das
molecular;
partículas de cal aumenta e dessa forma
Os aditivos químicos melhoradores de adesividade de aminas graxas
desviam as micro-fissuras causadoras do
Cal magnesiana: quando possui
possuem longa cadeia carbônica e
trincamento por fadiga.
teores de óxido de magnésio
são os mais indicado para ligantes
intermediário entre a cal cálcia e
asfálticos, pois as aminas graxas,
a cal dolomítica.
adicionadas ao ligante asfáltico, tem
A pesquisa realizada por Núñez et al (2007), concluiu que as melhorias das propriedades mecânicas dependem significativamente da qualidade da cal.
a característica de diminuir a tensão Ou então, de acordo com a norma
superficial no contato entre o ligante
Cales com baixos teores de Ca(OH)2
NBR 7175/2003, classifica-se em
asfáltico e a superfície do agregado; as
não produzirão tais efeitos benéficos.
CH-I, CH-II e CH-III. Esta classificação
aminas graxas receberam este nome
Eles dizem que um teor de Ca(OH)2 da
refere-se a composição química da cal
por serem obtidas a partir de ácidos
ordem de 90% (cal calcítica) parece
(quantidade de anidrido carbônico,
graxos em geral de sebo (gordura
suficiente para otimizar a mistura
óxido de magnésio e de cálcio e óxido
animal). As aminas têm uma forte, e às
asfáltica em termos de módulo de
total na base de não-voláteis).
vezes permanente, capacidade de se
resiliência, resistência à tração e
68
de hidrogênio, ou seja, a adesão entre
Outros melhoradores de
ligar com a sílica (SiO2). Essa ligação
adesividade. Também dizem que o
adesividade são os Dopes, substâncias
pode permanecer sob a ação da água o
emprego de cal hidratada é muito
tensoativas catiônicas (Bock, 2009).
que pode aumentar significativamente
adequado em pavimentos de elevado
São de fundamental importância na
a adesão entre ligante asfáltico e a
desempenho, constituindo as camadas
condição de o agregado ser ácido
superfície do agregado (Neder et al,
1996, apud Moura, 2001). Ainda segundo os mesmos autores, a estabilidade dos aditivos químicos melhoradores de adesividade
de adesividade (Metodologia Lottman
teores de hidróxido de cálcio para
Modificada) e Desgaste (Ensaio
a obtenção de melhores resultados
Cantabro).
referentes à melhoria de adesividade
O agregado mineral utilizado
das misturas asfálticas.
é transiente, ou seja, normalmente
nesta pesquisa é proveniente de uma
os aditivos são adicionados ao ligante
rocha basáltica da formação Serra
mistura sobre o agregado graúdo seco,
asfáltico em tanques de estocagem.
Geral, semelhante à encontrada em
sendo esta a forma mais eficiente no
Esses ligantes asfálticos já com tais
outros pontos do estado e considerada
estudo realizado por Bock (2009),
aditivos não devem permanecer por
a mais representativa desta região
nessa pesquisa foram estudadas
longos períodos nesses tanques,
do país, estes agregados basálticos
diferentes formas de incorporação
pois quanto maior for o tempo de
são provenientes da pedreira Tabille
de cal em CA nas mesmas condições
estocagem mais deteriorada estarão as
com sede no município de Ijuí-RS, e
laboratoriais e ligantes, agregados
propriedades dos aditivos químicos.
a jazida localizada no município de
e cales relativamente parecidos. No
Outro fator relevante, mencionado
Coronel Barros-RS.
estudo se viu que a melhor forma de
pelos autores, é a temperatura a que o
A areia utilizada nesta pesquisa foi
As cales foram adicionadas na
adição para misturas com materiais
ligante asfáltico deve estar para receber
proveniente da região de Santa Maria-
locais é a do agregado graúdo seco,
a adição do aditivo, temperatura na
RS, esta escolha ocorreu pelo fato
que se da dessa forma: misturava-
qual normalmente parte do aditivo
destes agregados serem representativos
se a cal no agregado graúdo seco, e
evapora-se.
da realidade regional.
posteriormente colocava-se com o resto
A escolha pela cal do Rio Grande
METODOLOGIA Este estudo trata-se na determinação de parâmetros de dosagem Marshall, propriedades mecânicas e de adesividade de misturas de concreto asfáltico (CA) tendo em vista a substituição de 1% e 2% de fíler basáltico por diferentes tipos de cal. A utilização da cal nesse
do sul se deu pelo fato de ser uso
da mistura. O ligante asfáltico utilizado neste
corrente em obras de Engenharia no
estudo foi o CAP 50/70, produzido
estado e a escolha da cal calcítica
na Refinaria Alberto Pasqualini, em
fundamentou-se no fato de que no Rio
Canoas (RS). Esse é o tipo de ligante
Grande do Sul são produzidas apenas
asfáltico convencionalmente empregado
cales dolomíticas, com baixos teores
em obras de pavimentação no Rio
de hidróxido de cálcio. Sendo que a
Grande do Sul. As propriedades do
bibliografia internacional indica sempre
CAP e dos agregados encontram-se em
o emprego de cales com elevados
Boeira (2012).
estudo tem dupla função: como fíler e como agente melhorador de
mm
Brita 3/4
Pedrisco
Pó-de-pedra
Areia
3/4"
19.10
0.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
1/2"
12.70
0.00
68.20
100.00
100.00
100.00
100.00
3/8"
9.50
0.00
25.00
100.00
100.00
100.00
100.00
1/4"
6.35
0.00
0.60
100.00
100.00
100.00
100.00
4
4.76
0.00
0.60
95.30
100.00
100.00
100.00
8
2.38
0.00
0.30
69.40
99.80
100.00
100.00
30
0.59
0.00
0.20
32.70
87.10
100.00
100.00
50
0.297
0.00
0.20
23.90
30.10
98.90
100.00
100
0.149
0.00
0.20
18.00
5.10
94.50
99.90
200
0.074
0.00
0.10
14.00
2.40
83.00
96.90
adesividade ligante/agregado. Para utilização nesse estudo, serão utilizados dois tipos de cales, uma dolomítica produzida no estado do Rio Grande do Sul, e outra calcítica provinda esta do estado de Minas Gerais. Após a determinação dos parâmetros de dosagem Marshall, como teor de ligante de projeto, e então serão estudados cinco tipos de misturas diferentes de concreto asfáltico: Então serão realizados ensaios para verificação do comportamento mecânico (ensaio de resistência à tração por compressão diametral e ensaio de módulo de resiliência), para a verificação das propriedades
Cal
Peneira
Dolomítica
Cal Calcítica
Tabela 1 Características granulométricas dos agregados e fílleres utilizados Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
69
A composição granulométrica da mistura será realizada de forma a enquadrar o material no centro da faixa “B” do DAER/RS ou na faixa “IV B” do Instituto do Asfalto (Figura 3), com tamanho máximo de granulares de 19mm. O concreto asfáltico foi projetado seguindo as
artigos
recomendações do Asphalt Institute (1995) e de acordo com ASTM D6926-04 e ASTM D 6927-05. 4 Figura 1 Características granulométricas dos agregados e fíleres utilizados
RESULTADOS Propriedades Mecânicas
Dosagem Marshall
O ensaio de resistência à tração seguiu a preconização da
A tabela 2 apresenta o resumo com os resultados da
norma DNER-ME 138/94. Foram moldados 4 corpos-de-prova
dosagem Marshall.
para cada mistura. A Tabela 3 demonstra a média dos valores Tipo de mistura Propriedade
obtidos para cada mistura.
Dolomítica
Dolomítica
Calcítica
Calcítica
1%
2%
1%
2%
Referência
Teor de betume (%)
5.65
5.50
5.55
5.40
5.55
Volume de vazios (%)
4.00
4.00
4.00
4.00
4.00
Relação betume vazios (%)
77.00
76.00
75.15
75.15
76.00
17.15
16.75
16.82
16.42
16.85
Vazios de agregado mineral (%) Massa específica máxima
2.63
2.64
2.63
2.63
2.63
2.57
2.56
2.55
2.56
2.56
Estabilidade (kgf)
1080
1080
1070
1060
1070
Fluência (1/100 in)
10
10
10
9
10
teórica (g/cm³) Massa específica aparente (g/cm³)
Tabela 2 Resumo dos resultados da dosagem Marshall
Levando em consideração o parâmetro fixo de 4% no volume de vazios, pode-se perceber uma redução significativa
Média RT (MPa)
σ (MPa)
Cv (%)
Referência
1.30
0.15
11.37
Calcítica 1%
1.44
0.03
2.18
Calcítica 2%
1.35
0.07
4.96
Dolomítica 1%
1.52
0.12
8.16
Dolomítica 2%
1.46
0.07
4.61
Tabela 3 Resultados dos ensaios de resistência a tração
As misturas com a incorporação de cal obtiveram um
no consumo de ligante quando comparadas as misturas
aumento na resistência à tração. Nota-se que a cal dolomítica
com cal e a de referência. Porém percebe-se ainda que com
obteve os maiores valores de resistência do que as misturas
o aumento da porcentagem de cal adicionada houve um
com a cal calcítica, ficando a mistura com 1% de cal
aumento no consumo de ligante, mas mesmo assim ficando
dolomítica com a maior resistência. O valor ninino exigido pelo
abaixo do teor da mistura de referência. A mistura com o
DNIT é de 0,65MPa.
menor consumo de ligante foi a de 1% Calcitíca. Vale citar
70
Mistura
O ensaio de módulo de resiliência é preconizado pela
que as diferenças foram pequenas (menores que a tolerância
norma DNER-ME 133/94, onde foram moldados 4 corpos-
de execução que é de 0,3%). Todavia dado o volume e os
de-prova para cada mistura, totalizando 20 corpos-de-prova.
custos de CAP envolvidos, estas reduções indicam economia
A Tabela 3 demonstra a média dos valores obtidos para cada
de insumos.
mistura.
Perda de massa (%) Mistura
Média MR (MPa)
σ (MPa)
Cv (%)
Mistura Medição
Medição
Medição
Medição
1
2
3
4
Média
σ (%)
Cv (%)
Referência
3742
705.12
18.85
Referência
6.94
6.29
6.19
8.20
6.91
0.80
11.59
Calcítica 1%
3872
462.32
11.94
Calcítica 1%
4.11
4.27
4.50
5.59
4.62
0.58
12.47
Calcítica 2%
3807
696.55
18.79
Calcítica 2%
5.12
4.65
2.71
3.25
3.93
0.99
25.09
Dolomítica 1%
3828
992.49
25.93
Dolomítica 1%
5.20
4.32
4.11
3.07
4.17
0.76
18.15
Dolomítica 2%
3625
727.13
20.06
Dolomítica 2%
4.29
3.56
5.13
3.98
4.24
0.58
13.57
Tabela 4 Resultado dos ensaios de módulo de resiliência
Tabela 5 Resultado dos ensaios Cantabro
Propriedades de Adesividade As misturas com 1% de incorporação de cal ficaram
Para se simular a perda de massa de uma mistura sujeita
acima da mistura referência (3742 MPa), sendo a dolomítica
ao tráfego, utilizou-se a Metodologia Cantabro (norma DNER –
com 3828 MPa e a calcítica com 3872 MPa, sendo essa a
ES 383/99). Ela avalia de maneira indireta a coesão, resistência
que obteve o maior valor no módulo de resiliência. Percebe-
à abrasão e a resistência à desagregação de misturas asfálticas.
se que as misturas com 2% de cal ficaram abaixo da mistura
De uma maneira geral as misturas com maior teor de
referência, ficando a dolomítica com 3625 MPa e a calcítica
ligante obteriam a menor perda de massa, devido a mistura
com 3707 MPa.
acabar sendo mais plástica. Porém percebe-se que com a
Quanto menor a relação Mr/Rt de uma mistura asfáltica,
incorporação da cal, todas as misturas ficaram abaixo da
mais flexível ela será, parâmetro esse que é considerado no
referência (qual não leva incorporação de cal), percebe-se assim
dimensionamento de um pavimento. As relações Mr/Rt das
que a incorporação da cal ajuda plenamente na perda de massa,
misturas estudadas seguem no gráfico da Figura 2.
aumentando assim a adesividade entre a mistura. A mistura que obteve o menor valor de perda foi a com a incorporação de 2% Calcítica. Podemos perceber também que a incorporação da cal Dolomítica houve uma pequena variação da perda de massa quando variado a porcentagem de cal. Para a realização do ensaio de Lottman Modificado, foram moldados 40 corpos-de-prova preparadas através da Metodologia Marshall, com volume de vazios de aproximadamente 7% (±1%), ficando com o número de golpes por face entre 16 e 20. Esses CP’s foram divididos em dois grupos sendo o primeiro sem condicionamento prévio (Rt1), e o segundo grupo com condicionamento prévio (Rt2). O condicionamento das misturas ocorreu levando
Figura 2 Relação Mr/Rt em função do teor de cal
primeiramente as amostras a 16 horas a temperatura de -18 °C, após esse tempo as amostras são colocadas submerso a 60 °C por 24 horas e para finalizar o ensaio as amostras são estabilizadas a 25 °C a duas horas e então são rompidas. Já
A mistura mais flexível foi a com adição de cal dolomítica,
as amostras sem condicionamento prévio, ficam as duas horas
porém, a calcítica ainda se apresentou mais flexível que a de
a 25 °C para estabilizar, porém sem o contado direto da água,
referência. Sendo a menor relação a da mistura com adição de
sendo assim rompidas a seco.
2% de cal dolomítica.
A Tabela 6 demonstra os resultados obtidos com o ensaio. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
71
CONCLUSÕES
Misturas Propriedades
Dolomítica
Dolomítica
Calcítica
Calcítica
1%
2%
1%
2%
Referência
Rt1 (sem
artigos
condicionamento)
Rt2 (com condicionamento)
A cal exerce uma influência positiva nas misturas, visto que ambas as misturas com cal apresentaram uma
Leitura 1
0.76
0.76
0.56
0.58
0.77
Leitura 2
0.76
0.69
0.75
0.60
0.8
Leitura 3
0.75
0.67
0.71
0.7
0.58
Leitura 4
0.74
0.65
0.72
0.77
0.79
2,65% para a mistura com 1% de cal dolomítica e uma
considerável redução do teor de ligante, a redução foi de 1,77% para as misturas com 2% de cal, uma redução de
Média
0.75
0.69
0.69
0.66
0.74
redução de 4,42% para a mistura com 1% de cal calcítica.
σ (MPa)
0.01
0.04
0.07
0.08
0.09
Essa redução proporciona uma grande economia, levando em
Cv (%)
1.10
5.99
10.75
11.61
12.26
consideração que nas misturas de CA, pois o ligante asfáltico
Leitura 1
0.73
0.51
0.61
0.61
0.64
é o componente de maior custo.
Leitura 2
0.77
0.45
0.60
0.56
0.72
Leitura 3
0.72
0.52
0.48
0.69
0.79
Leitura 4
0.68
0.52
0.52
0.80
0.71
Média
0.73
0.50
0.55
0.67
0.72
σ (MPa)
0.03
0.03
0.05
0.09
0.05
outra mistura de 2% de cal dolomítica com 1,46 MPa. Já as
Cv (%)
4.42
5.83
9.86
13.64
7.43
misturas com 1% e 2% de calcítica ficaram respectivamente
Para o ensaio de Rt observou-se os maiores valores ficaram entre as duas cales, a qual o maior valor ficou com a mistura de 1% de cal dolomítica com 1,52 MPa, seguida da
com 1,44 MPa e 1,35 MPa seguido então da mistura Tabela 6 Resultado dos ensaios da Metodologia Lottmann Modificado
referência a qual ficou com 1,30 MPa. Nota-se então que mesmo com a redução no teor de ligante as mesmas não perderam resistência a tração, o que demonstra que a cal é um fíler ativo, o qual age de uma forma muito positivamente entre o agregado e o ligante. Com o ensaio de Mr observa-se que os maiores valores ficaram com as misturas com incorporação de 1% de cal, sendo a calcítica com 3872 MPa e para a dolomítica com 3625 MPa, com uma acréscimo de 3,47% e 2,30% respectivamente, levando em consideração a mistura referência (sem cal). Já as misturas com 2% de cal apresentaram um decréscimo em relação à referência de
Figura 3 Valores médios dos resultados da Resistência Retido à tração
0,94% para mistura calcítica e de 3,12% para a mistura dolomítica. Percebe-se também que a adição das cales nas misturas
Na Figura 3 estão demonstrados graficamente os valores médios da Resistência Retida à Tração. Percebe-se que a
a tração, ficando assim os menores valores com a mistura
mistura com a adição de 1% de calcítica obteve o melhor
dolomítica.
desempenho (100%), seguida da mistura com 2% calcítica
Misturas com elevado teor de ligante, geralmente tem
(97%) e referência (96%), já as misturas com cal dolomítica
uma tendência de obter os menores valores de perda de
com 1% e 2% respectivamente (72%, 81%) apresentaram os
massa, devido ao poder cimentício que o ligante exerce nas
piores desempenhos. A especificação Superpave aceita apenas
misturas. Mas percebe-se pelos resultados que aumentando
valores acima de 80%, sendo então, a mistura com 1% de cal
o teor de cal (o qual diminui o teor de ligante das mesmas) o
dolomítica não estando dentro da especificação.
valor da perda de massa diminui, no qual pode-se dizer que a
Visualiza-se que o efeito tanto do teor, como do tipo de cal, mudam completamente o comportamento quanto à adesividade, pois a adição de 2% de cal calcítica diminuiu a
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reduz a relação entre o módulo de resiliências e a resistência
cal exerce uma influência positiva nas misturas, ou seja, a cal consegue exercer o poder cimentício que o ligante exerceria. No ensaio da Metodologia Lottman Modificada constata-
Resistência Retida à Tração em relação a referência, e já o teor
se que a mistura com a adição de 1% de calcítica obtiveram
de 1% a aumenta.
o melhor desempenho (100%), seguida da mistura com 2%
Porém percebe-se que pela especificação Superpave, a
calcítica (97%) e referência (96%), já as misturas dolomítica
mistura de referência não necessitaria cal. De qualquer forma,
com 1% e 2% respectivamente (72%, 81%) apresentaram os
a cal calcítica pode melhorar ainda mais a adesividade da
menores desempenhos. Observa-se que as misturas com cales
mistura, não acontecendo o mesmo com a cal dolomítica.
de baixo teor de hidróxido de cálcio são as mais afetadas.
AGRADECIMENTOS O primeiro autor agradece ao CNPq pela bolsa PQ 302860/2011-8. O segundo e quarto autores ao CNPq pelas bolsas de mestrado. E o terceiro autor ao MEC/SeSu pela bolsa PET. REFERÊNCIAS BERNUCCI, Liedi Bariani et al (2008) Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros. Rio de Janeiro, PETROBRAS, ABEDA, 504 p. BOCK, A. L., HARTMANN, D., BUDNY, J., SPECHT, L. P., CERATTI, J. A. P. (2009) Avaliação de diferentes métodos de adição de cal em misturas de concreto asfáltico. In: IV SINAPRE Simpósio Internacional de avaliação de pavimentos e projeto de reforço. Fortaleza – CE. UFC, v.1. p.1 – 14. BOCK, A. L. (2009) Desempenho à fadiga de misturas em concreto asfáltico com diferentes formas de incorporação de cal, Trabalho de conclusão de curso, UNIJUI - Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí. BOEIRA, F. D. (2012) Estudo laboratorial do desempenho de misturas asfálticas com diferentes tipos e teores de cal. Trabalho de conclusão de curso, UNIJUI - Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. (1994) Misturas Betuminosas – Determinação da Resistência à Tração por Compressão Diametral. DNER – ME 138/94. Rio de Janeiro, 4p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. (1994) Misturas Betuminosas – Determinação do Módulo de Resiliência. DNER – ME 133/94. Rio de Janeiro, 5p. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. (1999) Desgaste por abrasão de misturas betuminosas com Asfalto-Polímero – Ensaio Cantabro. DNER – ME 383/99. Rio de Janeiro, 2p. GUIMARÃES, J. E. P. (1997) A Cal: Fundamentos e Aplicações na Engenharia Civil. São Paulo: Editora PINI, 285 p. HICKS, R. P. (1991) Moisture damage in asphalt concrete. National Cooperative Highway Research Program. Synthesis of Highway Practice 175, Transportation Research Board, Washington, 91p. HICKS, R.G. & SCHOLZ, T.V. (2001) Life Cycle Cost for Lime in Hot Mix Asphalt. Report and Software for National Lime Association. LITTLE, D. & EPPS, J. (2001) The Benefits of Hydrated Lime in Hot Mix Asphalt. Report for National Lime Association. LITTLE, D. N.; EPPS, J. A.; SEBAALY, P. E. (2006) The benefits of hydrated lime in hot mix asphalt. Report for National Lime Association, 80p. MOURA, E. de. (2001) Estudo do efeito de aditivos químicos e da cal como melhoradores de adesividade em misturas asfálticas densas. São Paulo, Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 259p. NÚÑEZ, W. P, CERATTI, J. A. P, PERACA, V., TSUKUDA, R. S. (2007) Produzindo misturas asfálticas de elevado desempenho com emprego de cal hidratada. ABPv - 38a Reunião Anual de Pavimentação – Manaus, 15 p. OLIVEIRA FILHO, C. M. S., SOARES, J. B. (2006) Adesão e coesão em misturas asfálticas (melhoradores de adesividade, ligantes modificados e intertravamento), XX Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes – ANPET, Brasília. SPECHT, L. P. (2004) Avaliação de Misturas Asfálticas com Incorparação de Borracha Reciclada de Pneus, Porto Alegre, Tese de Doutorado em Engenharia Civil – UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. VASCONCELOS, C. (2004) Comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente dosadas pela metodologia Marshall e superpave com diferentes granulometrias. Fortaleza, Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Ceará, 132 p.
ANÚNCIO ABCP
Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
73
resgate histórico
DAER 75 anos de engenharia rodoviária O Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Rio Grande do Sul completou 75 anos no mês de agosto. Uma história marcada por grandes obras que construíram a integração do estado, contribuindo para o seu crescimento social e econômico. Como uma homenagem a todos os funcionários que fizeram e fazem parte destes 75 anos de realizações, a Revista Estradas faz um apanhado, mais em imagens do que em texto, de algumas das importantes obras rodoviárias de que o DAER participou nestas sete décadas de exercício da fina arte da Engenharia Rodoviária.
Estrada Rio Grande – Cassino A atual ERS 734 foi a antiga rodovia municipal entre Rio Grande e Cassino. Foi a primeira rodovia pavimentada pelo DAER, entre 1940 e 1942. Seus 22 km foram pavimentados com asfalto mexicano, adquirido pela prefeitura do Rio Grande, que não dispunha de equipamentos para pavimentação. Assim, um convênio foi feito entre a prefeitura e o DAER. A macadamização foi executada usando-se base de 10cm de macadame hidráulico, com sub-base de areia local e cinzas, também de 10cm. A camada de revestimento usou tratamento superficial duplo, sendo concluída em outubro de 1942. A pista de rolamento tinha 6m de largura, confinada entre cordões de pedra e sem acostamentos. Atualmente a ERS 734 está duplicada em sua maior parte com uma nova estrutura de 5cm de CBUQ, 15cm de base de brita graduada e 17cm de sub-base de macadame seco.
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Ponte Ernesto Dornelles A Ponte Ernesto Dornelles, mais conhecida como Ponte do Rio das Antas, é uma obra que chama muita atenção pela beleza e grandiosidade. Na visão da engenharia é destaque pela sua geometria em arcos paralelos, e pelas soluções adotadas com os recursos da época. Situada na RSC 470 entre Bento Gonçalves e Veranópolis, a ponte se tornou uma necessidade para a população local, que fazia a travessia do rio com balsas de madeira. A construção iniciou em 1942, com um projeto que previa dois arcos paralelos de 45 m de vão e três pilares dentro do rio, em nível normal das águas, e dois nos taludes da margem do rio. O comprimento da ponte era de 225 m mais os dois encontros. O tabuleiro era superior, apoiado nos arcos, com estes por baixo da pista de rodagem. Em 1944, concluída a parte estrutural da ponte, foi realizada uma prova de carga. Durante o ensaio um dos pilares cedeu, fazendo com que o trecho central da ponte desabasse. Após o desabamento, o engenheiro Henrique Mayall realizou estudos locais para fixar diretrizes no desenvolvimento do projeto. Com base nestes estudos, concluiu que a estrutura teria que ser do tipo arco em concreto armado. A obra só reiniciou em 1950 com o projeto do engenheiro carioca Antônio Alves de Noronha, uma das maiores autoridades em concreto armado do mundo à época. O projeto definitivo previa dois arcos paralelos com a pista localizada a uma altura média destes. Não possuía pilares intermediários, isto é, dentro do rio. As fundações estão localizadas nos taludes das margens do rio, nas extremidades dos arcos. A ponte do Rio das Antas possui um vão livre em 186 metros, 287,7 metros de extensão e uma altura de 46 metros. Foi a maior ponte construída na época, em toda a América. Foram utilizados 41.000 sacos de cimento, 440 toneladas de ferro, 2.000 metros cúbicos de madeira e 3.300 metros cúbicos de areia. Inaugurada pelo governador do Estado, Ernesto Dornelles, em 31 de agosto de 1952, a ponte era a terceira do mundo em arcos isolados e a primeira ponte com arcos paralelos do mundo. A obra era de tal envergadura, que se tornou o símbolo do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem. Revista Estradas N°17 | Dezembro 2012
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Travessia e Ponte do Guaíba A Ponte do Guaíba, como é conhecida a primeira das quatro pontes que compõem a Travessia Régis Bittencourt, foi inaugurada em 28 de dezembro de 1958 e tornou-se um dos símbolos de Porto Alegre. A Ponte é a concretização da ousadia e do avanço tecnológico do projeto, para a época. Único na América Latina, o vão móvel foi utilizado em função do tráfego de petroleiros que sobem o rio Gravataí até o terminal da Petrobrás e, posteriormente, também para
resgate histórico
a passagem dos navios que se dirigem ao Pólo Petroquímico de Triunfo. Foi a maior obra de engenharia feita no país até então e a primeira ponte do Brasil a ser realizada em concreto protendido - que em vez de usar ferros, como o concreto armado, usa aços especiais que comprimem o concreto, permitindo vãos maiores. A visão dos seus dos projetistas fez com que fosse construída já com o dobro da capacidade de tráfego, demandando oito anos de trabalho. O então DNER delegou ao DAER a administração da obra, cujos trabalhos ficaram a cargo da construtora porto-alegrense Azevedo, Bastian e Castilhos. Três mil e quinhentos trabalhadores participaram da obra. O projeto inicial previa mais de 2000m de viadutos, uma ponte sobre o canal de navegação do Guaíba, com 777m de comprimento e um vão móvel de 50m, com capacidade de elevação de 40m. Uma ponte de 344m sobre o Furado Grande; outra de 774m sobre o Saco da Alemoa e uma ponte sobre o canal do Jacuí com 1.756m, vão livre de 50m e altura de 20m para a navegação. As obras de arte da travessia foram projetadas em concreto armado protendido pelos engenheiros alemães Fritz Leonhardt, W. Andrä e W. Baur. O vão móvel foi projetado em aço pela J. Gollnow & Sohn, também da Alemanha. O sistema de elevação foi projetado pela AEG – Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft. O momento nacionalista vivido pelo país, no governo de Getúlio Vargas, e a proibição pela Cacex da importação de aço, protegendo a nascente indústria siderúrgica nacional, levou a nacionalização do projeto com a Companhia Brasileira de Construção Fichet, Schwartz-Haumont, de São Paulo, adaptando o projeto original em parceria com a Siemens do Brasil, que importou da Alemanha os sistemas eletrônicos de controle, sem similares nacionais. A plataforma de aço do vão móvel ficou a cargo da Companhia Siderúrgica Nacional, de Volta Redonda.
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Ponte General Osório A ponte General Osório, sobre o rio Ibicuí, em Manoel Vianna tem significado especial para o DAER. Foi a primeira obra de arte de grande porte construída pelo órgão, por administração direta. Todos os estudos preliminares, projeto geométrico, cálculos estruturais e a execução foram realizados pelas equipes do DAER. O projeto final aprovado consistia de uma estrutura mista composta por cinco vãos centrais em arcos de 50m de vão, com tabuleiro suspenso e seis vãos de 30m com tabuleiro apoiado sobre abóbadas. A largura da pista de rodagem é de 7,20m, com o comprimento total de 506,80m. As obras iniciaram em outubro de 1946, mobilizando cerca de 400 trabalhadores. Foram utilizados 13.687 m3 de concreto, 445 toneladas de ferro e 2.084m3 de madeira. A inauguração foi em 6 de janeiro de 1951.
ERS 486 – Rota do Sol Uma ligação entre o planalto e o litoral, descendo os Aparados da Serra, era um desejo antigo dos gaúchos. Uma antiga estrada não pavimentada na Serra do Pinto, seguindo um antigo caminho de mulas, era a única alternativa. O desafio era vencer um desnível de 800m em uma distância de 11 km. Na década de 40 o DAER fez algumas melhorias na estrada existente, em especial alguns muros de alvenaria, para facilitar a passagem de caminhões madeireiros. O primeiro estudo de traçado para a implantação de uma rodovia moderna e pavimentada foi feito em 1972, utilizando uma descida no vale do Arroio Barreiras. Em 1980 a ponte sobre este arroio foi destruída por uma enxurrada. O DAER construiu uma nova ponte já prevendo um traçado mais adequado para uma rodovia pavimentada. Este ponte acabou se tornando o km zero da rodovia atual. Para vencer uma região tão íngreme foram construídos seis viadutos, um deles com 340m, e três pontes, além de dois túneis rodoviários paralelos com seções de 96,28m², extensões de 388,80m e 445,20m, totalizando 834m. Volume total escavado de 80.297,52m³.
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RSC 471 A RSC-471, uma das mais recentes obras do DAER, constitui o mais importante eixo de ligação entre o norte do Estado, Planalto Médio e o Porto de Rio Grande, passando pelo Vale do
resgate histórico
Rio Pardo. A rodovia reduz em 110 quilômetros, se comparado ao atual itinerário, a distância até o porto de Rio Grande, reduzindo os custos relativos ao transporte, tanto para o deslocamento de insumos que chegam quanto à produção dessas regiões, que escoa pelo Porto. A obra foi realizada em rês lotes. O lote 1 com 54,04 km, entre Barros Cassal e Herveiras, com um custo total de R$ 175 milhões. O lote 2, que liga Herveiras a Vera Cruz, com 36,97 km e investimento de R$ 225,4 milhões, foi o maior desafio em termos de construção devido à topografia característica da região da Serra. Neste trecho está o viaduto Francisco Alves, no interior de Vale do Sol, com 320 metros de vão e altura do pilar maior de 45 metros. O lote 3, com extensão de 20,65 km, entre Vera Cruz e Santa Cruz do Sul, com custo total de R$ 66,6 milhões. Este trecho abrirá novo acesso entre a RSC-287 e a BR-471 e os motoristas não necessitarão mais passar pela área urbana de Santa Cruz.
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Ponte sobre o Rio Carreiro Outra das obras atuais do DAER, a Ponte sobre o Rio Carreiro na ERS 441 que liga Guaporé a Vista Alegre do Prata, tem 195 metros de extensão. Foram investidos cerca de R$ 4,5 milhões. A construção teve início em 2009 e foi inaugurada em 2012.
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CONCUR As belas paisagens das estradas gaúchas
Este foi o tema do concurso fotográfico “Estou nessa estrada”, promovido pelo DAER. As 12 fotos vencedoras ilustrarão o calendário 2013 que será lançado pelo Departamento.
Júlio César Ribeiro de Camargo 16º Superintendência Regional Rodovia: ERS 486 – Curumim / Arroio do Sal
Carlos Augusto Souza Andrade STI Rodovia: 486 – Arroio Bananeiras / Aratinga
80
RSO José Fernando Freitas Kniphoff 3º Superintendência Regional Rodovia: ERS 422 – Boqueirão do Leão / Sério
Carine Gross de Barros 15º Superintendência Regional Rodovia: ERS 486 – Tainhas / Terra de Areia
Mário César Ribeiro de Camargo 16º Superintendência Regional Rodovia ERS 486 – Ponte da Cascata – Rota do Sol
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Leonardo de Jesus Bitzki STI Rodovia ERS 235 São Francisco de Paula / Canela
Fabiano de Oliveira Pereira 9º Superintendência Regional Rodovia RSC 536 – Entre-Ijuis / São Miguel das Missões
Cláudio Luiz Garcia D’Almeida SAC Rodovia: ERS 348 (02 gerações de pontes sobre o Rio Soturno) – Faxinal do Soturno
82
Carlos Augusto Souza Andrade STI Rodovia: 444 – entroncamento ERS 470 – Santa Tereza
Tadeu Maia SRH Rodovia: RSC 377 – Trevo São Francisco de Assis / Santiago
Roi Rogers Correa de Almeida 14º Superintendência Regional Rodovia: RSC 472 – Porto Lucena / Porto Xavier
Victor Carlos Rodrigues Machado 7º Superintendência Regional Rodovia: 486 – Aratinga / Itati
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