Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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editorial Prezado leitor,
Você tem em mãos mais um número da Revista Estradas. Em um ano “diferente”, certamente estranho e que alterou de forma radical nossas rotinas, é reconfortante reencontrar nossos leitores como todos os anos, nesta época do ano. Apesar de também termos sido afetados, nosso encontro anual se transformou em virtual, é muito bom continuar trazendo até vocês o conhecimento e a prática produzidos pelos pesquisadores e profissionais do setor de transportes, especialmente o rodoviário.
Como tema técnico central deste número, abordamos a questão da Análise de Custos do Ciclo de Vida e da Avaliação do Ciclo de Vida. Duas ferramentas essenciais para que a imagem da capa não se torne realidade em nossas Estradas. Você poderá acompanhar relatos sobre pesquisas relacionadas a questões como o impacto do excesso de cargas sobre o pavimento; critérios de avaliação para estudos de viabilidade de projetos rodoviários; avaliação de estradas não pavimentadas; relato de experiência sobre pavimento de concreto; impacto ambiental de misturas asfálticas recicladas a quente, entre outros. Os técnicos do DAER se fazem presentes, na seção Pratas da Casa, trazendo a experiência e o conhecimento do setor público, com artigo sobre estabilização mecânica granulométrica na manutenção de estradas não pavimentadas e um relato sobre a recuperação do acervo e a reorganização e reabertura da biblioteca do DAER Eng. Darcy Gonçalves Teixeira.
Boa leitura!
www.sudaer.com.br 2
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
REVISTA ESTRADAS ISSN 1807-426X Ano 19 - N° 25 - Outubro 2020
Tema Central
Publicação da Sociedade dos Técnicos Universitários do DAER Av. Borges de Medeiros, 1555 - Prédio Anexo CEP 90110-150 - Porto Alegre - RS (51) 3210.5076
Considerações sobre a avaliação do impacto ambiental de misturas asfálticas recicladas a quente 10
SUDAER PRESIDENTE
Artigos
VICE-PRESIDENTE
Estudo dos defeitos em estradas não pavimentadas por meio de parâmetros rodoviários 30
Enga. Janete Colombo
SECRETÁRIO
R.P. Sabrina dos Santos Monteiro
TESOUREIRO
Eng. Luciano Dornelles
Elaboração de um SGP em rede aplicável à malha rodoviária gaúcha modelado sobre rodovias pavimentadas circunscritas à 5ª Superintendência Regional do DAER/RS 21
sumário
Eng. Paulo Ricardo Aquino de Campos Velho
Análise de custo de ciclo de vida uma revisão bibliográfica sistemática 04
Critérios de avaliação e seleção para estudos de viabilidade em projetos rodoviários 39 Uma contribuição ao projeto de dosagem de tratamento superficial duplo 46
IDEALIZADORA
Enga. Sayene Paranhos Dias
COMISSÃO EDITORIAL
Enga. Bibiana Cardoso Fogaça Eng. Carlos Alexandre Pinto Toniolo
Procedimento para verificação da repetividade e exatidão de um perfilômetro inercial a laser 54 Uma abordagem de Asset Valuation na avaliação do impacto da sobrecarga no pavimento 61
Eng. Fabiano Fabrin Secchi Eng. José Octávio Guimarães Rodrigues Enga. Luana Rossini Eng. Márcio Tassinari Stumpf Enga. Marlova Grazziotin Johnston Enga. Sõnia Maria Bortoluzzi
COMITÊ CIENTÍFICO
Prof. André Bock - UNIJUI Prof. Daniel Garcia - UFRGS Profa. Gracieli Bordin Colpo - PUCRS Prof. Lélio Brito – UFRGS Prof. Luciano Pivoto Specht - UFSM Prof. Matheus Lemos Nogueira - UCS
JORNALISTA RESPONSÁVEL Francisco Canabarro Mtb 8569 DIAGRAMAÇÃO E FINALIZAÇÃO Padda Comunicação COMERCIALIZAÇÃO Padda Comunicação (51) 98280 2743
Projeto e dimensionamento de um pavimento asfáltico espesso para implantação de sistemas de pesagem Wim 65 Influência da formação de carbonatos complexos pela ativação alcalina para estabilização de solos 72 Avaliação da sobrecarga na vida útil de pavimento flexível 80
Pratas da Casa Relato Experiência - Reabertura da Biblioteca Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira 86 Estabilização Mecânica Granulométrica na Manutenção de Estradas não Pavimentadas 91
Relato de Esperiência Restauração de Pavimento em Pista simples com Whitetopping - SC 114 100
Comunicação Técnica Análise das Especificações de Microrrevestimento Asfáltico a Frio 105 Fresagem e reciclagem de asfalto reforçado com HaTelit 110
Agenda
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As informações, os conceitos e as opiniões emitidos nos textos assinados são de inteira responsabilidade de seus autores. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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tema central
Análise de custo de ciclo de vida: Uma revisão bibliográfica sistemática Raul Aita Artusi Universidade de Passo Fundo - UPF Luana Caroline Girardi Basso Universidade de Passo Fundo - UPF Francisco Dalla Rosa Universidade de Passo Fundo – UPF
1 INTRODUÇÃO Os momentos de dispêndio econômico em uma rodovia não se resumem nos custos da implantação e operação do ativo. Para obras de infraestrutura, são requeridos A abordagem de custos na construção e manutenção de rodovias passa pela escolha de estratégias com potencial técnico, econômico e ambiental. Embora em países desenvolvidos, a abordagem da análise do custo de ciclo de vida (LCCA - Life Cycle Cost Analysis) da infraestrutura viária (pavimentação e obras de arte) seja adotada com maior frequência, essa metodologia no país ainda tem sido conduzida de forma simplificada. Dentre os elementos que constituem uma rodovia, a pavimentação é foco de constantes discussões, tendo em vista a relevância desta no desempenho global da infraestrutura rodoviária. Conhecer o comportamento de todas as fases que constituem o ciclo de vida do pavimento é fundamental para se ter melhores níveis de desempenho, e concomitantemente, considerar o uso racional de recursos. Nesse sentido, este artigo busca apresentar uma análise bibliográfica sistemática de estudos realizados a nível nacional e global nos últimos 5 anos, com o objetivo de apresentar o estado da arte relacionado a análise de custo de ciclo de vida.
montantes previamente às atividades que permeiam o processo executivo, tais como os custos ao gerenciamento ambiental, de desapropriações de propriedades particulares, e de possíveis realocações de habitações ou até núcleos habitacionais. Dessa forma, o gerenciamento desta infraestrutura inicia no período de planejamento multicriterial, onde as relevâncias sociais, técnicas, financeiras, econômicas e ambientais são postas em consideração (Figura 1). Assim, é possível ponderar suas importâncias, principalmente em se tratando de planejamentos em nível de rede e para a implantação de novos ativos. Nos casos de gerenciamento de ativos existentes ou de planejamento em nível de projeto, onde são debatidas diferentes soluções para a demanda em um mesmo ativo, os aspectos técnicos e econômicos predominam a importância relativa em uma análise multicriterial. Nesta perspectiva, a Análise do Custo do Ciclo de Vida (ACCV ou LCCA) demonstra ser uma ferramenta adequada para a gestão técnicaeconômica de uma rodovia, em que por meio de mecanismos de previsão do desempenho, é possível identificar as necessidades futuras, possibilitando que sejam contempladas as fases de projeto e operação do ativo, valorando e analisando toda sua vida útil (Yao et al., 2019).
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revisão bibliográfica sistemática. Dessa forma, este trabalho visa possibilitar a identificação dos principais estudos e locais de pesquisa em que estão centradas as discussões na temática, assim como a comparação entre as pesquisas brasileiras com aquelas do resto do mundo.
2 METODOLOGIA A fim de verificar os principais avanços na ACCV de pavimentos flexíveis obtidos pela comunidade científica nos últimos cinco anos, realizou-se uma busca por artigos relacionados ao tema na plataforma Scopus, considerada uma das maiores bases de dados de documentos científicos do mundo (PAGANI et al., 2015). A seleção de artigos ocorreu através de busca pelos termos pavement* AND (“life cycle cost analysis” OR “lcca”) AND NOT “concrete”, coletando trabalhos publicados entre os anos de 2015 e 2020. Considerando os artigos mais pertinentes ao tema, buscou-se identificar padrões nestes documentos, utilizando a ferramenta Bibliometrix. Apesar da identificação de uma grande quantidade de documentos, constatou-se que a produção científica brasileira Figura 1 - Etapas na análise técnico/econômica aplicadas na análise de projetos de pavimentos
é pouco expressiva. Desta forma, a fim de complementar a busca inicial, realizou-se também uma pesquisa na base de dados Google Acadêmico, procurando por produções nacionais
A ACCV se inicia ao definir diferentes alternativas de projeto ou programação. Em posse dos dados de solicitação ao pavimento e da
que tratassem sobre o tema. Após a avaliação de todos os artigos selecionados, foi realizada a classificação destes pela etapa do ciclo de vida que
caracterização dos materiais disponíveis, é possível
abordavam, conforme a Figura 1, e por assunto, com o objetivo
dimensionar a obra a ser executada (implantação ou
de conduzir a discussão a respeito dos avanços sobre o tema
manutenção). Ao estabelecer níveis mínimos de funcionamento
obtidos nos últimos anos.
do objeto de estudo, através de métodos de previsão de desempenho, é possível programar atividades futuras de manutenção para suprir determinada demanda. Assim, é possível estabelecer o calendário das
3 DISCUSSÃO A busca na base de dados da plataforma Scopus resultou
ações de Manutenção, Reabilitação e Reconstrução (MR&R) do
em 275 documentos. Sendo a ACCV (LCCA – Life Cycle Cost
ativo e avaliar suas consequências no seguimento da vida útil.
Analysis) uma ferramenta para a abordagem financeira e
Em posse do provisionamento das condições técnicas do
econômica de ativos. Foi identificado que, dentre os diversos
ativo, é possível identificar e quantificar os custos dos três
estudos que permeiam o tema, a maior parte não toca todas
principais agentes envolvidos: o administrador, sendo seus
as fases da vida útil e o período de pós-operação, ou seja,
montantes discriminados nos momentos de implantação,
abordam a temática de gerência de pavimentos, mas centrando
manutenção, reabilitação e valor residual; os usuários, com os
discussões em momentos específicos do ciclo de vida.
custos gerados na operação dos veículos, no tempo de percurso
A análise dos 275 artigos encontrados utilizando o filtro
e em acidentes; e o ambiental, nos termos de consumo
de busca, demonstrou que 55 tratavam precisamente de LCCA
de energia, teores de gás carbônico e emissões poluentes
de pavimentos flexíveis, sendo estes selecionados para esta
liberadas.
discussão. Com o objetivo de se identificar os principais termos
A partir desta contextualização, este trabalho tem como
abordados nos 55 trabalhos, foi produzida a nuvem de palavras
objetivo apresentar o estado-da- arte relativo à Análise de Custo
relacionadas aos termos pesquisados, que pode ser visualizada
do Ciclo de Vida de pavimentos asfálticos, a partir de uma
na Figura 2. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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tema central
Figura 2 - Nuvem de palavras relacionadas aos termos pesquisados
Excluindo termos genéricos ao assunto, como por exemplo “life cycle”, “costs”, “pavements”, a nuvem de palavras elaborada considerando a experiência internacional deste assunto destacou termos relacionados ao projeto de pavimentos, planejamento, estratégias de manutenção,
ferramentas que visam aprimorar os sistemas de gestão ao prover informações detalhadas ao técnico e aos administradores, geralmente para os processos de manutenção da rodovia. Considerando que o filtro utilizado para buscar trabalhos
análise de incerteza, análise de sensibilidade, impactos
de ACCV não resultou em nenhuma pesquisa brasileira,
ao meio ambiente e reciclagem, assim, como esperado,
fez-se a mesma busca, porém com os termos em português,
debatendo todas as fases do ciclo de vida de um pavimento.
na base de dados do Google Acadêmico. Dentre os estudos
Destaca-se a presença do termo “intelligent systems”, o
encontrados, quatro tinham a LCCA em pavimentos asfálticos
que fornece indicativos do crescente número de estudos
como seu assunto principal, publicados entre os anos 2003 e
relacionados a automação de sistemas de coleta e
2017. Todas as 59 publicações foram ordenadas conforme a
interpretação de dados relativos às condições dos pavimentos.
etapa do ciclo de vida e o assunto que tratavam. O Quadro 1
Também foi observado frequentemente o estudo de
cita os trabalhos avaliados, na forma de organização descrita.
QUADRO 1 - TRABALHOS ANALISADOS
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Figura 3 - Assuntos dos trabalhos
Para facilitar a interpretação da organização em que
O número de termos relacionados com a abordagem
os trabalhos foram dispostos, elaborou-se o gráfico da
probabilística vêm ao encontro da crescente atenção dada
Figura 3, onde estão demonstrados, em quantia absoluta
a estas ferramentas em análises de pavimentos, algo que já
e em porcentagem relativa, os assuntos debatidos nas
vem sendo recomendado, especialmente nos Estados Unidos,
publicações. Estudos voltados a análises climáticas e
em detrimento de abordagens determinísticas, tendo em vista
formas de mitigação de impactos ambientais nas mais
que o uso de valores estáticos encobre incertezas básicas de
diversas áreas têm se tornado cada vez mais presentes
projetos de pavimentos.
na comunidade científica. Obras rodoviárias podem ser
Não considerar a grande e inerente variabilidade dos
causadoras de variadas consequências negativas ao meio
dados relativos à capacidade de suporte e aos esforços a que
ambiente e, por isso, muitas pesquisas voltadas a esse tema
os pavimentos são submetidos pode resultar em se assumir
vêm sendo realizadas. Formas de avaliar os efeitos dessas
um risco elevado de comprometer a análise econômica,
obras e, consequentemente, propor estratégias de mitigação
superestimando ou subestimando os custos. Assim sendo,
de impactos passam por métodos como a Análise de Ciclo
a ACCV sob abordagem probabilística consegue avaliar as
de Vida (ACV), que permite a avaliação de indicadores
incertezas inerentes a esses projetos. Por isso, esse tema
de sustentabilidade, desde o momento de produção das
vem sendo extensamente discutido, com muitos estudos
matérias-primas até a implantação e uso da rodovia.
desenvolvidos nos últimos anos. Wu, Yuan e Liu (2015)
A ACV quando usada em conjunto com a LCCA,
avaliaram a inclusão de diversos parâmetros, como taxa
permite que a sustentabilidade do pavimento seja avaliada
de desconto, taxa de crescimento do tráfego e custos de
em conjunto com sua viabilidade econômica. Diferentes
preservação, em análises determinísticas e probabilísticas,
estruturas de pavimento podem apresentar variações
concluindo que a abordagem
significativas nessas análises, por isso, Souza (2017) analisou e comparou três estruturas típicas (flexível, semirígido e rígido) através do método multicritério AHP (Analytic
determinística não os levaria à melhor estratégia de manutenção. Avaliar o estado dos pavimentos já existentes se
Hierarchy Process), avaliando emissões de CO2 equivalentes
mostra de grande importância no planejamento de futuras
e o VPL de cada uma das alternativas, de forma a auxiliar na
manutenções e pode ser de grande utilidade em uma ACCV.
tomada de decisão quanto a melhor estrutura a ser adotada.
Estudos analisando as propriedades dos materiais utilizados
Custos de implantação tendem a consumir uma parcela
são grandes aliados dos engenheiros, que podem fazer uso
significativa dos investimentos em rodovias, o que faz com
desse conhecimento para escolher alternativas tecnicamente
que, muitas vezes, estratégias de manutenção e reabilitação
melhores e que causem menores impactos ambientais. O uso
sejam negligenciadas quando do planejamento de uma
de materiais modificados pode combinar sustentabilidade
obra viária. Porém, diversos estudos demonstram que essas
com eficiência em projetos de rodovias, como o asfalto poroso
estratégias podem assumir custos elevados, especialmente
modificado com escória de aciaria (CHEN et al., 2019) que,
quando executadas sem planejamento. O grande número
em períodos de análise mais longos demonstra ter maior
de trabalhos associados a esse tema vai ao encontro
custo benefício que o asfalto convencional e o asfalto poroso
da necessidade, cada vez mais visível, de se levar em
não modificado.
consideração essas estratégias ainda no delineamento inicial do projeto.
A otimização das estratégias de manutenção e reabilitação pode contribuir de forma bastante positiva Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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na LCCA, reduzindo custos e prolongando a vida útil dos pavimentos. Diversas técnicas para otimização têm sido
popular, que pode consistir na coleta de informações sobre a malha viária por parte dos usuários e que, através de
estudadas ao longo dos anos e, com o avanço computacional e tecnológico, novos métodos têm surgido e sendo aprimorados. Algoritmos genéticos, lógica difusa, ou fuzzy, entre outros, são métodos que vem se mostrando eficazes na
tema central
obtenção de políticas de manutenção de pavimentos, seja mostrando que a incorporação de tratamentos corretivos em políticas com restrição de orçamento aumenta significativamente a performance sem grandes aumentos nos custos (MOHAMED et al., 2019), ou surgindo como técnicas aliadas dos engenheiros, ajudando-os a lidar em projetos com falta de dados e grandes incertezas (BAGDATLI, 2018). Apesar de a literatura internacional sobre a ACCV
ferramentas como sites ou aplicativos de celular, sejam enviadas para uma equipe que as valide e processe, pode auxiliar na construção de Sistemas de Gerência de Pavimentos mais completos e com dados mais próximos à realidade, aptos a serem considerados nos processos de tomadas de decisões.
4 CONCLUSÃO Este trabalho teve como foco principal apresentar uma revisão bibliográfica sistemática de estudos relacionados a Análise do Custo de Ciclo de Vida, a partir de dados oriundos
aplicada na análise técnico/econômica ser relativamente rica,
da base Scopus e do Google Acadêmico. Foram identificados
a abordagem a nível nacional ainda é suscinta. A ausência
mais de 275 trabalhos, que após os procedimentos de
de modelos de previsão de desempenho calibrados para as
filtragem considerando um grupo de palavras chave, resultou
rodovias brasileiras considerando características como clima,
em conjunto de aproximadamente 60 trabalhos. Embora a
tráfego, estrutura, entre outros parâmetros, muitas vezes
literatura internacional demostre que em diferentes países
inviabiliza a análise com relativa precisão do desempenho
a ACCV é uma prática recorrente dos departamentos de
das estruturas que compõem a malhar rodoviária. Associado
transporte na definição das estratégias plurianuais de
a este aspecto, a carência do monitoramento da malha viária
MR&R de rodovias, no Brasil essa prática ainda carece de
em períodos regulares interfere diretamente na análise da
informações básicas que possam alimentar modelos de
evolução da deterioração da mesma ao longo da sua vida
previsão de desempenho existentes, ou mesmo a criação
útil. Nesse sentido, a previsão das intervenções na malha
de novos modelos que atendam as especificidades do
viária torna-se pouco eficiente, resultando em impactos na
país. A adoção de uma política de inspeções em períodos
resposta da análise de custos das diferentes estratégias
regulares e de acordo com classificação da importância
de MR&R na análise de ACCV. Contudo, os recentes
das vias que constituem a malha viária, irá certamente
esforços desenvolvidos pelos grupos de pesquisa brasileiros
permitir considerável incremento da precisão dos modelos de
aplicados ao monitoramento de trechos experimentais
previsão de desempenho, e consequentemente resultar em
poderão contribuir para a calibração de tais modelos, e
estimativas mais adequadas dos períodos de intervenção na
consequentemente, será possível obter a análise mais
malha. Associado a este aspecto, o surgimento de sistemas
adequada da relação entre os benefícios e custos das
automatizados capazes de alimentar um SGP (Sistema de
diferentes estratégias de MR&R.
Gerência de Pavimentos) possibilitará a inspeção de toda a
No mesmo sentido, a aplicação desses modelos em
malha viária. Por fim, a sistematização das informações em
áreas urbanas, especialmente em rodovias estaduais e
um banco de dados contendo informações sobre melhores
municipais de pequeno porte, segue sendo um desafio
práticas, desempenho, custos, demandas da infraestrutura
relevante relacionado à ACCV. A carência de monitoramento
entre outros aspectos viabilizará o desenvolvimento de
de grande parte dessas vias urbanas e rodovias, que se
modelos previsão de alocação de recursos, com o intuito de
deve, muitas vezes, pela falta de equipamentos e/ou equipe
aplicar as estratégias com melhor relação benefício/custo.
qualificada, em conjunto com a falta de padronização, faz com que cada município adote seu próprio modelo de
REFERÊNCIAS
gestão, que regularmente dispensa o próprio uso de SGPs. Nesse aspecto, os avanços tecnológicos que cada vez mais facilitam a criação de ferramentas simples e acessíveis para o mapeamento e monitoramento da malha viária vem ao encontro dessa demanda. Associado a isso, a participação
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CONSIDERAÇÕES SOBRE A AVALIAÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL DE MISTURAS ASFÁLTICAS ELABORAÇÃO DE UM SGP EM REDE RECICLADAS A QUENTE
APLICÁVEL À MALHA RODOVIÁRIA GAÚCHA MODELADO SOBRE RODOVIAS PAVIMENTADAS CIRCUNSCRITAS À 5ª SUPERINTENDÊNCIA REGIONAL DO DAER/ RS
tema central
Zila Maria Garcia Mascarenhas
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
Kamilla Lima Vasconcelos
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
Liedi Legi Bariani Bernucci
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
O conceito de sustentabilidade está relacionado a preocupação em minimizar os impactos ambientais diante do desenvolvimento econômico. O crescimento do número de estudos que abordam a avaliação do ciclo de vida tem sido, mundialmente, extensivo e notório nos últimos anos. Na pavimentação, as preocupações ambientais estão fundamentalmente voltadas para a emissão de gases poluentes e para a exploração de recursos naturais. Neste artigo, uma abordagem é feita sobre a avaliação do ciclo de vida e os seus desafios metodológicos, buscando discutir e entender as principais dificuldades encontradas para sua consolidação na pavimentação rodoviária. Além disso, uma revisão compreensiva é desenvolvida a partir dos estudos que abordam a avaliação do ciclo de vida de misturas asfálticas recicladas a quente e as principais variáveis que impactam nos resultados destas avaliações.
1 INTRODUÇÃO
minimizar os danos gerados a ele. Dentre os subsetores econômicos, pode-se destacar a engenharia como uma poderosa ferramenta de transformação de ambientes e
Nas últimas décadas, diversos países vêm empregando ciência e tecnologia no intuito de amenizar os transtornos
Todavia, deve-se assegurar que o progresso ocorra sem
ambientais causados pelo desenvolvimento econômico, por
esgotar os recursos naturais, não comprometendo assim o
vezes, insustentável, o qual culmina em esgotamento de
futuro das próximas gerações. No setor de transportes, muitos
recursos naturais e poluição do meio ambiente. Diante dessa
são os fatores que causam danos ao meio ambiente, dentre
problemática, as indagações relativas à ação do homem na
eles têm-se: emissão de gases poluentes na atmosfera; alto
transformação do ecossistema terrestre começaram a ganhar
consumo de combustíveis fósseis e outros recursos naturais
destaque mundial, tendo como marco inicial a Conferência
não renováveis. Nos Estados Unidos, esse setor foi apontado
das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente Humano, também
como o segundo maior contribuinte para a emissão de gases
conhecida como Conferência de Estocolmo. Neste evento,
do efeito estufa (GHG, do inglês, Greenhouse gases) (Figura
realizado no ano de 1972 na Suécia, foram discutidas
1), estando relacionado ao transporte de passageiros e bens
questões sobre alterações climáticas, poluição de recursos
de consumo, e a construção e manutenção da infraestrutura
naturais e desenvolvimento econômico sustentável.
de transporte. A utilização imprópria da energia e dos
Com a intensificação das discussões quanto à
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produtos, portanto, responsável por trazer desenvolvimento.
materiais pode levar ao maior desperdício e a um custo mais
interferência da ação antrópica sobre o meio ambiente,
elevado, além dos efeitos negativos no impacto ambiental,
diversos setores da sociedade mostraram preocupação em
que pode ocorrer tanto em áreas rurais como áreas urbanas.
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poluição do ar, água e terra), resultando na prática da mineração urbana (no inglês, “urban mining”). Ela é descrita pelo reuso, pela reciclagem e pela recuperação de recursos secundários provenientes de resíduos que fazem parte da rotina urbana (Baccini e Brunner, 2012; Jones et al., 2013; Muller et al., 2019) e que muitas vezes já chegaram ao fim da sua vida útil. Dentre os resíduos de mineração urbana, Figura 1 - Emissões GHGs por setores nos EUA (Adaptado: EPA, 2013)
estão: os resíduos de demolição urbana, celulares, aparelhos domésticos, baterias, resíduos de embalagens, papel usado e
O desenvolvimento sustentável vem sendo discutido
também veículos no fim da sua vida útil. A mineração urbana
nos EUA desde 1980 pela União Internacional para a
maximiza os recursos e o valor econômico dos resíduos
Conservação Natural por meio da publicação “Our Commom
gerados em espaços urbanos, caracterizando assim um
Future” (em tradução livre para português, “Nosso Futuro
desenvolvimento sustentável (Arora et al., 2017).
Comum”), onde a sua definição mais simbólica é “o
Associado ao desenvolvimento sustentável, o conceito
desenvolvimento que encontra as necessidades do presente
de economia circular ganha destaque por se basear em
sem comprometer a habilidade das gerações futuras
minimizar os resíduos por meio do reuso, da reparação, da
encontrarem suas próprias necessidades” (Brundtland et al.,
reforma e da reciclagem de materiais e produtos (Comissão
1987). Inerente a esta definição, está a preocupação com os
Europeia, 2014). A mineração urbana traz a possibilidade de
três pilares da sustentabilidade: o econômico, o ambiental e
estabelecer uma economia circular eficiente, considerando
o social.
que a funcionalidade dos materiais deve ser mantida o
Em áreas urbanas, o crescimento é marcado pelo
máximo possível em um ciclo, evitando o aumento de
aumento do consumo de recursos materiais primários
poluentes e impurezas. A economia circular está associada
(virgens) e também pela poluição ambiental. As cidades
aos fluxos de materiais, na perspectiva de ciclo de vida,
sustentáveis buscam pela conservação dos recursos minerais
levando em consideração toda a cadeia de valor global,
e pela proteção do meio ambiente (contenção da crescente
partindo da extração de matéria prima ao gerenciamento
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
11
tema central
de resíduos. Assim, a mineração urbana se insere com
um menor impacto. Para a pavimentação rodoviária, tais
uma abordagem estratégica para o gerenciamento de fluxo
tecnologias objetivam, em geral, a redução das temperaturas
de materiais e o uso potencial da economia circular para
de usinagem e compactação de misturas asfálticas e
conciliar interesses diferentes: redução da dependência
consequentemente a redução de emissões provenientes do
de importação, gerenciamento de escassez de recursos,
aquecimento do asfalto, e ainda a aplicação sustentável de
benefícios econômicos, diminuição do consumo de recursos
materiais reciclados trazendo a redução no uso de materiais
naturais, gerenciamento de resíduos e proteção ambiental
virgens de fontes não renováveis (Lo Presti et al., 2017).
(Muller et al., 2019). Na Suíça, as rígidas regulamentações
Existem diversas ferramentas de ACV desenvolvidas por
de gerenciamento de resíduos viabilizam o reuso de materiais
pesquisadores de diferentes países (Santos et al., 2017;
de forma eficaz, obedecendo aos conceitos de economia
Harvey et al., 2016; Butt, 2014; Wang et al., 2012). No
circular e às exigências ambientais (Williams, 2017).
entanto, no Brasil, o desenvolvimento e a aplicação das
A reciclagem de resíduos urbanos em pavimentos asfálticos é uma prática fortemente ligada à sustentabilidade na infraestrutura de transportes, desde que alie benefícios
mesmas ainda é limitada na área de infraestrutura de transportes (Savietto, 2017). Nesse paradigma entre dificuldades e vantagens
ambientais, sociais, econômicos e práticos, mantendo
apresentadas pela reciclagem, este artigo propõe uma
ou melhorando o seu desempenho. Ambientalmente, a
revisão crítica do uso da ferramenta de ACV, buscando
reciclagem também é uma solução para a destinação dos
discutir e entender as principais dificuldades encontradas
resíduos diante de rígidas regras de descarte, ocasionando
para sua consolidação em pesquisas que envolvem o uso de
a redução de emissão de gases poluentes e do consumo de
tecnologias sustentáveis para a pavimentação rodoviária. Para
combustíveis fósseis, muitas vezes associados ao transporte
melhor discussão, o artigo aborda pesquisas que investigam
dos materiais no âmbito do descarte e aquisição de materiais
a reutilização de materiais secundários provenientes da
novos.
fresagem de pavimentos asfálticos (RAP). Assim, busca-se o
Estudos apontam que os materiais potenciais a serem
encorajamento do meio técnico e acadêmico para utilização
reciclados em camadas de pavimentos asfálticos são os
de ferramentas de ACV no desenvolvimento de pesquisas para
resíduos fresados de pavimento asfáltico (RAP, do inglês,
o avanço tecnológico junto às alternativas sustentáveis e,
reclaimed asphalt pavement), agregados reciclados de
consequentemente, aumento da confiabilidade na utilização
resíduos de concreto (RCA, do inglês, recycled concrete
de tecnologias voltadas à cadeia de pavimentação.
aggregate), pneu no fim da vida útil, vidros quebrados e resíduos plásticos (Zoorob and Suparma, 2000; Assaly e Ellis, 2001; Nicholls e Lay, 2002; Mohammad et al., 2003). Na Inglaterra, Reid et al. (2006) trazem informações que
2 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA NA PAVIMENTAÇÃO
ainda mostram, a partir de uma projeção para 2020 em Hampshire, o RAP e o RCA como os mais utilizados para reciclagem, onde a construção e a manutenção de pavimentos representam a área que mais oferece oportunidade para
A ideia de ACV surgiu nos anos 1960 quando a
a sua reutilização. Os dois materiais são também os mais
degradação ambiental se tornou uma preocupação mundial,
referenciados para utilização como agregados reciclados em
mostrando a sua íntima ligação com a proteção ambiental
pavimentos (Assaly e Ellis, 2001; Hassan et al., 2004).
(Hauschild et al., 2018). Desde então, ela sofreu grande
Diante dos diversos resíduos que podem ser usados
12
2.1 Conceito e finalidade
desenvolvimento na sua metodologia e aplicação, sendo
como fonte secundária para a reciclagem, deve haver a
capaz de alcançar informações quanto ao potencial de
preocupação em relação aos poluentes que podem estar
impacto ambiental e de recursos utilizados em todo
presentes nos processos de tratamento e reutilização,
o ciclo de vida de um produto, desde a aquisição de
sendo importante não os negligenciar na avaliação do seu
materiais, passando pela produção e fase de uso, até a
ciclo de vida (Schwab et al., 2014). A avaliação do ciclo
gestão de resíduos (ISO 2006b). A definição das diretrizes
de vida (ACV) pode ser utilizada efetivamente para analisar
metodológicas para o desenvolvimento da ferramenta ACV
os impactos ambientais causados por um produto durante
parte da ISO 14040 Gestão ambiental - Avaliação do ciclo
toda a sua vida útil, ajudando a desenvolver e aperfeiçoar
de vida - Princípios e enquadramento (2006a) e ISO 14044
tecnologias que permitam a seleção de um sistema que cause
- Gestão ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Requisitos
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e diretrizes (2006b) que são referências base em diferentes
impactos, é mais conveniente se referir a ACV como uma
campos de pesquisa e aplicação.
ferramenta que calcula os impactos potenciais. Os modelos
A ACV é capaz de quantificar todos os recursos
de ACV são baseados em uma média de desempenho dos
consumidos e as emissões de gases com os respectivos
processos e não considera o risco de eventos raros, porém
impactos ambientais e sociais que estão associados ao
problemáticos, como o derramamento de petróleo, ou
produto avaliado. A compreensão dos processos ao longo
acidentes industriais (Hauschild et al., 2018).
do ciclo de vida é complementada pelo entendimento das
Na pavimentação, a preocupação com a adoção de
preocupações ambientais, mas não somente nas mudanças
medidas sustentáveis não tem sido diferente. Mundialmente,
climáticas. As preocupações abrangidas nessa avaliação
as agências rodoviárias, empresas, institutos e corpos
podem também incluir o uso de água potável, a ocupação
governamentais têm buscado princípios de sustentabilidade
e transformação do solo, a eutrofização das águas, os
ao planejar e conduzir suas atividades. Estes princípios
impactos tóxicos na saúde humana, o esgotamento de fontes
consideram um conjunto de preocupações ambientais,
não renováveis e os efeitos ecotóxicos a partir de metais e
sociais e econômicas diante da tomada de decisão. Uma
substâncias químicas orgânicas sintéticas. Diante dessas
das formas de quantificação dos efeitos das atividades e
categorias de impacto, a ACV exige julgamentos valorosos que
decisões, consideradas sustentáveis para a pavimentação,
se tornam mais evidentes no momento da atribuição de pesos
é o uso da ACV que pode resultar em dados mensuráveis de
aos diferentes tipos de preocupações ambientais para avaliar
impacto nos três pilares citados anteriormente: ambiental,
o impacto geral dos processos envolvidos na geração de um
social e econômico. No entanto, seu uso para pavimentação
produto (Hauschild et al., 2018).
ainda requer trabalho e dedicação adicionais para definir
Assim, a ACV evita equívocos relacionados a uma
regras específicas e práticas comuns, além de ser necessário
suposta ação sustentável, impedindo que o desenvolvimento
estabelecer a melhor forma de uso dos seus resultados para
tecnológico possa estar ligado a um esgotamento de recursos,
medir e avaliar o potencial impacto ambiental e até mesmo
ou ao aumento do uso e poluição da terra enquanto diminui
social do projeto de pavimentos (Harvey et al., 2016).
a emissão de gases do efeito estufa, entre outras formas de descompensar as ações de proteção ambiental. Nesse cenário, ela se torna uma poderosa ferramenta de suporte
2.2 Metodologia
à decisão, necessária para ajudar efetivamente, e de forma eficiente, a tornar o consumo e a produção mais sustentáveis (JRC, 2010). A natureza quantitativa da ACV mostra que esta ferramenta pode ser utilizada para comparar impactos ambientais de diferentes processos e sistemas de produtos, sendo usada para julgar qual produto ou sistema são melhores para o ambiente, ou em qual etapa do processo há a maior contribuição para o impacto avaliado. O potencial de impactos no ambiente, calculados pela ACV, é obtido a partir do uso de fatores derivados de modelos matemáticos junto a informações do mapeamento de emissões e recursos usados, além de sua localização geográfica, caso possível (Hauschild et al., 2018). No entanto, o produto avaliado possui sistemas que são compostos por centenas de processos, levando em conta diversos recursos usados e emissões que estão alocadas em lugares diferentes e em tempos diferentes. Trazendo, assim, uma limitação da compreensão e a necessidade da simplificação e generalização na modelagem do sistema do produto e do impacto ambiental. Diante da incerteza em mapear o uso de recursos e emissões e em modelar seus
O cálculo estimado do impacto ambiental para um determinado produto por meio da ACV envolve a definição de diversas etapas metodológicas que levam a uma abordagem clara e didática para a construção dos sistemas desse produto. Uma ACV inicia com a identificação do produto a ser avaliado e com a definição do objetivo principal, respondendo a perguntas como: (i) Qual a aplicação pretendida?; (ii) Qual a razão para realizá-lo?; (iii) Para quem devem ser comunicados os resultados do estudo? (Hauschild et al., 2018). As preocupações seguintes a estas respostas vêm em forma de definição de parâmetros importantes para o desenvolvimento da ACV. Para a elaboração do escopo da avaliação, há a necessidade de definir: (i) uma unidade funcional que demonstra a descrição quantitativa da função para qual a avaliação é realizada (base de referência para a quantificação dentro do sistema do produto); (ii) os limites do sistema onde são descritas quais atividades e processos pertencem ao ciclo de vida do produto; (iii) os tipos de impactos ambientais a serem avaliados e (iv) o nível de detalhamento desejado. Quando há a necessidade de
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
13
comparação entre sistemas do
com valor agregado para o sistema do
tráfego, condições ambientais, vida
produto, a definição da unidade
produto final. O desenvolvimento de
de projeto, além de outros detalhes
funcional e dos limites do sistema são
um inventário de análise de recursos
mais específicos. Santero el al.
elementos chave para os resultados
e emissões inicia-se a partir da coleta,
(2011a) reuniram essas informações
da ACV (Santero et al., 2011a;
validação e agregação de dados de
sobre os aspectos que influenciam na
Gopalakrishnan et al., 2014).
entrada e de saída do sistema para
determinação das unidades funcionais
tema central
Para a ACV de um pavimento, a
quantificar o uso de material e energia,
em diferentes estudos, mostrando a
definição de limites do sistema precisa
além da descarga ambiental e de
grande variabilidade existente entre
ser alcançada com conhecimento claro
resíduos associados a cada estágio
eles a depender do objetivo e escopo
dos atributos que constituem cada
do ciclo de vida (Hauschild et al.,
de cada tipo de pavimento avaliado.
fase do ciclo de vida do pavimento. As
2018). A avaliação do impacto é feita a
Isso faz com que as conclusões sejam
fases especificadas por Santero et al.
partir do efeito estimado por meio dos
mais gerais no âmbito da ACV, sendo
(2011a) são: 1) aquisição de matéria
resultados do inventário e em seguida
normalmente possível apenas afirmar se
prima e produção, 2) construção, 3)
pode ser realizada a interpretação
o pavimento é ou não ambientalmente
uso, 4) manutenção e 5) fim da vida
desses resultados, investigando a
amigável sem conseguir apontar, com
útil. Também é importante salientar
contribuição de cada estágio do ciclo
grande nível de detalhes, os pontos
a preocupação em obter dados e
de vida e levantando discussões quanto
mais relevantes para o impacto ao
informações de alta qualidade para
à qualidade dos dados utilizados
substituir práticas convencionais por
cada uma das fases, garantindo maior
por meio de análises sensitivas e de
tecnologias consideradas sustentáveis.
confiabilidade à ferramenta. A mistura
incerteza.
asfáltica é uma das camadas do pavimento e foco de muitos estudos
que para efeito de melhor comparação,
2.3. Alguns Desafios
relacionados à ACV para pavimentação (Vital et al., 2013; Giani et al., 2015; Lu et al., 2017; Praticò et al., 2020). As misturas asfálticas são definidas
é essencial a consideração de pelo menos o mesmo nível de tráfego,
2.3.1 Unidade Funcional Azarijafari et al (2016) observa
características dos veículos, condições climáticas e período de análise. Porém, entende-se a dificuldade de
como um compósito de agregados
a heterogeneidade presente entre
padronizar a unidade funcional para
(de diferentes dimensões) e ligante
as unidades funcionais de um
os diferentes pavimentos e espera-se
asfáltico. No entanto, ao considerar
conjunto de pesquisas voltadas
que os utilizadores da ferramenta de
técnicas sustentáveis, as misturas
para a pavimentação. O uso de
ACV estejam conscientes de que as
podem conter também quantidades
diferentes unidades funcionais
conclusões obtidas para um estudo
variáveis de materiais recicláveis
traz dificuldades de comparação
de caso específico podem não ser
como um substituto dos materiais
entre as ACVs de tecnologias de
relevantes para outro estudo de caso.
virgens, além de aditivos químicos
pavimentação provenientes de
Assim, a análise sensitiva deve ser
(polímeros, fibras, borracha de pneu,
pesquisas independentes, muitas
usada para identificar a robustez das
agente melhorador de adesividade,
vezes impossibilitando a agregação
conclusões e o melhor cenário a ser
rejuvenescedores e estabilizadores) que
da literatura de forma crítica. Para a
aplicado, baseando-se em importantes
ajudam no processo de produção (a
comparação do impacto causado por
variáveis como o nível do tráfego,
quente, morno, ou frio), ao melhorar as
duas ou mais alternativas, sustentáveis
localização, e período de projeto.
propriedades químicas e/ou mecânicas
ou não, é esperado que elas possuam
da mistura asfáltica (Mukherjee,
uma vida de serviço equivalente
2016).
(Steyn et al., 2014). No entanto,
Após a definição dos limites do
14
Santero et al. (2010) sugerem
2.3.2 Limites do Sistema
Santero et al. (2010) argumentam
sistema, é possível realizar a coleta de
sobre a dificuldade de padronizar uma
informações sobre os fluxos físicos em
unidade funcional para o pavimento,
pavimentos vai além da extração e
termos de recursos, materiais, semi-
tendo em vista que a sua estrutura
produção dos materiais que farão sua
produtos e produtos, além da produção
(tipo e espessura de materiais) é
composição. Estudos sugerem que os
de emissões, resíduos e produtos
intensamente influenciada pelo
impactos causados pela construção e
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
O impacto proveniente dos
manutenção das rodovias correspondem
para a ACV do pavimento, onde apenas
(ISSO 2006a). A incerteza no
a aproximadamente 10% de todo
alguns estudos investigam as emissões
desenvolvimento de uma ACV está
consumo de energia e emissões de
adicionais dependentes do tráfego dos
relacionada à variação inerente de
gases do efeito estufa provocado na
veículos com modelagem simples do
dados, à evolução do desempenho do
fase de uso do pavimento. Dados
tráfego ou cenários hipotéticos (Huang
pavimento e manutenção ao longo do
apresentados por pesquisa europeia
et al., 2009a; Santero et al., 2011b),
tempo, à evolução de dados ao longo
mostram que os impactos causados
sem nenhuma validação, verificação
do tempo e à análise de escolhas que
na fase de uso variam de 93 a 99%
sensitiva no fluxo, ou opções no
requer um julgamento valoroso. A
(ECRPD, 2010).
gerenciamento do tráfego (Galatioto
incorporação dessas análises é benéfica
Assim, as etapas de aquisição
et al, 2015). Outros pesquisadores
por promover uma representação
de materiais, produção em planta,
também apontam a necessidade de
mais precisa dos dados e a sua
construção, manutenção e o fim da vida
estudos dentro da fase de uso voltados
evolução possibilita uma avaliação
útil são etapas comuns do ciclo de vida
para o atraso do tráfego e o albedo
quantitativa de riscos e torna a coleta
do pavimento, mas que são apontadas
do pavimento (Santero et al., 2011a;
de dados mais objetiva por quantificar
atualmente como um conjunto não
Ziyadi et al., 2017; Trupia et al.,
parâmetros mais relacionados aos
representativo quando não há a inclusão
2017).
resultados (Gregory et al., 2017).
da fase de uso do mesmo. Muitos
Santero et al. (2011a) afirmam
A quantificação da incerteza é um
pesquisadores ainda não a consideram
que a omissão da fase de uso, de
método matemático que possibilita
ao avaliar o ciclo de vida devido à
quase todos os estudos avaliados
identificar, propagar, quantificar e
complexidade que pode ser apresentada
em sua pesquisa, é provavelmente o
interpretar a incerteza em um sistema.
nos processos da fase de uso (Steyn et
déficit mais significante da perspectiva
Esta ferramenta pode ser usada de
al., 2014), partindo do pressuposto de
de limites do sistema. Esta fase do
diferentes formas para as diferentes
que o consumo de combustível pelos
ciclo de vida do pavimento possui
fases do ciclo de vida do pavimento a
veículos é influenciado por vários outros
componentes de influencia potencial
depender do tipo de fonte (Ziyadi et
fatores que vão além das características
no consumo de combustível, no
al., 2017). Noshadravan et al. (2013)
do pavimento (Hammarstrom et al.,
efeito de ilhas de calor, forças
citam como é crucial a incorporação
2012; Lepert e Brillet, 2009).
radioativas e lixiviação (Santero et
da incerteza em um comparativo
al., 2011a). Assim, os limites do
de alternativas de projeto para um
a fase de uso é essencial para avaliação
sistema determinados no início do
pavimento, destacando a significante
do impacto ambiental, tendo em vista
desenvolvimento da ACV podem não
incerteza que está associada aos
que a textura superficial do pavimento
estar sendo representativos quanto
parâmetros de entrada para modelos
irá influenciar indiretamente na
as fases do ciclo de vida de um
de ACV de pavimentos. Nesse contexto,
quantidade de combustível consumido
pavimento, omitindo elementos que
Gregory et al. (2017) apontam como
pelos veículos e também no desgaste
tem potencial contribuição para a
diferentes métodos de avaliação
dos pneus. Esse fator traz uma nova
avaliação do impacto causado pelo
de incertezas: 1) a incerteza dos
visão quanto à avaliação de emissões
pavimento em todas as suas fases.
parâmetros (incerteza dos dados de
Harvey et al. (2015) reforçam que
de gases pelos veículos que utilizam
entrada); 2) a incerteza do cenário
esse pavimento, não podendo ser
(incerteza nas escolhas) e 3) a
generalizado um valor fixo para todos
2.3.3 Análise de sensibilidade e
incerteza do modelo (incerteza nas
os tipos de pavimentos (Noshadravan et
incerteza
relações matemáticas).
al., 2013). Também deve ser ressaltado
A análise sensitiva pode contribuir
que a fase de uso é a mais longa do ciclo de vida do pavimento, sendo
na avaliação do impacto ambiental nas Durante o desenvolvimento da
expressivos os impactos ambientais
ACV, é recomendado quantificar a
diversas fases do ciclo de vida, sendo uma ferramenta chave para ganhar
causados pela mesma, não podendo
incerteza produzida nos resultados
perspectiva nas influências potenciais
então ser negligenciada (Chiu et al.,
devido à combinação de imprecisão
de parâmetros incertos. Santero et al.
2008; Yu e Lu, 2012).
de modelo, incerteza de dados de
(2011a) apontam considerável variação
entrada e variabilidade dos dados
de dados entre diferentes pesquisas de
Esta é considerada uma limitação
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
15
tema central
desenvolvimento da ACV para pavimentos, justificável
em termos de emissão de CO2 e consumo de energia. Diante
(limites do sistema diferentes, tecnologias distintas e
dos estudos de avaliação do impacto ambiental por meio de
também o fator regional nos processos produtivos). Devido
ferramenta de ACV para reciclagem a quente com o uso de
a estas variações de fatores e dificuldade de padronização
RAP, é possível observar que existem fatores que influenciam
dos mesmos de forma global, a aplicação de uma análise
de forma significativa nos resultados finais da avaliação. A
sensitiva e de incerteza é prudente para obtenção de
seguir, é realizada a abordagem de alguns desses fatores
resultados robustos e confiáveis (Santos et al., 2017). A
relevantes no momento de investigação do uso de RAP na
análise sensitiva pode ser realizada a partir da avaliação dos
composição de misturas asfálticas recicladas a quente/morna.
resultados após a oscilação das variáveis chaves no ciclo de vida que dependem dos objetivos estabelecidos inicialmente.
3. PRINCIPAIS VARIÁVEIS NA AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA PARA A RECICLAGEM DE MISTURAS ASFÁLTICAS A QUENTE Diante da premissa de que o fluxo cíclico de materiais
3.1 Teor de RAP e umidade
A composição da camada de superfície e da camada intermediária em novos pavimentos é a aplicação mais econômica do RAP, sendo este um material considerado nobre por conter o asfalto como insumo de significativo valor
por si só não assegura um resultado sustentável (Korhonen et
monetário (Copeland, 2011). No Brasil, diversos estudos tem
al., 2018), Mantalovas et al. (2020) trazem uma importante
avançado na tentativa de utilizar uma crescente porcentagem
discussão sobre metodologias para quantificar a combinação
de material fresado, considerando também a adaptação
de sustentabilidade ambiental e circularidade para misturas
de usinas para reciclagem a quente (Luzzi, 2019). Nos
asfálticas que incorporam RAP, propondo o uso de um índice
estados Norte-Americanos são permitidos percentuais de
que classifique as misturas asfálticas para identificação de
RAP superiores a 30% para compor novas misturas usinadas
padrões operacionais mais sustentáveis e circulares dentro da
a quente destinadas a camada de rolamento de pavimentos
indústria de engenharia de pavimentos.
flexíveis, porém em 2011 apenas 11 dos 51 estados
Por meio de resultados de ACV, pesquisas mostram
realmente apostaram em um teor mais elevado (Copeland,
que ao considerar o uso de RAP na composição de novas
2011), o que pode indicar um uso inadequado do material ao
misturas, há a diminuição da energia gasta na produção
ser destinado a aplicações de baixo valor econômico (West et
de ligante asfáltico (necessidade de menor teor de ligante
al., 2013).
novo) e na extração de agregados pétreos, além de reduzir a
Nos EUA, a reciclagem com 100% de RAP já é uma
demanda de exploração de fontes minerais não renováveis
realidade (Zaumanis et al., 2016) apresentando bom
(Lee et al., 2012; Vidal et al., 2013; West et al., 2013;
desempenho diante dos avanços quanto a tecnologia de
Aurangzeb et al., 2014; Lu et al., 2017).
usinagem, juntamente com a redução de emissões de gases
A motivação econômica do uso crescente de RAP vem
do efeito estufa medida a partir da comparação com o ciclo
da diminuição de custos a partir da redução na aquisição
de vida de uma mistura asfáltica convencional (Zaumanis e
de materiais virgens (agregado e ligante asfáltico), assim
Mallick, 2015; Zaumanis et al., 2014a). Lu et al. (2017)
como na redução de custos de transporte desses materiais
também comentam sobre o menor consumo de energia
(West et al., 2013). Porém, é necessário considerar a
na produção de misturas asfálticas devido a crescente
menor influência que a construção de pavimentos tem na
incorporação do RAP, apontando que é necessário usar
emissão de gases poluentes e consumo de energia no setor
aditivos ou melhorar as práticas construtivas para manter o
de transportes. Silva et al. (2012) apontam que o processo
desempenho do pavimento quando o teor de material fresado
construtivo apresenta uma porcentagem relativamente baixa
atinge níveis mais elevados. Chen e Wang (2018) afirmam
de uso de energia (6,8%) e de emissão de gases do efeito
em seu estudo, direcionado para a ACV de um pavimento
estufa (8,6%) dentro de todo o espectro de construção, uso e
usando diferentes teores de RAP, que quatro fatores críticos
restauração de pavimentos ao longo do seu ciclo de vida.
podem afetar o impacto ambiental gerado no processo de
A ACV é capaz de associar os dados do inventário do ciclo
16
avaliação, sendo estes comumente expressos na literatura
devido às diferentes características de escopo dos estudos
reciclagem, incluindo o teor de material fresado, a eficiência
de vida com as categorias de impactos ambientais específicas
durante a mistura do ligante novo com o fresado, o teor de
por meio da interpretação dos resultados gerados após a
umidade no RAP e os níveis de desempenho do pavimento.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
O RAP não sofre aquecimento direto ao ser reincorporado
Lee et al. (2012) levantam discussões sobre a
na produção de misturas asfálticas recicladas para que não
manufatura do ligante asfáltico no inventário do ciclo de vida
ocorra o envelhecimento excessivo, ou mesmo queima, do
da mistura reciclada, afirmando que ao não ser considerada,
ligante antigo já existente nesse material (Aurangzeb et
os benefícios tanto de diminuição na emissão de CO2 quanto
al., 2014). Assim, há a necessidade do superaquecimento
na energia consumida são reduzidos consideravelmente, já
dos agregados virgens em várias configurações de usinas e
que o uso de RAP traz a necessidade de menos quantidade
teores de fresado, na tentativa de utilizar esse calor para a
de ligante asfáltico virgem na mistura. Estas conclusões
mobilização, ou ativação, do ligante antigo contido no RAP,
foram obtidas a partir de resultados que mostram que a
o que pode elevar o consumo de energia durante a etapa de
manufatura do ligante é responsável por 70% do consumo
produção das misturas asfálticas recicladas em comparação
total de energia de uma mistura com 30% de RAP, e 80% do
a mistura de referência sem material fresado (Aurangzeb et
CO2 emitido.
al., 2014; Lu et al., 2017). O consumo de energia e emissão de gases do efeito estufa durante a usinagem da mistura
3.2 Rejuvenescedores
asfáltica é representativo do impacto negativo que pode vir a ser causado ao meio ambiente, sendo importante a avaliação desses dois fatores ao longo de todo ciclo de vida de qualquer
Muito já foi alcançado quanto à aplicação das
mistura que contenha material fresado para assegurar a sua
diferentes formas de reciclagem dos pavimentos asfálticos,
sustentabilidade.
especialmente na última década. No entanto, ainda há uma
De maneira geral, é apontado que o aumento no teor
cultura limitada de uso de material fresado apesar de ser
de RAP gera uma redução das emissões de gases do efeito
a tecnologia de reciclagem mais comum na restauração
estufa (Lee et al., 2012; Vidal et al., 2013). No entanto,
ou construção de novos pavimentos em vários países
essa redução pode ser anulada a depender do teor de
desenvolvidos. Recentemente, pesquisas internacionais
umidade no material fresado, que precisará de mais energia
têm explorado a utilização de quantidades elevadas de RAP
para ser secado no processo de usinagem da nova mistura
na produção de misturas asfálticas com a incorporação
e pode contribuir para uma menor vida útil do pavimento.
de agente rejuvenescedor para mobilização e recuperação
Nesse contexto, Aurangzeb et al. (2014) reportam que a
de parte das propriedades reológicas do ligante asfáltico
variação no teor de RAP traz pouca alteração no consumo
envelhecido, melhorando o desempenho do material que se
de energia no processo de usinagem da mistura ao serem
apresenta originalmente de forma rígida e frágil (Lo Presti et
variados teores entre 10 e 35%. A justificativa também é
al., 2016; Carrión et al., 2015; Dony et al., 2013; Zaumanis
vinculada ao aumento do teor de RAP e consecutiva redução
et al., 2014a).
da quantidade de material virgem a ser superaquecida,
De acordo com os pesquisadores citados, a avaliação
equilibrando assim a quantidade de energia necessária para a
do ciclo de vida para misturas asfálticas mostra que o uso
produção de misturas recicladas.
de material fresado traz benefícios ambientais. No entanto,
No entanto, ao longo de todo processo de reciclagem
alguns estudos (Silva et al., 2012; Zaumanis et al., 2014b)
(produção de materiais, usinagem, transporte e aplicação),
apontam a importância de investigar os rejuvenescedores
é esperado que o uso do RAP para misturas asfálticas
utilizados, sua origem e sua eficiência em melhorar o
recicladas a quente ou mornas irá exigir uma menor
desempenho dos ligantes asfálticos envelhecidos, assim como
quantidade de ligante asfáltico novo (e/ou agente de
os seus teores ideais. Diante disso, Zaumanis et al. (2014b)
reciclagem) e agregados virgens para sua produção,
reportaram os resultados de desempenho de misturas
proporcionando redução da energia necessária para a
recicladas durante pesquisa realizada para avaliação de
produção da mistura reciclada. Apesar do impacto ambiental
agentes rejuvenescedores, considerando a produção de uma
causado pela produção do ligante asfáltico ser dependente do
mistura asfáltica usinada a quente com 100% de material
processo de extração do óleo bruto, transporte e refinamento
fresado. A utilização de rejuvenescedores orgânicos requer
(Hansen e Copeland, 2015), essa redução no teor de ligante
um teor menor para proporcionar o mesmo efeito amolecedor
é compreendida na ACV como a principal responsável pela
dos produtos provenientes do petróleo em misturas asfálticas
diminuição do custo e do impacto causado ao meio ambiente
de materiais virgens. Seis tipos de rejuvenescedores (derivado
(Chiu et al., 2008; Santero et al., 2011a; Farina et al.,
do óleo vegetal de cozinha, lubrificador vegetal, óleo orgânico
2017).
destinado a ser um agente rejuvenescedor, destilado de liquor
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
17
tema central
negro (no inglês, tal oil from kraft liquors), óleo de motor
et al. (2009b) reportam que o transporte de agregados
e extrato aromático)) foram avaliados durante o estudo quanto
corresponde a mais de 61% do consumo total de combustível
a sua reologia após mistura com o ligante envelhecido do
fóssil no transporte ao longo da fase construtiva. O alto
RAP, sendo verificado um desempenho semelhante para os
percentual pode estar associado à longa distância enfrentada
mesmos, capazes de resgatar características reológicas que
para levar os materiais até a usina (193 km) e ao peso
se aproximam ao ligante virgem. Essas informações apontam
da carga a ser transportada (Huang et al., 2009b). Estas
um tema potencial para investigação do efeito do uso de
afirmativas mostram a importância em avaliar as distâncias
diferentes rejuvenescedores para reciclagem no impacto
de transporte tanto dos materiais virgens quanto do material
ambiental por meio da ACV.
fresado no inventário do ciclo de vida, presumindo que pode
Porot et al. (2016) avaliam em ferramenta de ACV
haver influência significativa nos indicadores de consumo de
o uso de bioligante como agente rejuvenescedor em
combustível fóssil e emissões de CO2 que venham a anular
mistura reciclada a quente com 70% de material fresado,
os benefícios agregados à reciclagem de material fresado em
assegurando que o desempenho final das misturas é mantido
outros processos do ciclo de vida.
ou melhorado em relação as convencionais. Os resultados
Os estudos de caso que fazem uso da ACV possuem
mostram que a combinação entre bioligante e 70% de
pesquisas que consideram pavimentos de características
RAP possibilita a redução das emissões de gases do efeito
diversas, desde os materiais selecionados em projeto, até a
estufa quando comparado às misturas sem bioligante e com
usinagem e execução. Em todos esses pontos levantados, há
porcentagens de RAP entre 0 e 30%.
a presença do transporte, seja do material virgem (agregado pétreo, ligante asfáltico e eventuais modificadores) e material
3.3 Transporte
fresado até a usina, ou da mistura final a ser aplicada em campo. Assim, as distâncias consideradas para cada rota de transporte podem apontar até que ponto a reciclagem de
Para investigar e comparar o ciclo de vida voltado para
material fresado a quente pode ser uma medida sustentável,
consumo de energia e emissão de gases do efeito estufa, Lu
principalmente, em termos de emissão de CO2 e consumo de
et al. (2017) consideraram questões quanto a adição do RAP,
energia.
agente de reciclagem e também as distâncias de transporte dos materiais. O transporte tem uma grande influência na emissão de gases do efeito estufa, principalmente porque
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
este ocorre por meio de caminhões com carga elevada e um alto consumo de combustível (Giani et al., 2015). Durante um estudo de caso, os resultados obtidos por Lu et al. (2017) não obedeceram a um pensamento linear quanto a crescente
suas principais características a economia circular, que
porcentagem de RAP em novas misturas asfálticas, não
na pavimentação corresponde ao reuso, reciclagem e
ocasionando necessariamente uma diminuição no consumo
recuperação de resíduos na cadeia de construção e
de energia. Assim, sua pesquisa mostrou a necessidade de
manutenção de pavimentos. Neste artigo, o olhar sustentável
abordagem sobre o transporte da matéria prima como um
está voltado para a tecnologia de reciclagem a quente com
ponto chave para o impacto ambiental em uma ACV.
o uso de material fresado de pavimentos deteriorados,
É verificado que, a depender da distância de transporte
buscando trazer uma visão múltipla dos pontos que podem
da matéria prima, o consumo de energia e a emissão de
influenciar significativamente no desenvolvimento de uma
gases podem mudar na avaliação do ciclo de vida. Os
ACV. Esta, por sua vez, pode dar subsídio para uma melhor
resultados para as condições estudadas mostram que quando
compreensão dos benefícios da reciclagem, possibilitando
a distância de transporte da matéria prima é menor que
a quantificação dos efeitos dos processos envolvidos para o
150 km, o uso de 50% de RAP não traz nenhuma vantagem
meio ambiente e também possibilitando a identificação de
frente às misturas de menor teor de RAP, sendo também
onde ocorrem os impactos mais relevantes para que sejam
importante avaliar todos os outros processos do ciclo de
realizadas melhorias mais significativas.
vida para garantir que a aplicação de material fresado será efetivamente uma medida sustentável (Lu et al., 2017). No desenvolvimento de ferramenta de ACV em Londres, envolvendo reciclagem a quente com 25% de RAP, Huang 18
O desenvolvimento sustentável tem como uma de
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Metodologicamente, alguns desafios são reportados pela literatura ao longo da avaliação do ciclo de vida do pavimento: a padronização da unidade funcional entre as pesquisas, a necessidade de expansão dos limites
estabelecidos para o sistema, principalmente, de forma a
educação sustentável no estágio inicial de desenvolvimento.
abranger a fase de uso, a realização da análise de incertezas
Nesse âmbito, os engenheiros rodoviários precisam agregar
para os dados de entrada, para as escolhas e para as relações
conhecimentos quanto aos princípios de sustentabilidade e o
matemáticas dentro do modelo adotado, além da avaliação
pensamento sobre o ciclo de vida do pavimento, assim como
de sensibilidade da ferramenta para maior confiabilidade
as metodologias para avaliação quantitativa e qualitativa
nos resultados. A análise dos pontos levantados é essencial
da sustentabilidade durante as tomadas de decisões. É
para comparar e agregar resultados de outros estudos à
encorajada a ampliação do conhecimento científico nesta
avaliação desejada, assim como para traçar conclusões sobre
área, pouco explorada dentro da pavimentação rodoviária,
os impactos ambientais de diferentes tipos de pavimentos a
que pode influenciar positivamente na tomada de decisão
partir da literatura em conjunto.
de órgãos rodoviários e empresas de engenharia no que diz
Diante das análises realizadas por pesquisadores dentro
respeito a soluções sustentáveis para fins de pavimentação.
de um mesmo estudo, pode-se mostrar relevante que a comparação de todo o ciclo de vida de misturas recicladas a quente com diferentes teores de RAP traz reduções significativas no impacto ambiental. O uso do RAP como recurso secundário para a produção de misturas evita a necessidade de extração de parte dos materiais virgens e produção de parte do ligante asfáltico, além de reduzir a quantidade de material destinado a aterros. Dentro do cenário de uso de grandes quantidades de material fresado, é possível investigar ambientalmente a aplicação de rejuvenescedores para recuperação do ligante antigo. Estes são, por diversas vezes, produtos de origem renovável, ou provenientes de compostos orgânicos capazes de resgatar propriedades reológicas do ligante asfáltico, o que demonstra a necessidade de inclusão dos rejuvenescedores como parte importante na análise do impacto ambiental por meio da ACV. Além disso, a distância de transporte dos materiais a serem usados no processo construtivo e na reabilitação do pavimento se mostra como um importante ponto a ser levado em consideração no desenvolvimento da ACV, podendo até inviabilizar o uso de RAP caso grandes distâncias o separe da usina, ou do local de aplicação. Essa afirmativa é feita para trazer questionamentos aos futuros trabalhos no que diz respeito ao limite de distância para que o transporte de material fresado resulte em uma prática ambientalmente sustentável. A maximização da reciclagem de resíduos produzidos no ambiente rodoviário, destinados principalmente à construção de novos pavimentos asfálticos, é descrita como uma medida sustentável, uma vez que diminui a utilização de recursos naturais, evitando o seu esgotamento. Diante disso, a literatura mostra que muitos esforços estão sendo realizados para avaliar técnicas, normas e ferramentas para dar suporte a dosagem de misturas asfálticas ecológicas e possibilitar um gerenciamento mais sustentável dos pavimentos rodoviários. Há, porém, a necessidade de mudança na cultura da indústria rodoviária para viabilizar a introdução da
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tema central 20
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Bruna Monique Gomes de Oliveira Engenheira Civil - UNICRUZ
tema central
Elaboração de um SGP em rede aplicável à malha rodoviária gaúcha modelado sobre rodovias pavimentadas circunscritas à 5ª Superintendência Regional do DAER/RS Marcos Roberto Maciel Pereira Engenheiro Civil – UNIJUI
A utilização de um Sistema de Gerência de Pavimentos efetivo é primordial para a gestão eficaz da infraestrutura de transportes sob responsabilidade de qualquer agente da Administração – quer seja direta ou indireta –, isso porque trata-se de uma ferramenta que possibilita controle, tanto quando aplicado a nível de projeto quanto de malha rodoviária, no que tange a aspectos relativos às condições funcionais, estruturais e operacionais , permitindo a tomada de decisões apropriadas para a aplicação otimizada de recursos disponíveis. A presente pesquisa consiste na elaboração de um SGP em nível de rede contemplando 414,39 km de rodovias pavimentadas circunscritas à 5ª Superintendência Regional do DAER/RS, utilizando fonte de dados disponibilizado pela autarquia para avaliação funcional e estrutural de segmentos de 200 metros, e volume de tráfego por subtrecho de rodovia. O SGP proposto adotou o modelo de Tavakoli (1992) interpretado por Ceríaco (2017) para priorização. O SGP indica uma solução de restauração baseada no Fluxograma de Classificação dos Segmentos e no Catálogo de Intervenções das Instruções de Serviço para Estudos e Projetos CREMA. A avaliação estrutural e dimensionamento de reforços foi realizada com base na norma DNER-PRO 11/79. Os resultados obtidos indicam que, considerando os aspectos funcionais e estruturais de cada segmento de 200 metros, a situação da malha da 5ª Superintendência Regional do DAER/RS possui o espectro de classificação Ótimo-20,3%, Bom-1,5%, Regular-24,4%, Ruim52,2%, Péssimo-1,6%; que a capacidade estrutural é satisfatória para 85,81% dos segmentos. Diante desse cenário, o orçamento paramétrico indicou que o custo total para reabilitar toda a extensão analisada é da ordem de R$ 168,8 mi. Quanto às condições atuais do pavimento, as estratégias de manutenção programadas, as características da via e do tráfego são avaliadas no modelo de priorização, o resultado indica que os subtrechos críticos são os designados como 342ERS0150, 512ERS0010 e 155ERS0070. O SGP proposto demonstrou-se de simples aplicação, de método de inserção de dados acessível, facilmente reprogramável e calibrável, oportunizando que sejam inscipiadas ideias no sentido de propagar o conceito de gerência de pavimentos à cultura de gestão da malha rodoviária estadual gaúcha.
1 INTRODUÇÃO
deste modal em detrimento aos demais: 85,3% do que é transportado no estado é centrado no transporte rodoviário (RIO GRANDE DO SUL, 2017).
Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP) é, segundo
Mesmo que o dado supracitado indique a importância
Echeverria (2011), uma ferramenta de auxílio aos gestores
desempenhada por este modal na logística de transportes
na tomada de decisões, que busca otimizar os recursos
gaúcha, o retrato atual é de um estado que atravessa
orçamentários com base em estratégias de intervenção que
uma notória crise financeira e enfrenta o desafio de
objetivam o conforto e segurança do usuário. Inexoravelmente
gerir sua infraestrutura de transportes em um cenário
associado a um banco de dados, um SGP permite a
de contingenciamento de recursos. Augusti et al (2019)
coordenação de atividades nas diversas etapas na vida
revelou que a malha rodoviária pavimentada circunscrita
de projeto: de planejamento, construção, manutenção e
à administração estadual do Rio Grande do Sul, composta
avaliação.
por aproximadamente 7 mil quilômetros, encontra-se em
Na matriz de transportes brasileira, o modal rodoviário
condições predominantemente ruins. Diante desta situação,
desempenha um papel de protagonismo ao ser responsável
é imperativo que decisões sobre a gestão do pavimento sejam
por compor a infraestrutura utilizada por 65% do que é
debruçadas sobre aspectos mensuráveis acerca das condições
transportado, na nação (EPL, 2018). O cenário se repete no
do pavimento e da demanda por transportes, inclusive como
Rio Grande do Sul, onde há uma predominância ainda maior
mecanismo de controle de subjetividades.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
21
tema central
O presente trabalho consiste na
afirma que o SGP pode ser analisado
a manutenção de um pavimento não
elaboração de um Sistema de Gerência
em dois níveis: nível de rede e nível
pode ser realizada exclusivamente
de Pavimentos em nível de rede, com
de projeto. O nível de rede, segundo o
como correção funcional ou
base de dados de avaliação funcional
autor, abrange um grande número de
estrutural e próxima ao limite de
e estrutural coletados no ano de 2018
projetos, fração de uma malha viária ou
aceitabilidade, e aconselha que
em rodovias pavimentadas circunscritas
até toda a malha viária, possuindo foco
ocorra um plano estratégico de
à malha da 5ª Superintendência
amplo; o banco de dados é composto
intervenções períodicas e preventivas,
Regional do DAER/RS, sediada em
por inventário de tráfego, custos,
e daí remetendo ao conceito de
Cruz Alta/RS, objetivando elaborar uma
condições dos pavimentos (avaliação
sistema de gerência de pavimentos.
matriz de soluções de intervenções de
funcional e estrutural) e modelos de
Neste contexto é importante ter em
reabilitação, bem como discriminar os
previsão. Por sua vez, o autor designa
mente o comportamento funcional de
locais onde os investimentos devem
que o nível de projeto apresenta
pavimentos ao longo do tempo.
ser priorizados e estimar o custo de
dados semelhantes, porém com foco
execução das obras para reabilitação de
específico: exige coleta de dados
o Valor de Serventia Atual (VSA)
cada segmento.
mais intensas e projetos minuciosos,
é um conceito concernente ao
especificando padrões de materiais e
estágio de funcionalidade oferecido
aplicação de serviços para cada tipo de
pelo pavimento em determinado
intervenção.
momento de sua vida de projeto. O
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A seguir, expomos a matéria teórica sobre a qual foi estruturada a
2.2. Avaliação funcional De acordo com Haas e Hudson
diretamente relacionados ao tempo de
(1978) apud Vieira et al (2016), a
características do tráfego e clima da região.
avaliação de pavimentos é uma das
Desta forma, o comportamento
principais etapas de um sistema de
não-linear típico do VSA é representado
gerência de pavimentos, tendo em
pela curva de desempenho, conforme
vista que é através desta avaliação
representado ao longo dos ciclos de
Sistema de Gerência de Pavimentos
que é possível verificar se o
vida do pavimento na Figura 1.
(SGP) é uma ferramenta que tem por
pavimento necessita de manutenção
objetivo o planejamento e a eleição de
ou reconstrução, além de permitir
2.2.2. Defeitos e avaliação objetiva de
prioridades de intervenções necessárias
identificar se este foi construído
superfície
à manutenção e reabilitação de
adequadamente e se está atendendo à
pavimentos, sendo amplamente utilizada
sua finalidade estrutural e de demanda
para defeitos existentes nos
em nações desenvolvidas.
por tráfego para o qual foi projetado.
pavimentos, ainda que sejam
Segundo Alves et al (2015),
De acordo com Haas et al (1994)
A designação “Avaliação
Existem diversas terminologias
observadas similaridades entre as
apud Fernandes (2017), o processo de
Funcional” é dada aos métodos
terminologias apresentadas nos
gerência de pavimentos abrange todas as
utilizados para apreciar objetivamente o
manuais mais conhecidos. No
atividades envolvidas com a finalidade
estado da superfície dos pavimentos e
Brasil, para pavimentação rodoviária
de construir e manter pavimentos em um
a maneira como este estado influencia
é comum a adoção da norma
nível de serviço adequado. Dentro deste
no conforto ao rolamento (BERNUCCI,
DNIT 005/2003-TER (Defeitos
escopo estão inseridas todas as etapas
2006).
nos pavimentos flexíveis e semi
desde a obtenção inicial de informações
Segundo Vieira et al (2016),
rígidos) com vistas à padronização
para planejamento e elaboração de
existem diversas metodologias
das designações e termos técnicos,
orçamento, elaboração do projeto,
desenvolvidas para avaliação funcional
relativos à identificação dos defeitos
construção, manutenção, reabilitação,
de pavimentos.
existentes em pavimentos usualmente
até o monitoramento periódico e contínuo dos processos.
constituídos com revestimento 2.2.1. Valor de Serventia Atual
Em relação à finalidade e o processo decisório, Fernandes (2017) 22
pavimento sofre degradação gradativa, vida útil estipulado em projeto e das
elaboração do SGP.
2.1. Definição e níveis de um Sistema de Gerência de Pavimentos
De acordo com Senço (2001),
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
betuminoso. Através de um inventário consistente e classificação de
Bernucci et al (2006) afirma que
ocorrências de defeitos aparentes na
Figura 1 - Comportamento da curva de desempenho ao longo dos ciclos de vida do pavimento.
Fonte: Bernucci et al (2006)
superfície do pavimento e na medida
Tabela 1 - Conceitos associados à degradação do
dos afundamentos de trilha de roda,
pavimento em função do IGG.
Vieira et al (2016) comparou os resultados de modelos IGG e ICP e
pode-se avaliar objetivamente as
identificou que o método ICP apresenta
condições da superfície de pavimentos
um parâmetro mais preciso pois os
(PINTO E PREUSSLER, 2002 apud
cálculos exigem dados mais detalhados.
ECHEVERRIA, 2011).
Já a avaliação pelo método IGG
O DNIT (2003) sugere dois
necessita levantamentos de campo de
métodos para avaliação objetiva das
realização mais simples e ágil. O autor
condições de superfície de pavimentos.
evidencia que o uso do IGG é mais
O primeiro, denominado Índice de
indicado para avaliação imediata e em
Gravidade Global (IGG), caracteriza
Por mais que o conceito atribuído
grandes extensões, como uma forma de
o grau de degradação superficial. O
ao pavimento com base no levantamento
alimentação de dados em um sistema
segundo método objetiva avaliar as
de sua condição superficial através
de gerência a nível de rede. Por outro
condições de superfície do pavimento
do IGG não permita a definição de
lado, a aplicação do método ICP é mais
por meio de subtrechos homogêneos e
estratégia de manutenção mais adequada
indicado para trechos menores, quando
é voltada para estudos e pesquisas em
do pavimento avaliado, trata-se de um
há necessidade de elaboração de um
gerência de pavimentos.
bom indicador para análise isolada da
projeto detalhado. O SGP proposto
frequencia de defeitos (BALBO, 1997).
utilizou regressão dos dados obtidos por
A metodologia de cálculo proposta pelo DNIT (2003) agrupa os
Além do método proposto pelo DNIT
Vieira et al (2016) para correlacionar o
defeitos em oito categorias: trincas
(2003), a USACE (1982) desenvolveu
IGG e ICP, como fonte de informações
isoladas, trincas interligadas, trincas
um método inicialmente direcionado
para hierarquização.
interligadas com erosão dos bordos,
à avaliação de pistas de aeroportos e
afundamentos, ondulações, panelas,
posteriormente ampliado para pavimentos
escorregamentos, exsudação, desgaste
de rodovias, ruas e estacionamentos. Este
e remendos, além de utilizar a medição
método, denominado Índice de Condição
nas trilhas de roda externa e interna.
do Pavimento (ICP), objetiva determinar
oriundas dos carregamentos dos
Para cada tipo de defeito, aplica-se
o estado atual de um pavimento em
veículos que trafegam, o pavimento
um fator de ponderação em função da
termos de integridade estrutural e nível
apresenta deformações permanentes
severidade do defeito em relação aos
de serviço, fornecendo uma referência
e recuperáveis. As deformações
demais.
numérica para as quantidades, os tipos e
permanentes possuem caráter residual,
2.3. Avaliação Estrutural Quando exposto às solicitações
as severidades dos defeitos identificados
permanecendo após a cessão da
atribuído ao pavimento com base no
no pavimento inspecionado (OLIVEIRA,
aplicação de carga, e as deformações
seu IGG.
2009 apud VIEIRA et al, 2016).
recuperáveis são assim designadas
A Tabela 1 apresenta o conceito
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
23
uma vez que tratam da parcela
sensores posicionados longitudinalmente à partir do centro da placa garantem
de deformação que retorna ao
a aquisição automática de dados e a determinação precisa e rápida de
estado original após o término
deformações em diversos pontos da bacia de deflexões (DNIT, 2006).
do carregamento, indicando comportamento elástico da estrutura
da queda de um peso suspenso a determinada altura, sobre amortecedores
(PINTO E PREUSSLER, 2002 apud
que transmitem o choque a uma placa metálica apoiada sobre o pavimento
ECHEVERRIA, 2011).
no ponto de leitura da deflexão máxima, conforme representado na Figura 3
O DER/SP (2006, apud
tema central
Consistem em equipamentos que aplicam uma carga ao pavimento através
(BERNUCCI et al, 2006).
ECHEVERRIA, 2011) descreve que a avaliação estrutural de um
Massa
pavimento consiste na determinação da capacidade do pavimento de manter sua integridade estrutural
Altura de queda
através da análise das medidas dos deslocamentos verticais recuperáveis (deflexões). Esta mensuração permite que a integridade das camadas inferiores seja avaliada. Balbo (2007) salienta que o projeto de reforços de pavimentos é debruçado sobre o levantamento das condições estruturais, servindo de base para a escolha da técnica de reabilitação. De acordo com Echeverria (2011), a Viga Benkelman e o
Figura 3 - Esquema de um defletômetro de impacto.
deflectômetro Falling Weight
Fonte: Bernucci et al (2006)
Deflectometer (FWD) são os equipamentos mais amplamente empregados para levantamento
Com base em parâmetros objetivos de avaliação funcional e estrutural, além
deflectómetrico, no Brasil. Estes
de aspectos construtivos do pavimento e da demanda por tráfego, é possível
equipamentos são, respectivamente,
definir o tipo de intervenção a ser realizado numa rodovia para restabelecer
de carregamento estático (ou quase-
condições mais satisfatórias. Neste sentido, o Departamento Autônomo de Estradas
estático) e de impacto. Entretanto,
de Rodagem (2017) apresenta um Catálogo de Soluções de Restauração para
Medina et al (1994) menciona outros
utilização na elaboração de projetos de engenharia de restauração e manutenção de
equipamentos, como por exemplo o
rodovias estaduais. A utilização deste catálogo parte do diagnóstico de causas de
Dynaflect e Road Rater, que tratam-
deterioração e separação em segmentos homogêneos. São apresentadas soluções
se de equipamentos vibratórios.
para revestimentos em concreto asfáltico e revestimentos esbeltos (TSD, TSS,
Echeverria (2011) menciona que
Microrrevestimento, etc.).
equipamentos que melhor simulam o carregamento originado pelos pneus em movimento são os de impacto, tal como o o FWD. Os deflectômetros de impacto Falling Weight Deflectometer (FWD) são equipamentos que são comandados por um
Para enquadramento de um segmento de rodovia no Catálogo, toma-se como referências de entrada: •
Cadastro da rodovia – mais especificamente o tipo de revestimento
existente (concreto asfáltico ou esbelto); •
Contagem de tráfego e cálculo do número N;
•
Avaliação estrutural através da deflexão obtida através de FWD
correlacionada aos resultados de Viga Benkelmann; •
Avaliação funcional através do inventário da avaliação objetiva de superfície,
microcomputador, colocado em
da irregularidade longitudinal e das medidas de afundamento de trilhas de roda.
um veículo de apoio que opera
O catálogo de soluções apresenta soluções técnicas de tipologia contínua e
sobre um reboque. Uma série de 24
2.4. Definição de Soluções de Restauração
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
descontínua. A sua aplicação não é recomendada a segmentos com Número N
superior a 1x107 ou pavimentos com
FC – Fator de classe, de acordo com a classificação funcional da via
deficiência estrutural indicada por
apresentada na Tabela 3.
deflexão superior a 120x10-3 mm.
TABELA 3 - CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DA VIA (FC).
Porém, para atingir ao objetivo de gerência de pavimento em nível de rede, esta sugestão de restrição de aplicação não foi admitida. Fonte: Becker (2012 apud Morais e Azevedo, 2018).
2.5. Modelo de priorização
TR – Fator de caracterização do trânsito, de acordo com valores apresentados A busca pela otimização da
na Tabela 4.
aplicação de recursos disponíveis
TABELA 4 - FATOR DE TRÂNSITO (TR).
é o objetivo fundamental do desenvolvimento de um Sistema de Gerência de Pavimentos. Para tanto, o Índice de Prioridade (IP) é uma grandeza matemática desenvolvida à partir de equações e tabelas que representa o quanto, em uma escala
Fonte: Becker (2012 apud Morais e Azevedo, 2018).
decrescente, um trecho em estudo
MF – Fator de Manutenção, obtido através da aplicação da Equação 2.
necessita de intervenção (Morais e
MF= (1 +IM) 10
Azevedo, 2018). Ceríaco (2017 apud Morais e
(2)
IM – Índice de manutenção, associado ao custo de manutenção de cada
Azevedo, 2018) interpretou o método de Tavakoli (1992), desenvolvido como
trecho com referência à estratégia de intervenção, tomando como base o Índice de
modelo empírico de priorização que
Condição do Pavimento, obtido através da aplicação da Tabela 5 e Tabela 6.
considera os seguintes parâmetros:
TABELA 5 - ESTRATÉGIAS DE MANUTENÇÃO EM FUNÇÃO DO ICP.
o índice de condição do pavimento (ICP), a classe da via, o volume e característica do tráfego, e a estratégia de manutenção.
IP =
1 (ICPF X TF X FC X TR X MF)
(1)
Onde: ICPF – Índice de Condição do Pavimento Flexível; TF – Fator de Tráfego, relacionado ao tráfego diário médio (VDM) de acordo com valores da Tabela 2. TABELA 2 – VALORES DE TF PARA VALORES DE VDM.
Fonte: Becker (2012 apud Morais e Azevedo, 2018).
Fonte: Becker (2012 apud Morais e Azevedo, 2018).
TABELA 6 - ÍNDICE DE MANUTENÇÃO (IM).
Fonte: Becker (2012 apud Morais e Azevedo, 2018).
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
25
3 METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DO SGP PROPOSTO
TABELA 7 – CLASSIFICAÇÃO DOS SEGMENTOS CONFORME INSTRUÇÃO DE SERVIÇO PARA ESTUDOS E PROJETOS CREMA
A elaboração do presente SGP tomou como referência os bancos de dados do Departamento Autônomo
tema central
de Estradas de Rodagem relativos à rodovias pavimentadas da 5ª Superintendência Regional, no ano de 2018. Augusti et al (2019) expõe a metodologia de obtenção dos parâmetros que compõem o banco de dados: •
Os dados volumétricos e
classificatórios de tráfego foram realizados com a utilização de equipamento pneumático; •
As medidas de irregularidade
longitudinal (IRI) e de afundamento de trilhas de roda (ATR) foram obtidas por avaliação direta com uso de sensores laser; •
O LVC foi obtido através
de adaptação da metodologia DNIT 008/2003 – PRO – Levantamento visual contínuo para avaliação da superfície de pavimentos flexíveis e semi-rígidos; •
A capacidade estrutural foi
realizada com emprego do FWD (Falling Weight Deflectometer); Para utilização na presente pesquisa, todos os dados foram concatenados para segmentos de 200m. Com base nos parâmetros de tráfego e desempenho funcional e estrutural de cada segmento, procedeuse à classificação expedita conforme descrito na Instrução de Serviço para
26
Figura 4 - Fluxograma de Classificação dos Segmentos conforme Instrução de Serviço para Estudos e Projetos CREMA. Fonte: Adaptado de DAER (2017)
Utilizando o banco de dados de tráfego, o Número N foi calculado para uma vida de projeto de seis anos a partir de 2018. Através da classificação, do número N, da avaliação de desempenho estrutural
Estudos e Projetos CREMA (DAER,
de cada segmento e da definição do tipo de revestimento (esbelto ou mistura
2017), apresentado na Tabela 7 e cujo
densa), foi possível determinar uma solução de pavimento utilizando os Catálogos
fluxograma de classificação consta na
de Soluções de Pavimentação apresentados nas Instrução de Serviço para Estudos
Figura 4.
e Projetos CREMA.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Com base nestes dados, foi efetuada a definição de
O orçamento paramétrico foi elaborado através das
priorização com base no modelo de Tavakoli (1992) e
composições de custos rodoviários do DAER/RS, data base de
interpretado por Ceríaco (2017). Para correlação de valores
Maio de 2019, com desoneração, com BDI de 39,41%.
de IGG para ICP, foi efetuada uma regressão através da aplicação da Equação 3.
Os preços dos ligantes foram obtidos na Planilha dos Limitadores dos Preços dos Asfaltos do DAER/RS, mês de
ICP = - 24,95 In (IGG) + 149,17 (3) A seguir, procedeu-se ao dimensionamento dos reforços
Agosto de 2019, com BDI de 15%. Para cada segmento de 200m, houve a definição de distâncias médias de transportes de materiais. Para esta
estruturais pela norma DNER-PRO 11/79 e das espessuras
etapa, definiu-se uma usina de concreto asfáltico e britagem
de reconstrução, para os segmentos cuja solução de catálogo
localizadas no município de Coronel Barros/RS, refinaria
exigiu. Nestes casos, foi adotado CBR de subleito de 10%,
de petróleo localizada em Canoas/RS e materiais diversos
sendo este valor arbitrado considerando que é um índice
obtidos em comércio local no município mais próximo do
de suporte frequentemente atingido ou ultrapassado pelo
segmento. Para material fresado/removido da pista, foi
solo predominante na região. Uma vez que o inventário foi
arbitrada uma distância média de transporte (DMT) de 5,0km
realizado com uma leitura a cada 200m, esta foi admitida
pavimentados.
como deflexão característica. O fator de correção sazonal
Por fim, o resultado final obtido é uma matriz que elenca
aplicado para obtenção da deflexão de projeto foi o de solo
cada segmento de 200m, perfazendo a extensão total de
argiloso e sensível à umidade para dados obtidos em estação
414,39km de rodovias pavimentadas circunscritas à malha
seca.
da 5ª Superintendência Regional do DAER/RS, associada a
Para cada segmento, também foram informadas características geométricas da seção-tipo de pavimentação existente. As espessuras foram adotadas como sendo
uma intervenção de restauração/manutenção, ao custo desta solução e a um índice de prioridade. O SGP proposto também utiliza as coordenadas
equivalentes às calculadas para fins de reconstrução, para
geográficas de cada segmento de 200m para gerar arquivos
elaboração do orçamento paramétrico, tendo em vista que
utilizáveis para representação visual das informações obtidas
para efeitos de gerência de pavimento em nível de rede nesta
através de programas em sistemas de informações geográficas
etapa, considerou-se dispensável a abertura de janelas de
(GIS).
inspeção. Posteriormente, para cada segmento de 200m houve a elaboração de um orçamento paramétrico, baseando-se
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
nas características geométricas, nas soluções obtidas pelo catálogo de intervenções e no dimensionamento de reforço e/
A Tabela 8 indica a frequencia absoluta e relativa da
ou reconstrução. Quando a solução indicava a necessidade de
classificação dos segmentos conforme o Fluxograma de
escolha entre reconstrução ou reciclagem, para a concepção
Classificação dos Segmentos conforme Instrução de Serviço
do orçamento a solução específica em todos os casos foi de a
para Estudos e Projetos CREMA, obtida através da aplicação
reconstrução.
do SGP proposto. TABELA 8 – FREQUÊNCIA ABSOLUTA E RELATIVA DA CLASSIFICAÇÃO DOS SEGMENTOS CONFORME FLUXOGRAMA DE CLASSIFICAÇÃO.
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2020).
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
27
Segundo os Catálogos de Soluções de Pavimentação apresentados na Instrução de Serviço para Estudos e
TABELA 9 – PERCENTUAL DE EXTENSÃO DE CADA SUBTRECHO DIVIDIDO EM CLASSES DE PRIORIDADE E CUSTO ASSOCIADO À INTERVENÇÃO DE REABILITAÇÃO.
Projetos CREMA, segmentos com classificação “PE” demandam soluções de reciclagem, reestabilização ou reconstrução para reabilitação. Desta forma, constatase que 1,6% das rodovias pertencentes à malha da 5ª Superintendencia Regional do DAER/RS exigem
tema central
intervenções de reabilitação deste gênero, representando um custo de R$ 6.055.427,65. Em números absolutos, há predominância desta classificação nos subtrechos 824VRS0010 (26,5% da extensão do subtrecho), 522ERS0010 e 0020(7,6% da extensão dos subtrechos). No espectro oposto, para segmentos com classificação “OT” e “BO” é recomendada apenas a ponderação de execução de microrrevestimento, para prolongar a vida útil do pavimento. Nesta faixa, destacam-se os subtrechos das rodovias ERS-155, ERS-223 e ERS-342 que foram contempladas com obras do Programa Restauro entre 2014 e 2018. Também desponta a presença do subtrecho 392RSC0330, que sofreu intervenções extensivas de conserva rotineira no ano de 2018. Embora exista uma predominância de classificações “Ruim” (52,2%) e “Péssima” (1,60%), ao compararmos a deflexão característica de projeto e a deflexão admissível de cada segmento, conforme cálculo discriminado na DNERPRO 11/79, constatou-se que o comportamento estrutural é suficiente em 85,81% do total de segmentos, e insuficiente em 14,19%. O custo total de restauração dos 419,39km de rodovias
Ao analisar dados apresentados na Tabela 9, constata-se que a priorização dos subtrechos através do método proposto por Tavakoli é um indicativo de onde seria tecnicamente
analisadas é de R$ 168.796.611,45 (R$ 402.481,25
mais apropriado aplicar recursos financeiros em obras
por km). Comparativamente, este valor representa cerca
de restauração/reabilitação, dentre as rodovias da malha.
de 56,0% do que foi anunciado para aplicação em
Por exemplo, a maior porção da extensão dos subtrechos
infraestrutura de transporte rodoviário na malha circunscrita
342ERS0150, 512ERS0010 e 155ERS0070 encontra-
ao DAER/RS no ano de 2019 – e a fração da malha
se incluído na Classe A e este pode ser um exemplo de
analisada corresponde a 5,97% da extensão total de
critério utilizado pelos gestores para tomada de decisão de
rodovias estaduais pavimentadas.
intervenção, quanto à inferência de segmentos aos quais
Ao analisar o índice de prioridade (IP) através de uma curva ABC, verifica-se que os 20% da malha rodoviária
devem ser destinados esforços de trabalho e recursos financeiros.
da 5ªSR com maior IP (Classe A) exigem a aplicação de R$ 61.771.946,63, correspondendo a 36,6% do total de recursos.
5 CONCLUSÕES
Os 30% seguintes (Classe B) exigem a aplicação de R$ 59.567.089,14 (35,3% do total de recursos) e os 50% com
de utilização de sistemas de gerência de pavimentos como
de recursos).
ferramenta de gestão da infraestrutura de transportes. O
O percentual de cada subtrecho localizado em cada
28
A literatura técnica evidencia fartamente a pertinência
menor IP demandam R$ 47.410.575,68 (28,1% do total
SGP proposto através do presente trabalho demonstrou-se
classe da curva ABC e o custo associado é apresentado na
como um dispositivo apropriado de implantação no DAER/RS
Tabela 9.
– órgão responsável pela infraestrutura rodoviária gaúcha –,
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
considerando que foi elaborado com base de dados da própria autarquia e utilizando o software Microsoft Excel 2010, em uso pelo órgão. A determinação de intervenção e custo associado para segmentos de 200 metros pode ser uma ferramenta de auxílio para planejamento de execução de serviços em pequenas extensões, em cenários de contingenciamento de despesas. Ainda, a definição de prioridades baseada em critérios técnicos e operacionais das rodovias afasta a subjetividade dos gestores, permitindo que a destinação de recursos impacte positivamente, de fato, nos estado geral das rodovias constituintes da malha. Outro aspecto positivo da definição de prioridades é a utilização deste dado isolado, desconsiderando as intervenções indicadas pelo SGP, para realização de operações de conserva rotineira em rodovias da malha em pontos críticos. Os dados obtidos pelo SGP apontam que dentre as rodovias analisadas, conforme os critérios acolhidos, os subtrechos 342ERS0150, 512ERS0010 e 155ERS0070 são os que exigem especial atenção dos gestores. Porém, é recomendável que a pesquisa e a programação do sistema de gerência de pavimentos proposto seja aprofundada para incluir outros parâmetros apropriados a um SGP, tais como: •
Dados relativos ao histórico de conserva das
rodovias; •
Delimitação de outros cenários de soluções,
considerando contingenciamento financeiro; •
Árvore de decisões, que permita a determinação
objetiva dos segmentos que necessitam de intervenção conforme os recursos disponíveis. Convém ressaltar a clara simplicidade do SGP proposto em relação a outros já consilidados em países desenvolvidos e que são, também, utilizados em outros órgãos rodoviários brasileiros. Porém, esta simplicidade, facilidade de uso e de programação pode ser entendida como uma facilitação no sentido de dar um passo inicial com intenção de implantar, propagar o conceito e disseminar a cultura de utilização de SGP na malha rodoviária estadual gaúcha.
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29
Estudo dos defeitos em estradas não pavimentadas por meio de parâmetros rodoviários José Wémenson Rabelo Chaves
artigos
Faculdade Cisne de Quixadá
Lucas Cavalcante de Almeida Centro Universitário Christus
Francisco Heber Lacerda de Oliveira Universidade Federal do Ceará
As estradas não pavimentas representam um importante papel para o desenvolvimento socioeconômico regional e nacional, em virtude de sua integração campo-cidade, escoamento das produções agropecuárias e recebimento de insumos. Entretanto, essas estradas apresentam rápida deterioração das condições estruturais e superficiais, principalmente nos períodos chuvosos. Diante do exposto, o presente artigo tem como objetivo classificar as condições de duas estradas não pavimentadas por meio dos índices rodoviários Gravel Paser Manual (GPM), Road Surface Management System (RSMS), Road Condition Survey/Detailed Visual Inspection (RCS/DVI) e o índice de Condição da Manutenção para Rodovias Não Pavimentadas (ICMNP) em dois distintos períodos, chuvoso e seco. Verificou-se que as estradas apresentaram defeitos e condições de rolamento semelhantes durante o período chuvoso e seco; tal similaridade tem possível relação com a camada superficial, em leito natural e expostas as condições de precipitações e ação do tráfego constante ao longo do período de análise.
1 INTRODUÇÃO
A falta de manutenção em estradas não pavimentadas gera problemas, que podem prejudicar e impedir a circulação de indivíduos e mercadorias. Outros problemas relevantes
O transporte rodoviário no Brasil é o modo mais importante para o deslocamento de carga e pessoas,
do solo, que ao ser transportados pela água da chuva, são
colaborando para o desenvolvimento socioeconômico
levados e depositados em zonas agrícolas, juntamente com
nacional, representando 61% na matriz de cargas e 95%
os estabilizantes químicos de solo (cal, betumes e cimentos
na de passageiros, conforme a Confederação Nacional do
portland), inserido na estrada ao longo do tempo. A falta de
Transporte (CNT, 2019). Essa modalidade é mais requisitada
manutenção pode ser prejudicial aos cofres públicos, haja
pelas empresas para o escoamento agrícola, abastecimento
vista que a manutenção de uma estrada em boas condições
do mercado industrial e comercial.
custa menos do que a recuperação de uma estrada em más
Contudo, de acordo com Rodrigues (2015), as estradas
condições (CHAMORRO e TIGHE, 2011).
não pavimentadas, na sua maioria, não estão adaptadas para
Vale ressaltar que a construção, manutenção e
suportar o tráfego de caminhões e equipamentos agrícolas de
reabilitação dessas estradas é responsabilidade dos
grande porte, principalmente em épocas de chuva, quando a
municípios, que, em geral, utilizam procedimentos empíricos,
capacidade de suporte tende a diminuir, tornando-as ainda
como o patrolamento, visto que os mesmos, enfrentam a
mais vulneráveis a deformações e erosões. Para agravar
falta de recursos financeiros e de profissionais qualificados
ainda mais o problema, muitas vezes, estas estradas são
(FERREIRA e PAIVA, 2007).
construídas sobre um subleito onde a capacidade de suporte é muito baixa (JONES e KSAIBATI, 2012).
30
decorrentes são os danos ambientais resultantes da erosão
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Os índices rodoviários são parâmetros numéricos que permitem estimar a partir dos defeitos ou irregularidades
encontradas na superfície da estrada, pavimentada ou não, as
estradas sofrem modificações ao longo de sua extensão, alteração
condições de rolamento. Sendo esses índices determinados
proveniente da necessidade local, avanço da vegetação lindeira,
através de metodologia de gerenciamento, com finalidade de
demarcação das propriedades rurais e tipo de solo (DOBSON e
definir o estado de conservação e o tipo de manutenção a ser
POSTILL, 1983).
realizada na estrada.
Nas quadras chuvosas, a vegetação avança em direção a
Apesar da importância das estradas não pavimentadas
estrada reduzindo sua largura, prejudicando a mobilidade dos
para o desenvolvimento socioeconômico de uma região e de
veículos, diminuindo a sua visibilidade e prologando o tempo
seus cidadãos, a maioria dessas vias carecem de serviços de
de viagem, agravando o escoamento superficial das águas,
melhorias e manutenções. Gerando prejuízos aos moradores
dificultado pela falta de dispositivos de drenagem ao longo da
e produtores em decorrência do aumento dos custos
via. Devido à falta de escoamento superficial e acúmulo de água
operacionais dos veículos, influenciando os preços finais dos
na via, essa pode chegar a ter o trafego interrompido (MOREIRA,
produtos transportados e possível aumento nos números de
2003).
acidentes. Diante do exposto, o presente trabalho tem como
Desse modo, as estradas não pavimentadas, em comparação com as pavimentadas, são mais suscetíveis ao surgimento de
objetivo classificar as condições de serventia de estradas não
danos devido a fatores externos como tráfego, precipitação e
pavimentadas por meio dos índices rodoviários internacionais
manutenção inadequada, segundo Viviane (1998). Na região
GPM – Gravel Paser Manual, RSMS – Road Surface
Nordeste, principalmente, é comum essas estradas apresentarem
Management Index, RCS/DVI - Road Condition Survey /
problemas relativos à geometria e ao sistema de drenagem,
Detailed Visual Inspection, e o brasileiro ICMNP - Índice de
acarretando danos estruturais e impossibilitando sua utilização.
Condição da Manutenção para Rodovias Não Pavimentadas.
Conforme Eaton et al. (1987), os defeitos mais comuns em estradas não pavimentadas são: trilha de roda, excesso de poeira,
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Comumente, as estradas não pavimentadas brasileiras
corrugações/ondulações, buracos, segregação, seção transversal impropria e drenagem deficiente. Além dos defeitos citados, Oda (1995) e Santos et al,
não seguem manual para projeto geométrico. Essas estradas
(1988), sugerem outros defeitos que podem ser verificados
acompanham topografia natural do terreno, regularmente no
nas estradas não pavimentadas, tais como: pista escorregadia;
sentido longitudinal; no sentido transversal sofrem intervenções
atoleiro; sulcos de erosão e facão. A Tabela 1 descrevem as
para permitir estabilidade lateral dos veículos em movimento,
principais características dos defeitos existentes nas estradas não
evitando o tombamento (MOREIRA, 2003). As larguras dessas
pavimentadas.
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2.1 Manutenção em estradas não pavimentadas
TABELA 1 - PRINCIPAIS DEFEITOS EM ESTRADAS NÃO PAVIMENTADAS
De acordo com Huntington e Ksaibati (2011), existe interesse nos municípios em manter as estradas não pavimentadas em adequadas condições de tráfego. Entretanto, utiliza-se a manutenção emergencial como solução para as atividades de conservação e
artigos
tratamento dos defeitos existentes. Silva (2007) discorre que os programas de manutenção elaborados pelas prefeituras, em geral, não conseguem quantificar o desperdício de recursos, e a correta manutenção por meio das particularidades das estradas não pavimentadas. Segundo Ribeiro (2016), a serventia
Fonte: Adaptada de Santo et al. (1988).
de uma estrada não pavimentada pode
TABELA 2 - TIPOS DE MANUTENÇÃO PARA ESTRADAS NÃO PAVIMENTADAS
ser afetada por cinco fatores, a saber: carga do tráfego, qualidade mecânica do subleito, práticas construtivas e de uso do solo, ação da água e programa de manutenção adotado para a via. o Transport Research Road Laboratory (TRRL, 1987) define os tipos de manutenção de acordo com as sugestões apresentadas na Tabela 2.
Fonte: TRRL (1987).
Os estudos de Oda (1995) e Baesso e Gonçalves (2003) discorrem
e danos ocorridos à superfície estradal,
estrada seja pavimentada ou não, é
sobre a utilização de maquinários,
surgidas com o decorrer do tempo,
por meio dos defeitos encontrados
e seus métodos, empregados na
principalmente, nos períodos chuvosos.
na superfície de rolamento, com as
recuperação, adequação, manutenção
Segundo Baesso e Gonçalves (2003), a
respectivas severidades e densidades
e construção das estradas não
realização sistemática de patrolamento,
que esses podem apresentar. Além
pavimentadas. Os equipamentos
pode comprometer e intensificar a
dos levantamentos dos defeitos,
compreendem basicamente as seguintes
deterioração da estrada, pois ocorre a
outros parâmetros são importantes
unidades: retroescavadeira, caminhões
retirada de abaulamento transversal da
para a classificação da via, como
basculantes; motoniveladora, carro-
pista de rolamento, devido a remoção de
condição estrutural da pista e nível de
tanque distribuidor de água, tratores
solo superficial e afundamento do leito,
deterioração, obtendo-se um resultado
esteiras; e rolo compactador do tipo liso
proporcionado o surgimento de defeitos.
que demostre a real condição física da malha viária, priorizando a correta
vibratório.
manutenção e reabilitação, com
Ferreira (2004) salienta que a prática de manutenção de estradas não pavimentadas mais comuns nos munícipios brasileiros é a corretiva,
2.2 Avaliação das condições de rolamento de estradas não pavimentadas
finalidade de corrigir e reparar as avarias 32
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
(SILVA, 2007). A análise das condições da superfície de rolamento de estradas não
executada por meio de patrolamento, uma ou mais vezes durante o ano, com
otimização dos recursos disponíveis
A estimativa de condição de serventia da superfície de uma
pavimentadas tem como finalidade a utilização na gerência de manutenção
e conservação de vias. Após a coleta
Co-operation and Development
190 km de Fortaleza. O clima em todo
dos defeitos encontrados na estrada
(OECD, 1990), sendo a sua aplicação
o território municipal é classificado
analisada, utilizam-se metodologias de
fundamentada para países em
como tropical quente semiárido, com
gerenciamento para definir o estado de
desenvolvimento, caso do Brasil. Seu
chuvas concentradas de janeiro a abril,
conservação e a correta manutenção a
procedimento é divido em dois níveis
com precipitações médias anuais de
ser aplicada (SILVA, 2007).
de inspeção: na 1° o RCS trata-se de
970,4 mm (IPECE, 2017).
Comumente, a maioria dos
Para a presente pesquisa, foram
uma avaliação subjetiva da estrada,
métodos de inspeção de estradas
averiguado a condição da pista,
escolhidas duas estradas, buscando-se
não pavimentadas, tem origem em
elementos laterais e equipamento de
aquelas que fornecessem fácil acesso
países desenvolvidos, principalmente
sinalização viária. Na 2° parte tem o
e fluxo constante de veículos. A seguir
da União Europeia e dos Estados
objetivo de mensurar o tipo, densidade,
estão as estradas não pavimentadas
Unidos da América - EUA. No cenário
severidade e quantidade de defeitos
vistoriadas e entre parentes as
internacional destacam-se os métodos:
existentes. Quanto ao ICMNP, é um
nomenclaturas adotadas para facilitar a
Gravel Paser manual (Pavement
método nacional que foi desenvolvido
identificação:
Surface Evaluation and Rating) – GPM,
pelo o Departamento Nacional de
Road Surface Management System –
Infraestrutura de Transportes (DNIT,
RSMS, Gravel Road Condition Rating
2019), para servir de referência para
a sede do município ao distrito de
Form – GRCRF, Unsurfaced Road
o acompanhamento das ações de
Lagoa Nova, pertencente ao município
Condition Index – URCI, Assessment
manutenções da malha viária não
de Quixadá-CE, a via também é o
Gravel Roads – AGR e o Road Condition
pavimentadas.
percurso para o lixão da cidade,
Por sua vez, no cenário nacional, emprega-se índice de Condição da Manutenção para Rodovias Não Pavimentadas – ICMNP. O GPM é um método subjetivo de avaliação e classificação de estradas não pavimentadas utilizado nos EUA, desenvolvido por Walker (1989) e a Universidade de WisconsinMadison, que visa a gerência de estradas de cascalho em países em
3 MÉTODO DE PESQUISA
de manutenção. O método RSMS é uma metodologia utilizada nos EUA,
que influenciaram na escolha das estradas não pavimentadas para a classificação e mensuração dos defeitos existentes, por meio dos índices rodoviários empregados, que foram escolhidos devido aos defeitos similares encontrados na região.
de 8 Caminhões/dia (IBI – 01). •
Estrada Açude dos Pinheiros:
tem seu início na sede do município, atravessando os distritos de Açude dos Pinheiros, Melancias e Viçosa, finalizando na rodovia CE- 265. Esta via é de importância para os habitantes das localidades próximas, devido sua utilização para o escoamento da produção agrícola e transporte dos alunos para a escola municipal,
3.1 Seleção dos trechos averiguados
localizada na sede do município (IBI – 02). A Tabela 3 contém as características geométricas e das
desenvolvida pela Universidade de New Hampshire (2001), e trata-
caminhões, com volume médio diário
Esta seção descreve o município em estudo, a localização e os fatores
desenvolvimento, como o caso do Brasil, com ênfase nas alternativas
Estrada Lagoa Nova: interliga
apresentando frequente tráfego de
Survey / Detailed Visual Inspection DVI/RCS (FERREIRA e PAIVA, 2007).
•
O estudo foi realizado no município
unidades amostrais das estradas não
se de um sistema operativo para a
de Ibicuitinga, localizado na região
pavimentadas inspecionadas neste
gerência de estradas pavimentadas
central do Estado do Ceará, distante
estudo.
e não pavimentadas, com ênfase nas alternativas de manutenção, por meio da avaliação da condição do pavimento,
TABELA 3 – CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICA E UNIDADES AMOSTRAIS DAS ESTRADAS AVALIADAS
designado de PCI – ¬Pavement Condition Indicator. O método RCS/DVI foi desenvolvido pela a Organisation for Economic
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Os procedimentos de
Visual Inspection (RCS/DVI)
disso, os principais defeitos
e o Índice de Condição da
foi publicado no boletim
identificados durante a
em duas épocas distintas
Manutenção para Rodovias
administrativo do DNIT em
inspeção realizada.
do ano, no período chuvoso
Não Pavimentadas (ICMNP),
agosto de 2019, após o
(primeiro semestre de
cujos conceitos básicos que
término do período chuvoso,
2019) e seco (segundo
diferenciam e os defeitos
diante disso, sua aplicação
semestre de 2019).
a serem avaliados estão
nas duas estradas não
Após o período chuvoso,
descrito na Tabela 4.
a Prefeitura Municipal
artigos
O método ICMNP
avaliação foram aplicados
Foi necessário
realizou uma manutenção
adaptar os métodos GPM
utilizando motoniveladora,
e RCS/DVI, em virtude do
pratica denominada de
parâmetro espessura do
patrolamento, nas estradas
cascalho, desconsiderando
avaliadas.
este defeito durante o
Os relatórios de avaliação
pavimentadas foi realizada
das duas estradas não
somente no período seco (2°
pavimentadas, obtidos pelos
semestre de 2019).
métodos GPM, RSMS e RCS/
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
DVI na estação chuvosa, são apresentados na Tabela 5. Os valores obtidos, classificam as duas estradas, IBI-01
levantamento e atribuições
3.2 Métodos de avaliação
4.1 Período chuvoso
Após a aplicação
e IBI-02, como ruim nos
de notas da via. A
dos métodos propostos
métodos GPM e RCS/DVI. O
modificação foi necessária
nas respectivas estradas
método RSMS, por sua vez,
devido às estradas
analisadas, foram obtidas
classificou o trecho IBI- 01
estradas não pavimentadas,
analisadas não possuírem
suas classificações, cujos
como ruim e o IBI-02 como
ocorreram por meio dos
revestimentos de cascalho,
resultados finais representam
regular.
parâmetros rodoviários,
sendo composta por
o estado de condição de
Paser Gravel Manual (GPM),
materiais provenientes do
serventia em dois períodos
estrada IBI-01 apresentou
Road Surface Management
leito natural, característica
distintos, chuvoso (1°
diversos defeitos, sendo
System (RSMS), Road
comum não apenas no
semestre de 2019) e seco
os mais comuns: seção
Condition Survey/Detailed
município de estudo.
(2° semestre de 2019). Além
transversal imprópria,
As inspeções nas
TABELA 4– CARACTERÍSTICAS DOS MÉTODOS SELECIONADOS
Constatou-se que a
drenagem lateral deficiente (ausência de sistema de drenagem), segregação (perda de agregados), trilha de roda, buracos e sulcos de erosão. O defeito segregação foi identificado em vários locais da estrada, com dimensões de agregados inferiores a 10 cm, conforme ilustra a Figura 1a. No trecho averiguado, a seção transversal apresenta condição de rolamento irregular, inexistência de declividade transversal (abaulamento), redução da largura transversal devido ao avanço da vegetação lindeira e falta de manutenção adequada. Devido à pouca ou nenhuma declividade transversal para os
Fonte: Adaptada de Ferreira e Paiva (2007).
34
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
dispositivos de drenagem, as
águas pluviais acumulam-se na superfície
TABELA 5 - RESUMO DAS AVALIAÇÕES REALIZADAS NO 1° SEMESTRE DE 2019 NAS DUAS ESTRADAS RURAIS NÃO
da pista, contribuindo para a rápida
PAVIMENTADAS.
deterioração das estradas. Constatou-se também expressiva presença de sulcos de erosão, esse defeito em alguns locais chega a formar valas, dificultando a trafegabilidade, principalmente em dias de chuvas, conforme mostra a Figura 1b. Ressalta-se que a presença de valas em decorrência das erosões, dificulta a identificação e classificação de defeito do tipo buraco, pois altera o formato e a profundidade, não sendo possível classifica-lo conformem as metodologias utilizadas. Em todo o trecho o sistema de drenagem é inexistente, sem presença de sarjetas para transporte superficial das águas pluviais (Figura. 2a), contribuindo para o acúmulo de água na pista e diminuição da capacidade de
Figura 1 – Defeitos encontrados na estrada IBI-01: (a) segregação e (b) seção transversal inadequada e com presença de sulcos erosivos (valas). Fonte: Autores, 2019.
suporte do solo, causando o surgimento de outros defeitos, como sulcos de erosão, atoleiros e buracos. Nos locais com presença de talude, a erosão e a cobertura de vegetação são visíveis. A Figura 2b mostra um talude erodido na lateral esquerda da estrada, além da inexistência de sistema de drenagem. Por sua vez o trecho IBI-02 apresentou diversos defeitos, cuja identificação e classificação foram próximos aos do trecho IBI-01. O defeito segregação apresentou menor severidade
Figura 2 – Defeitos encontrados na estrada IBI-01: (a) seção transversal inadequada e drenagem lateral inadequada e (b) talude com presença de erosão e vegetação. Fonte: Autores, 2019.
e densidade, não sendo constatado locais com presença de agregados soltos. Assim como na IBI-01 encontrouse na IBI-02 inexistência de sistema de drenagem e seção transversal sem declividade (abaulamento), fatores que podem influenciar diretamente na rápida deterioração da superfície da estrada (Figura 3a). A Figura 3b evidencia alguns locais da estrada com água escoando ao longo da superfície de rolamento, provocando sulcos erosivos, atoleiro e empoçamento de água,
Figura 3 – Defeitos encontrados na estrada IBI-02. (a) escoamento superficial de água, afundamento por trilha de roda e atoleiro e em (b) sulcos de erosão. Fonte: Autores, 2019.
sendo intensificado em decorrência da inexistência de sistema de drenagem. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
35
artigos
O trecho analisado apresenta
A estrada IBI-01 após a
quantidade significativa de buracos,
manutenção de rotina realizada
causados no período chuvoso e
com irregularidades geométricas,
(patrolamento) e em comparação
melhora na trafegabilidade, as
apresentando complexidade na
com a estação chuvosa, apresentou
irregularidades geométricas e a
classificação, visto que ao medir o
significativa redução de defeitos
inexistência de dispositivos de
sentido transversal e longitudinal
do tipo buracos, corrugações, trilha
drenagem ainda persistiram na
obtêm-se resultados diferentes,
de roda, segregação e sulcos de
plataforma da estrada (Figura 6). A
adotando-se o maior valor para a
erosão, conforme exposto nas Figura
seção transversal continuou sem
estimação dentre as duas medições
5a e 5b. A melhora na condição
declividade e o sistema de drenagem
(Figura 4a). Conforme ilustra a Figura
de conservação da superfície de
lateral inexistente, sem sarjetas que
4b, o defeito corrugações ocorreu em
rolamento, representa uma redução
possibilitem o escoamento superficial
intervalos irregulares de espaçamento
dos custos operacionais dos veículos,
das águas pluviais durante as
e profundidade, em direção
maior segurança e conforto aos
precipitações, sendo esses defeitos
perpendicular ao tráfego, causando
usuários.
determinantes na rápida deterioração
Apesar da redução dos defeitos
movimentos vibratórios nos veículos e desconforto aos usuários.
Tabela 6 - Resumo das avaliações realizadas no 2° semestre de 2019 nas duas estradas rurais não pavimentadas
Apesar da mesma classificação, ruim, as diferenças de valores entre as estradas IBI-01 e IBI- 02 devemse aos parâmetros de severidades e densidade das irregularidades existentes, visto que o defeito segregação no primeiro trecho apresenta maior intensidade em
Fonte: Autores, 2019.
comparação com o segundo trecho.
4.2 Período seco Em comparação com a estação anterior, a nova classificação dos trechos IBI-01 e IBI-02 expressaram diferenças de valores, classificando a condição de serventia das estradas em boa na metodologia GPM e regular no RSMS e RCS/DVI. Por sua vez, o
Figura 4 – Defeitos encontrados na estrada IBI-02: (a) buracos e acúmulo de água na pista de rolamento e em (b) corrugações no sentido longitudinal no trecho averiguado. Fonte: Autores, 2019.
método ICMNP classificou as estradas inspecionadas como ruim. A Tabelas 6 mostra os resultados obtidos nos levantamentos realizados. Mediante a inspeção e o levantamento de defeitos por intermédio dos métodos propostos, constatou-se que os defeitos de maiores frequências nas estradas IBI-01 e IBI-02 na estação seca após a manutenção foram: corrugações, trilha de roda, segregação e excesso de poeira.
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 5 – Estrada IBI-01 em distintos períodos: (a) na estação chuvosa sem manutenção e (b) na estação seca após a realização de uma manutenção de rotina. Fonte: Autores, 2019.
das estradas durante o período chuvoso. Em um determinado local da estrada IBI-01, observou-se, conforme a Figura 7, a presença de um buraco. Este defeito surgiu a partir da inexistência de sarjetas de drenagem, provocando assoreamento, transporte de sedimentos superficiais e Figura 6 – Estrada IBI-01 na estação seca após manutenção de rotina Fonte: Autores, 2019.
subterrâneo pelo escoamento de água proveniente das precipitações. Caso o defeito não seja tratado no momento oportuno, poderá comprometer a estrada em decorrência do avanço desse fenômeno, causando alargamento e solapamento do terreno. A medida de recuperação adotada por meio de patrolamento não resolveu o problema, apenas lançou solo da pista de rolamento para as laterais da plataforma e para
Figura 7 – Fenômeno de assoreamento: (a) buraco surgido no período chuvoso e (b) no período seco após a manutenção e rotina. Fonte: Autores, 2019.
o buraco. Evidenciou-se que na estrada IBI02, a manutenção realizada corrigiu apenas os defeitos superficiais com severidades leve e médio, como corrugações, trilha de roda e buracos. Como na estrada IBI-01 os defeitos geométricos, como alteração dos perfis transversal e longitudinal, precisamente a inexistência de abaulamento transversal ainda continuou em toda a estrada. A
Figura 8 – Estrada IBI-02 em distintos períodos: durante a estação chuvosa, com presença de buracos e corrugações e estação seca após a manutenção de rotina realizada. Fonte: Autores, 2019.
Figura 8 ilustra o trecho em distintos períodos, chuvoso e seco. No trecho IBI-02 averiguado, os defeitos mais comuns foram, trilhas de rodas e corrugações, presentes em vários locais da estrada, sendo esses tipos de deformações causadas, principalmente, devido à baixa capacidade de suporte do solo e solicitações de tráfego. Os defeitos levantados apresentaram profundidades irregulares entre 2,5 a 7,5 cm, conforme ilustra a Figura 9.
Figura 9 – Defeitos dos tipos trilhas de rodas e corrugações encontrados na estrada I BI-02 Fonte: Autores, 2019.
Causando movimentos vibratórios nos veículos e diminuição do conforto dos usuários que trafegam. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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5 CONCLUSÃO Concluiu-se que, durante os períodos chuvoso e seco, as estradas apresentaram defeitos e condições de rolamentos semelhantes, apesar de valores e classificações diferentes. Tais divergências são provocadas devido à representatividade de cada defeito nas metodologias estudadas. Tal similaridade tem relação com o revestimento, o qual é leito
artigos
natural, e ausência de manutenção. Evidenciou-se que a manutenção de rotina realizada nas estradas IBI-01 e IBI-02 corrigiu apenas os defeitos superficiais com severidades leve e média, como corrugações, trilha de roda, buracos, segregação e sulcos de erosão. As irregularidades geométricas referentes a perda de declividade ainda persistiram em toda as estradas, expondo a ineficácia da técnica utilizada para recuperação da estrada. Nas estradas averiguadas, os defeitos de maiores frequências foram: seção transversal imprópria, drenagem deficiente, corrugações, segregação, sulcos de erosão e atoleiro. Os defeitos seção transversal imprópria, drenagem deficiente, buracos e corrugações são os parâmetros de maiores representatividade para a determinação da condição de serventia das estradas. Notou-se dificuldade em classificar o defeito buracos a partir das características descrita nas metodologias adotadas durante o levantamento, pois os buracos encontrados nas estradas apresentaram formatos geométricos irregulares, sendo confundido com o defeito sulco de erosão. As descrições dos defeitos seção transversal imprópria, drenagem deficiente, corrugações e trilha de roda no método ICMNP foram similares das ocorrências encontradas em campo. Em comparação com os métodos internacionais aplicados, o ICMNP classificou os trechos em condições ruim, mesmo após a manutenção realizada, visto que os trechos continuaram sem declividade transversal e desprovidos dispositivos de drenagem, sendo consideradas a severidade ruim para os defeitos seção transversal imprópria e drenagem deficiente. O método ICMNP refletiu a real condição de rolamento das estradas não pavimentadas da região, particularmente do Ceará, durante o período de seca. Por sua vez, as metodologias GPM, RSMS e RCS/DVI desenvolvidas para serem aplicadas em países estrangeiros, devem-se adaptá-las às condições de climas, tipos de solos e defeitos existentes nas estradas estudadas para serem empregadas em vias brasileiras.
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artigos
Critérios de avaliação e seleção para estudos de viabilidade em projetos rodoviários Tiago Kirsch Lanes
Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Escola de Engenharia
Daniel Sergio Presta García
Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Escola de Engenharia
Os Estudos de Viabilidade Técnica, Econômica e Ambiental (EVTEAs) são cruciais para seleção de projetos de infraestrutura e indispensáveis para a criação de projetos rodoviários. Há uma grande variedade de critérios e avaliações necessários para a boa execução de um EVTEA e para a seleção de qual a melhor alternativa a ser implantada. Aspectos econômicos, ambientais, construtivos, operacionais e de segurança incluem uma gama de diferentes características consideradas relevantes, seja pela literatura no Estado da Arte, seja pelos órgãos reguladores pelo Estado da Prática. Essas características são adotadas para indicar a qualidade, a eficiência e os diversos custos, monetários ou não, envolvidos com a implantação de uma obra viária. No presente artigo, buscou-se indexar tais critérios e quantificar sua relevância quando da avaliação de um projeto rodoviário, de forma a identificar aqueles prioritários para a tomada de decisão.
1. INTRODUÇÃO Obras de infraestrutura – incluindo
demanda é caracterizada por ser
sua execução (DNIT, 2005). O EVTEA
altamente diferenciada quanto a
visa apresentar a possibilidade de
horários, propósitos, veículos e
execução do projeto e defendê-lo como
cargas, demarcada por concentrações
melhor alternativa dentre as opções
as rodoviárias – são caracterizadas
no espaço e no tempo e por ser
comparadas no referente à capacidade
pelos seus custos altos e irreversíveis
um processo derivado, ou seja, um
técnica, ao beneficiamento econômico
enquanto capital direto, ao mesmo
meio para um destino. Além disso, o
e ao menor impacto social e ambiental
tempo em que são indispensáveis para
sistema de transporte possui relações
– sem que, no entanto, consolidem-se
permitir a produção e o fluxo de bens
intrínsecas com as características
critérios claros para tais comparações.
e serviços. Apesar da sua relevância
socioeconômicas das regiões
em impactos econômicos e sociais,
que ele ocupa e que conecta – o
diferentes critérios de avaliação,
os entes públicos que são, via de
transporte atrai desenvolvimento, e o
propõe-se o levantamento dos critérios
regra, responsáveis pela sua gestão,
desenvolvimento exige melhorias no
que deveriam ser considerados ao se
fiscalização e concessão, nem sempre
transporte.
analisar uma proposta de viabilidade de
possuem metodologias definidas ou
O Estudo de Viabilidade Técnica,
Assim, catalogando e comparando
projeto rodoviário, buscando identificar
critérios unificados para a avaliação de
Econômica e Ambiental – EVTEA –
aqueles que devam ser considerados e
projetos.
verifica se os benefícios provenientes
priorizados na realização dos estudos e
justificam os custos com o projeto e
na seleção das alternativas,
No caso dos transportes, sua
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independentes do cenário da realização da obra em si, mediante sua universalidade.
frequentemente ad hoc, destinados a cada caso específico, devido à complexidade de interdependências (Talvitie, 1999). Prevendo razoavelmente as consequências da introdução do
2. REFERENCIAL TEÓRICO O desenvolvimento econômico está alicerceado no transporte – de pessoas e mercadorias (Pöyry, 2013).
artigos
Do ponto de vista do usuário, os benefícios podem ser
possível estabelecer regras para sua implantação, capazes de mitigar os resultados negativos e potencializar os positivos (Lisboa, 2002). A metodologia apresentada pelas Nações Unidas na
mensuráveis de várias formas: economia de tempo,
década de 1950 (Meinick, 1958) ainda é adotada para a
desenvolvimento econômico, redução de acidentes, dentre
análise de viabilidade de projetos. (Holanda apud Dalbem;
outros. Os investimentos em transportes constituem-se
Brandão, 2010). Caso o projeto apresentado não obtenha
em custos irrecuperáveis - altamente específicos - sem
resultados satisfatórios no conjunto da análise, um feedback,
retorno capitalizado e uma das áreas que mais produzem
baseado nas respostas obtidas, pode resultar em alternativas
externalidades, interligando e interdependendo diferentes
derivadas até a obtenção da satisfação – e até da excelência
agentes econômicos (Senna, 2014).
- orientando instituições públicas em relação à análise de
Nenhuma política, programa ou projeto deveria ser
projetos visando o desenvolvimento econômico (Pereira, 2011).
adotado sem antes responder a duas questões: há melhores
A qualificação da infraestrutura de transporte visa maximizar
maneiras de alcançar o objetivo? E há melhores usos para
seu desempenho em função das dimensões técnicas, legais,
esses recursos? (Treasury, 2011). Para isso, é necessário
sociais, administrativas, políticas, econômicas e financeiras -
identificar outras possibilidades para a obtenção de resultados
dimensões que se não forem consideradas, podem inviabilizar
similares e estabelecer as relações através de indicativos de
a obtenção de uma solução otimizada, ou até mesmo de
custos e de benefícios entre as opções, tendo por “custos”
qualquer uma implementável, frente às diferentes motivações
todos os impactos causados com base em seu valor econômico.
para diferentes formuladores de políticas e agências
Para uma devida análise, tais indicadores devem permitir
reguladoras, baseadas em prognósticos e suposições (Senna e
confrontar alternativas e caracterizar diferentes configurações
Michel, 2006).
de projeto (García et al., 2017). Mesmo com tal necessidade,
A Federal Highway Administration (Agência Federal de
e apesar de que pesquisas focadas na seleção de projetos
Administração de Rodovias estadunidense) – FHWA - define as
apresentarem resultados em diferentes setores da indústria,
diretrizes sobre quais efeitos sociais, ambientais e econômicos
no setor de transportes ainda são limitadas (Baabak, 2013),
devem ser considerados em um projeto rodoviário, bem
especialmente quanto a grande diversidade de cenários, com
como sua eficiência quanto a rapidez de tráfego e segurança
diferentes problematizações, dificuldades, valores e recursos
viária, ressaltando a necessidade de tal análise para todas as
– tanto in loco, em seu local de implantação final, quanto em
alternativas consideradas. Tais critérios são apresentados e
âmbito departamental e político. Ou seja: tal sistematização
propostos de forma subjetiva, e implicam na identificação e
precisaria considerar tanto as características específicas do
conhecimento dos grupos de interesse. Deve-se salientar ainda
projeto quanto os objetivos estratégicos do órgão responsável
que a Melhor Valia não garante o sucesso do projeto, e deve
(Baabak, 2012).
evitar arbitrariedades na análise dos critérios. Além disso, há o
A avalição de um projeto deve, antes de tudo, analisar
revés de requerer tempo e recursos para o desenvolvimento de
sua necessidade (confrontando o cenário da opção com o de
sua análise, com impacto direto nos custos e prazos do projeto
não-realização, ou seja, sem o mesmo) e sua sustentabilidade
em si (MnDOT OCIC, 2012).
(se haverão recursos disponíveis tanto para sua execução
Durante o levantamento bibliográfico, foram identificados
quanto para sua manutenção ao longo da via útil) – exigindo
diversos indicadores para avaliação de um projeto rodoviário,
políticas e planos consistentes para o bom funcionamento
considerando tanto as premissas dos órgãos gestores (Horak
do setor (Ehrhardt, 2002). Portanto, a participação dos
et al., 2001), quanto os levantamentos necessários para a boa
atores sociais relevantes, a integração governamental e o
realização pelas empresas (Molenaar e Navarro, 2011). Tais
debate político são o único caminho para minimizar essas
indicadores estão listados no Quadro 1.
restrições (Pires, 2010). Apesar de muitos administradores e
40
novo elemento, tanto qualitativa como quantitativamente, é
Salienta-se, contudo, a importância da compreensão
pesquisadores já terem desenvolvido seus próprios indicadores
do contexto sociocultural e institucional do local de forma
para avaliar o desempenho de um projeto rodoviário, esses são
qualitativa, para identificação dos mecanismos através dos
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Quadro 1 – Indicadores identificados
quais um projeto pode gerar impactos, bem como definir
fornecendo apenas o referente às metas e evitando desvios
cursos para a implementação e auxiliar assim na avaliação
do ponto central estudado. A cada rodada, os participantes
operacional mais efetiva (Khandker, 2009).
têm contato com as respostas dos demais, permitindo uma reflexão e até mudanças de opiniões caso concordem com
3. MÉTODO
as dos demais;
O método Delphi é um instrumento de previsão
Respostas estatísticas do grupo, evitando uma
dispersão significativa das respostas individuais e obtendo
qualitativa, usado para previsões empreendedoras em
um produto final que seja o ponto de vista majoritário. O
áreas estratégicas e administrativas, buscando obter um
tratamento estatístico avalia a opinião de cada participante,
consenso entre as opiniões emitidas por um grupo formado
obtendo projeções quantitativas dos resultados.
por especialistas ou não (Kairalla, 1984). Para tal, adota
A precisão do resultado é dependente do tamanho do
três características básicas (Lemos apud Martins; Souza; De
grupo trabalhado (Dalkey, 1969). A Figura 1 apresenta o
Melo, 2006):
comportamento logarítmico da dependência entre o tamanho
Anonimato entre os participantes, que não devem
debater suas opiniões, visando reduzir a influência direta entre os membros e as interferências nas escolhas. Para tal, não há comunicação direta entre os participantes durante o preenchimento do questionário;
Feedback controlado, reduzindo o ruído grupal,
do grupo e o coeficiente de variação (CV) que analisa a dispersão dos dados em relação a sua média, expressando a variabilidade dos dados na forma de uma grandeza relativa. Observa-se uma estabilização assintótica a partir de 29 participantes, sendo 10 o recomendado. Torna-se, assim, interessante o uso sistemático da opinião de especialistas do objeto de estudo.
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Como grupo de especialistas, adotou-se a participação de Efeito do Tamanho do Grupo
membros dos órgãos reguladores, contando com a participação de fiscais das autarquias relacionadas com o âmbito rodoviário, ou seja, do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem – DAER e do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT. Na primeira rodada, solicitou-se que cada participante escolhesse, dentre os critérios listados, os dez que considerassem mais relevantes e ainda avaliassem a importância destes na seleção da alternativa determinada por um EVTEA.
artigos
Para tal, adotou-se uma escala tipo Likert, de mensuração multiitem de relevância, conforme a Tabela 1 abaixo.
Figura 1 – Efeito do tamanho do grupo no erro
Tabela 1 – Escala de relevância dos critérios selecionados
O tamanho do grupo ou amostra também afeta a confiabilidade da pesquisa. Apesar de que especialistas com
Sendo atribuído peso zero para os critérios que não fossem
aparente equivalência de credenciais - ou seja, igual nível
selecionados, a escala tipo Likert adota um número efetivo
de qualificação e proporcional conhecimento sobre o tema
de pontos fixos de escolha, apresentando a escala de cinco
questionado - tenderam a divergir nas respostas para uma
pontos um nível de confiabilidade adequado e ajusta-se a
mesma questão, a adoção do grupo como um todo tende a
correspondentes com diferente nível de habilidade e tempo de
obter uma resposta significativa única, conforme apresentado
resposta (Dalmoro; Vieira, 2014).
na Figura 2, que relaciona o tamanho do grupo com o
A primeira rodada do questionário destinou-se a identificar
coeficiente de correlação de postos de Spearman, ou rô de
os critérios mais relevantes dentre os listados a partir de uma
Spearman (r), em que um coeficiente de +1 indica uma
análise bidimensional, que considera a repetição da seleção
relação perfeita entre as variáveis relacionadas.
do mesmo e o peso a ele atribuído. Os critérios foram então avaliados conforme sua mediana, atribuindo o respectivo descritivo conforme a escala de relevância. Na segunda etapa, foram mantidos os critérios que obtiveram no mínimo um resultado médio de 1, resultando em um mínimo de relevância a ser considerada. Estes foram então apresentados junto de sua avaliação (o descritivo da relevância obtida, estimado a partir da mediana obtida, conforme recomendado pelo método Delphi) e dados estatísticos (mediana, média e desvio padrão). Para as análises, foram considerados ainda dois parâmetros: relevância (o percentual de pontuação obtida em relação ao máximo possível) e relevância relativa (o percentual de pontuação obtida em
Figura 2 – Efeito do tamanho do grupo na confiabilidade
3.1 Questionário
relação a todos os pontos computados).
4. APLICAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Buscou-se na literatura acadêmica, em manuais de órgãos reguladores e em estudos e análises pelos critérios a serem
42
Os participantes foram coletados de um grupo de
considerados, focando-se em fontes estadunidenses e ingleses,
especialistas levantado junto aos órgãos executivos de trânsito
ambos usados como referências em regulamentações nacionais,
- DAER e DNIT, focando naqueles envolvidos diretamente
quando em fontes nacionais, adaptadas à nossa própria
com avaliação e seleção de projetos, que compõem um
realidade. Uma vez identificados, os critérios foram estruturados
grupo seleto e restrito de profissionais especializados, e
na forma de um questionário fechado contendo uma lista
tendo como exigência do método a possibilidade de dispor-se
preliminar de itens a serem avaliados.
voluntariamente a participar do estudo.
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Durante o período de outubro a
perda esperada de 50% por rodada
com o indicador TIR obtendo ainda
novembro de 2018, foi estabelecido
prevista no método – atingindo CV de
uma relevância acima de 50%.
contato com os órgãos, inicialmente
0,7 e r de +0,5. O coeficiente de 70%
através das sedes de Porto Alegre (Rio
na variação dos resultados, apesar
indicadores prioritários na seleção de
Grande do Sul), mas também obtendo
de acima do almejado, não chega a
um EVTEA são tanto de ordem técnica
contato com agentes de diversos
invalidar os resultados, enquanto que o
quanto econômica, com um forte
estados, incluindo São Paulo e o
r de +0,5 indicam uma aleatoriedade
enfoque nas melhorias advindas da
Distrito Federal. Em uma estimativa
média nos resultados, ainda dentro da
obra viária. Apesar de tais melhorias
inicial, visou-se a participação de 10
amplitude interquartil (ou seja: dentro
terem suas preocupações centradas no
profissionais de cada órgão, focando
do intervalo mediano central). Os
usuário, também há uma preocupação
especialmente naqueles envolvidos com
resultados obtidos na segunda rodada
significante com a inserção da obra – e
a avaliação e seleção de projetos, num
estão apresentados na Tabela 2.
seus impactos tanto nas comunidades
total de 20 participações, buscando
Observa-se assim que os
Quanto aos resultados obtidos, o
humanas quanto no meio ambiente.
obter valores de CV abaixo de 0,5
índice que obteve maior desempenho
O gráfico da Figura 3 apresenta
e de r no limite de +0,8. Contudo,
foi a redução no custo de transporte,
as relevâncias relativas obtidas de
os retornos obtidos foram abaixo do
que inclusive obteve mediana máxima e
cada critério, adotando uma relevância
esperado – algo previsto dentro do
84% do máximo da pontuação possível,
total de 100% neste caso – ou seja,
próprio método.
indicando o quanto realmente é um
desconsiderando aqueles critérios que
No estudo em questão, tal
critério determinante para a seleção de
não foram inseridos na segunda etapa.
quantidade reduzida nos retornos
uma alternativa viária. O indicador B/C
Observa-se que, como a classificação
deve-se a uma dificuldade inerente de
foi o único dos indicadores econômicos
é feita com relação à mediana, acaba
um processo que requer participação
propostos pela CGPLAN para validação
por haver certos deslocamentos na
voluntária, ainda mais lidando com
de EVTEA a obter uma relevância forte,
ordenação dos valores.
profissionais de alta atribuição e qualificação, atuantes em instituições públicas e estatais. Conseguiuse a participação de apenas um
Tabela 2 – Resultados da 2ª Etapa do Questionário.
profissional do DAER e de sete do DNIT – incluindo analistas de unidades do interior do estado do Rio Grande do Sul, profissionais das sedes de outros estados brasileiros e até de atuação a nível federal destacando a participação de agentes envolvidos diretamente responsáveis pelos EVTEAs referentes à sua competência. Totalizaram-se, assim, oito especialistas, obtendo CV de 0,6 e r de +0,6. Na segunda etapa, os critérios da primeira etapa foram novamente apresentados aos participantes. Adotouse como delimitação que o critério em questão tivesse obtido uma avaliação média de 1,000 ou superior, indicando uma representatividade mínima de relevância. Houve então retorno de cinco respostas – aceitável dentro da
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O custo total não obteve a maior relevância dentre os critérios – não atingindo sequer a classificação mais alta. Contudo, ainda é o critério determinante na seleção, sendo recorrentemente um impeditivo ou, pelo menos, um desestímulo ao refinamento dos benefícios decorrentes (Touran, 2009), reforçando a adoção de uma análise multicriterial para a avaliação e seleção de projetos. Tal processo de análise deveria incluir pelo menos estudos a respeito de:
artigos
Viabilidade econômica: a possibilidade de execução
do projeto e disponibilidade de recursos, com base nos
Figura 3 – Relevâncias relativas
indicadores econômicos consagrados;
Os critérios podem ser classificados quanto a sua natureza e, embasando-se na bibliografia consultada, os
Demanda: as necessidades da malha viária, com
base nos aspectos técnicos de análise e medição de tráfego.
Impactos ao usuário: as melhorias garantidas aos
mesmos foram divididos em: (I) indicadores econômicos, (II)
condutores que trafegam pela via, tanto em custo financeiro
benefícios ao usuário, (III) impactos gerados pela alocação
quanto em custo de tempo.
da via e (IV) dimensionamento técnico do tráfego. Mantevese ainda (V) o custo total em separado por ser comumente o critério de definição, especialmente quanto de processos licitatórios. O gráfico da Figura 4 retrata como cada categoria
Impactos à comunidade: a análise macro dos
resultados da implantação do empreendimento viário.
Análise dos custos de fato para a execução da obra
em si.
obteve aproximadamente o mesmo grau de relevância.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Ao se analisar a metodologia para avaliação e seleção de alternativas viárias, deparou-se com uma vasta gama de critérios a serem analisados, seja por recomendação dos órgãos públicos de diferentes origens, seja por estudos de especialistas teóricos do tema, atestando a complexidade da consolidação de análises e mostrando-se evidente as dificuldades da obtenção de um consenso quanto aos critérios de avaliação. Mesmo assim, dentro dessa gama foram constatados certos paralelos, pontos em comum e concordâncias quanto àqueles que seriam de fato determinantes para o projeto. Devido à própria natureza das obras públicas e da conjuntura econômica, é compreensível a adoção do custo como critério determinante de avaliação. Contudo, o custo - ainda mais em uma análise tão pontual - não deve ser o único parâmetro para a seleção e aprovação. A importância e o impacto decorrentes das obras de infraestrutura são muito mais complexos; são um legado oneroso, sim, mas com potencial para mudanças tanto pontuais em sua própria localização quanto em vários aspectos da estrutura sócio-política-econômica – seja com impactos positivos ou negativos. No mesmo viés, indicadores econômicos consagrados tentam relacionar o custo com os impactos decorrentes do mesmo,
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Figura 4 - Relevância por natureza
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sendo recomendados para a avaliação de EVTEAs. Contudo, tais
indicadores apresentam suas limitações, não abrangendo todas as análises necessárias para a avaliação. Assim, recomendamse novos estudos justamente quanto à própria validade dos indicadores econômicos de avaliação adotados atualmente pelos órgãos gestores, seja quanto à abordagem adotada na análise e elaboração dos mesmos, seja quanto à sua aplicação no estado da prática em empresas responsáveis pela execução dos projetos em si, antevendo sua aplicabilidade. O método para validação dos critérios a serem adotados possui suas próprias problemáticas. A necessidade da participação dos agentes envolvidos, de sua demonstração de interesse e disponibilidade para tal debate vão de encontro à falta de consenso supracitada. Apesar dos inúmeros estudos e abordagens a respeito do tema, ainda falta diálogo entre as diversas fontes. Porém, constatou-se uma hierarquização dos mesmos, buscando-se mapear suas relevâncias e aglutiná-las em aspectos maiores que descrevessem os parâmetros necessários para a constatação da excelência de um projeto. Em estudos futuros, tais critérios poderiam ser sistematizados na forma de um algoritmo integrado e unificado, que desenvolvesse um método processual de avaliação de alternativas viárias em estudos de viabilidade técnica, econômica e ambiental, tornando a seleção de alternativas um processo mais qualificado que prestigiasse a vasta gama e complexidade de critérios que envolvem o desenvolvimento de um projeto viário. Em uma última reflexão, seria ainda possível analisar a aplicabilidade de tais parâmetros para outros escopos de infraestrutura, adequando, no caso, o dimensionamento técnico à respectiva área. Há uma imensa necessidade de investimentos em infraestrutura. Não de investimentos maciços, inviáveis economicamente; mas de investimentos otimizados, planejados, estudados e fundamentados. E o desenvolvimento e a consolidação de ferramentas para seleção e avaliação de tais projetos demonstram sua importância.
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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artigos
Uma contribuição ao projeto de dosagem de tratamento superficial duplo
Nícolas Alves de Oliveira Souto Engenheiro Civil
Analista em Instraestrutura de Transporte DNIT
Utilizado amplamente pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte, o Tratamento Superficial Duplo necessita de uma correta dosagem a fim de se evitar o aparecimento de patologias precoces, comumente decorrentes de desprendimentos dos agregados e/ou ocorrência de exsudação. O principal normativo da autarquia, a Especificação de Serviço (ES) 147/2012 – Pavimentação Asfáltica – Tratamento Superficial Duplo – Especificação de Serviço, apresenta algumas lacunas quando analisadas às experiências de execução deste tipo de revestimento e à literatura correlata. Assim, através de uma ampla revisão bibliográfica, associada a um estudo de caso realizado em um dos empreendimentos da autarquia, apresentou-se uma proposta de método de dosagem que leva em consideração a variação granulométrica proposta pela ES 147/12, e permite o estabelecimento de forma objetiva de taxas alvos que podem contribuir com uma futura atualização do normativo.
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
1 INTRODUÇÃO
Em 1986, o Eng° José Leônidas Dias, na publicação denominada “Histórico das Rodovias Federais – Estado de Alagoas”, registrou ampla
O Tratamento Superficial Duplo
utilização do TSD nas rodovias
(TSD) consiste em um tipo de
alagoanas. Entre os anos de 1956 e
revestimento executado através de
1958, os 78 quilômetros iniciais da
duas aplicações de ligante asfáltico
BR – 101/AL foram executados em
sendo cada uma delas cobertas por
Tratamento Superficial Duplo, mesmo
agregados em quantidades previamente
revestimento que fora usado entre o
estabelecidas muito utilizado em
km 0 e o km 74 da BR – 104/AL, cuja
rodovias com baixo volume de tráfego.
pavimentação teve início em 1972.
Segundo Leite (1964), até o ano
Tem-se ainda mais 11,6 km da BR –
de 1953, 80% da área pavimentada
110/AL (km 0 a km 11,6), 226,4 km
sob conservação do antigo DNER
da BR – 316/AL (km 49 ao km 275,4),
era constituída por macadame de
pavimentadas em TSD entre 1955 e
penetração. Destacou, ainda, que
1986.
o uso de Tratamento Superficial
Em termo de normativos
deveria continuar como tendência em
nacionais, O Departamento Nacional
rodovias de pequeno tráfego, visto
de Infraestrutura de Transporte (DNIT)
que, conforme relato do autor, “há
tem na Especificação de Serviço
pressa em pavimentar por todo o país”
(ES) 147/2012 – Pavimentação
e “o público reclama cada vez mais
Asfáltica – Tratamento Superficial
insistentemente esse melhoramento”.
Duplo – Especificação de Serviço,
o seu principal documento a ser seguido para a execução
reciclagem de base, ou reconstrução, com situações de
de Tratamento Superficial Duplo. A ES apresenta de forma
deflexões elevadas, neste contexto como um revestimento
detalhada todos os ensaios que devem ser realizados tanto
de primeira etapa, devendo o CBUQ ser aplicado numa
nos ligantes, quanto nos agregados a serem utilizado no TSD,
segunda etapa com uma defasagem de tempo em que se
bem como, as respectivas características mínimas a serem
verifique a consolidação e acomodação da nova estrutura.
atendidas por estes. Contudo, no que concerne o estabelecimento das taxas
A Especificação de Serviço DNIT – ES 147/12 tem por objetivo estabelecer a sistemática a ser empregada
a serem utilizadas tanto de ligantes como de agregados, a
na execução de revestimento asfáltico do tipo Tratamento
ES 147/12 não apresenta procedimentos objetivos para suas
Superficial Duplo. No item 5 – Condições Específicas –,
determinações, apresentando apenas uma tabela com faixas a
são apresentados inicialmente, os materiais que devem
serem atendidas.
constituir o TSD, ligante asfáltico e o agregado mineral.
Frente a este tema, a literatura apresenta diversas
No que se refere ao ligante asfáltico, este pode ser
críticas a ES 147/12, cita-se como exemplo as conclusões
Cimento Asfáltico CAP -150/200 ou Emulsões Asfálticas –
Silva (2018), nas quais relata que “A precariedade de
RR-2C. E, os agregados, estes podem ser pedra, cascalho
informações é ainda mais evidente na especificação do
ou seixo rolado, britados. Atendendo, desta forma, as
DNIT, que sugere apenas taxas de aplicação dos materiais,
condições especificas de Desgaste Los Angeles, Índice de
sem nenhum critério de escolha específico.” O autor mostra
forma superior, durabilidade, granulometria do agregado
ainda que as taxas de agregados propostas pela especificação
(DNER-ME – 083/98), obedecendo a 1° Camada a faixa
do DNIT são excessivas, mesmo que se selecione os limites
A, e a 2° a B ou a C. Quanto as Taxas de Aplicação e de
mínimos.
Espalhamento, a Especificação de Serviço estabelece que:
O ciclo de vida de um revestimento em Tratamento
as quantidades ou taxas de aplicação de ligante asfáltico
Superficial Duplo está diretamente ligado a necessidade de
e de espalhamento de agregados devem ser fixadas no
se obter um ponto exímio na proporção ligante/agregado de
projeto e ajustadas no campo; as quantidades de ligante
forma e evitar desprendimentos de agregados ou exsudação
asfáltico a serem empregadas na 1ª e na 2ª aplicação
do ligante. Assim, o objetivo do presente trabalho é verificar
devem ser definidas no projeto; e, quando for empregado
o estado da arte do Tratamento Superficial Duplo frente
agregado poroso deve ser considerada a sua porosidade na
ao Manuais e Especificações de Serviço do Departamento
fixação da taxa de aplicação do ligante asfáltico.
Nacional de Infraestrutura de Transporte e apresentar
Por fim, a ES 147/12 faz uma recomendação das
sugestões de atualização para estes, tendo por finalidade a
taxas de aplicação de agregados convencionais e de
definição das taxas de ligantes asfálticos e de agregados de
ligantes asfálticos, variando a aplicação de ligante entre
forma objetiva.
1,2 l/m² a 1,8 l/m² e de agregado entre 20 kg/m² a 25 kg/ m² na primeira camada e aplicação de ligante entre 0,8 l/
2 O ESTADO DA ARTE E OS NORMATIVOS DO DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRURA DE TRANSPORTE
m² a 1,2 l/m² e de agregado entre 10 kg/m² a 12 kg/m² para a segunda camada. A obra Tratamento Superficiais Betuminosos: noções gerais e métodos de dosagem, de Leite (1964), é o primeiro documento técnico a condensar diversos
O DNIT apresenta através dos seus Manuais de
princípios fundamentais para a execução de Tratamentos
Pavimentação e Restauração o TSD como solução tanto de
Superficiais Duplo, apresentando procedimentos
construção, quanto de reconstrução e restauração. O método
construtivos, de controle de materiais e de dosagens
de dimensionamento do DNER indica o TSD para tráfegos
teóricas, são eles: Hanson, Tagle e Podestá, de Lovering
que gerem um Número N menor ou igual a 106. Por sua vez,
e o do Departamento da Califórnia. Os critérios são
a IS N° 06/2016, que trata dos procedimentos do principal
mencionados e considerados por diversos autores, como
programa de restauração da autarquia, indica o supracitado
por exemplo, Pereira (2013), Vasconcelos (2013), Silva
tratamento como solução para Tráfegos com VMD até 2000,
(2018), Pinto (2019), dentre outros.
preferencialmente com polímero. O TSD, com ou sem polímero, a depender do tráfego, é utilizado também para situações em que ocorra
Quanto ao controle tecnológico dos ligantes asfálticos, de fato, tem-se nas já citadas especificações do DNIT as principais referências. Entretanto, considerações
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complementares são realizadas
artigos
Definidos esses diâmetros, diversos
entre as especificações do DNIT
na literatura, sendo possível citar o
autores recomendam que seja atendido
frente a literatura com resultados
recomendado por Larsen (1985) quanto
uma correlação entre eles, em geral: que
práticos, optou-se aqui por se
a influência do clima na seleção do
D seja aproximadamente o dobro de d (o
analisar uma obra de pavimentação
ligante asfáltico. Este considera que em
que garante uma melhor uniformidade
com 47,76 km de extensão da BR –
temperaturas de até 32° C recomenda-se
na camada – diferente do especificado
316/AL, sendo a análise aqui tratada
o uso de RR-1C, e em temperatura de
pela ES 147/12), que institui o D da
realizada em 12,56 km deste trecho,
até 36 °C o uso de RR-2C. A temperatura
segunda camada seja aproximadamente
cuja pavimentação foi iniciada e
da regional influenciará diretamente
igual ao d da primeira camada. É
concluída no ano de 2017.
na cura da emulsão asfáltica e deverá,
consenso na literatura que quanto maior
obrigatoriamente, ser observada antes
o diâmetro do agregado maior será a
construído na BR – 316/
da liberação ao tráfego, visto que em
resistência da camada de rolamento ao
AL apresentou as seguintes
regiões de clima frio e úmido a cura
tráfego, entretanto, maior será também
características: Revestimento em
pode levar alguns dias, por outro lado,
o risco de rejeição, por outro lado,
TSD; camada de base estabilizada
regiões quentes a cura ocorrerá de forma
menores agregados aumentam o risco de
granulometricamente (espessura de
bastante rápida.
exsudação. Neste contexto, Lee e Kim
22cm);
Outro fator importante é que a
(2009) definiram o conceito do PUC que
O pavimento que fora
Camada de sub-base estabilizada
emulsão apresenta característica de
está relacionado com a importância da
granulometricamente (espessura
viscosidade inicial distinta do Cimento
uniformidade dos agregados, que viria a
22cm); Subleito: CBR projeto igual
Asfáltico de Petróleo (CAP), o que pode
ser introduzido por Silva (2016) e Silva
a 10%.
causar maiores perdas na primeira
(2018) no contexto nacional.
aplicação de emulsão, por outro lado, origina uma maior penetração no segundo banho. Assim, objetivando compensar, a
3 ESTUDO DO CASO DA CONSTRUÇÃO - BR – 316/AL
literatura comenta que a taxa de ligante total, quando usado emulsão asfáltica,
Por se tratar de um empreendimento do DNIT, a seleção dos materiais utilizados atendeu as recomendações constantes na ES 147/12, a seguir, a tabela 01
A fim de realizar um comparativo
sintetiza os principais parâmetros.
seja dividida na proporção de 40% no primeiro banho, e 60% no segundo banho. Por fim, ainda quanto aos ligantes asfálticos, a literatura é unanime quanto aos benefícios de se realizar um terceiro banho, comumente chamado de banho diluído. Este pode ser retirado em quantidade pré-estabelecida do 2° banho e diluído em igual proporção em água. A literatura faz importantes considerações quanto ao tamanho dos agregados, que podem complementar o exposto pela ES 147/12. Uma definição importante é o Diâmetro Máximo (D – abertura da malha da menor peneira que passa no mínimo 95%), e mínimo (d – abertura da malha da maior peneira que passa no máximo 5%) de um agregado e o Dx% (abertura da malha da peneira correspondente a uma porcentagem passando de X%).
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Tabela 01 – Análise dos agregados frente a ES 147/12.
Utilizou-se emulsão asfáltica do tipo RR-2C como ligante
Tabela 03 – Ilustração avaliação superficial km 39.
asfáltico, aplicando-se banho diluído. A fim de nortear o serviço a ser executado, optou-se, inicialmente, pela dosagem pelo Método Califórnia – os resultados podem ser vistos na tabela 04, contudo, as taxas foram totalmente ajustadas para a realidade de campo, recomendação que também é feita pela ES 147/12. Assim, na tabela 02, observam-se as taxas reais praticadas no segmento, com seus respectivos controles estatísticos. Tabela 02 – Taxas constatadas em campo conforme DNER PRO 277/97.
4 COMPARATIVO BR – 316/AL FRENTE À LITERATURA Apesar da ES 147/12 estabelecer uma tolerância na
Diante do sucesso relatado, optou-se por comparar
execução de ±0,2 l/m² na taxa de ligante, e de ±1,5 kg/m²
as taxas executadas frente aos principais métodos de
na taxa de agregado, é válido destacar que a necessidade de
dosagem da literatura, objetivando verificar qual método
ajuste em campo impossibilita a existência de um valor fixo a
levaria a taxas próximas a efetivamente aplicada.
ser considerado como limite, visto que, para o caso analisado,
Verificou-se os seguintes métodos: Califória, Linckenheyl,
o Método Califórnia foi utilizado como indicativo inicial.
Lovering, Aproximado e Tagle e Podestá – todos podem
O ajuste realizado em campo, visou distribuir os
ser consultados detalhadamente em Pinto (2019). Em
agregados de forma a não haver sobreposição e nem vazio
virtude das particularidades existentes na definição das
entre eles, chegando-se a uma taxa média de agregado de
proporcionalidades entre as taxas de cada camada do TSD,
15,65 kg/m² para a primeira camada, e 9,44 kg/m² para a
o comparativo foi realizado através das taxas totais, tanto de
segunda. Tais taxas não atendem as faixas recomendadas
ligante quanto de agregado, conforme resultados mostrados
pela Especificação de Serviço, contudo, destaca-se que a
na tabela 04.
tentativa inicial de utilização destas recomendações levou a uma grande rejeição de agregados.
Tabela 04 – Dosagem TSD por diferentes métodos.
Após dois anos de o segmento posto em operação, foi efetuado levantamento fotográfico de alta resolução, com espaçamento de 1km, tendo como objetivo a verificação de pontos com ocorrência de desprendimento de agregados ou exsudação no revestimento. Observando regiões através de uma malha padronizada (0,5m x 0,5m), foi realizada
Analisando os resultados frente aos obtidos em campo
avaliação quanto a existência de falhas superficiais, conforme
para a BR – 316/AL, nota-se uma grande discrepância
exemplificado no km 39, mostrado na tabela 03.
entre as taxas de agregados aplicada e as taxas obtidas por
Na análise realizada não foram identificadas falhas
todos os métodos. Tal divergência é justificada pelo fato da
que pudessem comprometer a superfície do pavimento.
ES 147/12 permitir a utilização de faixas granulométricas
A qualidade do segmento pode ser constatada do Índice
amplas, enquanto, a maioria dos métodos da literatura
de Condição da Manutenção (ICM, índice elaborado pelo
possuem como premissa para concepção de suas equações
DNIT que mede a qualidade de suas rodovias) que em abril
a uniformidade entre o diâmetro das partículas em cada
de 2020, ou seja, 3 anos após o início da execução do
camada, e que, conceitualmente, estes estabelecem
segmento, classificou o segmento como BOM – conceito
uma correção da taxa de agregado com as dimensões dos
máximo –, em sua totalidade, inexistindo panelas no trecho,
agregados, sendo, entretanto, correlações distintas em cada
patologia que seria consequência da rejeição de agregados,
um dos métodos – mais detalhes podem ser consultados em
nem exsudação.
Pinto (2019).
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A experiência com a execução, frente ao comparativo supracitado, indica que o estabelecimento da taxa de
10% em virtude de possíveis perdas e variações no espalhamento. Assim:
agregado em campo, buscando não existir vazio nem
Equação 1
sobreposição entre eles é o caminho ideal para se atingir a taxa ótima, evitando o desperdício de agregado. Tal procedimento pode ser aproximado em laboratório, conforme
artigos
já é tratado pela literatura, através da utilização de bandeja
Em que, Tag é a taxa de agregado para uma dada cada em l/m² e Tmx é a tamanho média de uma camada x em mm. f)
Adaptando as conclusões de Hanson (1934) e Lee e
com dimensões pré-definidas, sugere-se aqui a caixa
Kim (2009), admite-se que o agregado será fixado quando o
dosadora proposta por Vaniscotter e Duff (1978), 80 cm x 25
ligante ocupar 70% da espessura compactada, tal espessura
cm x 4 cm.
é estimada pelo primeiro como sendo a altura do diâmetro
Quanto a definição da taxa de ligante, estas podem ser calculadas a partir das dimensões dos agregados, buscando
mínimo, desse modo, conforme consideração constante no item 2, tem-se:
que o ligante atinja uma altura suficiente de modo que ele
Equação 2
seja fixado (evitando segregação), mas em uma quantidade que não cubra o agregado, o que pode causar exsudação.
Equação 3
Contudo, é fundamental a consideração da variação granulométrica de campo para obtenção de um diâmetro médio, uma alternativa
Em que, Tlg é a taxa de ligante em (l/m²), dx é o
para isto é o cálculo do tamanho médio dos agregados através
diâmetro mínimo de uma camada x em mm e Tmx é a
da média ponderada dos percentuais passantes frente as
tamanho média de uma camada x em mm.
aberturas médias das peneiras.
5 PROPOSTA DE MÉTODO DE DOSAGEM A presente proposta é dividida em etapas, sendo estas detalhadas a seguir:
Sugere-se que a taxa final obtida seja incrementada conforme proposto pelo Método Califórnia através de um fator K, o qual é numericamente igual a 0 para superfícies ricas, 0,33 para superfícies normal, 0,5 para superfícies pobres. Assim,
a) Selecionar os materiais atendendo ao item 5.1 ES Equação 4
147/12, com exceção do item 5.1.4. b) Calcular os diâmetros máximos (D) e mínimos (d) de cada camada (Diâmetro Máximo é a abertura da malha da menor peneira que passa no mínimo 95% e Diâmetro Mínimo é abertura da malha da maior peneira que passa
Em que, Tt é a taxa total de ligante em l/m².
no máximo 5%). Recomenda-se que o Diâmetro Máximo da
Destaca-se que o procedimento leva a taxa de CAP, de
segunda camada seja igual ou superior ao Diâmetro Mínimo
modo que a taxa de emulsão deve ser calculada aplicando o
da primeira camada.
% de resíduo de CAP da emulsão utilizada.
c) Calcular os tamanhos médios das curvas granulométricas de cada camada através da soma dos
Equação 5
materiais retido em cada intervalo de faixa granulométrica anteriormente multiplicado pela média das aberturas desse intervalo (procedimento exemplificado na tabela 06).
Quando aplicado CAP, pode-se utilizar as taxas de
d) Definir a taxa de agregado como sendo a
ligante conforme obtido para cada camada separadamente.
quantidade de deste necessária para preencher sem vazios
Quando utilizado emulsão, em virtude da viscosidade inicial,
ou sobreposição a superfície uma bandeja com dimensões
que pode causar maiores perdas na primeira aplicação, a
pré-definidas - Sugere- se a caixa dosadora proposta por
taxa de ligante total, será dividida na proporção de 40% no
Vaniscotter e Duff (1978), 80 cm x 25 cm x 4 cm.
primeiro banho, e 60% no segundo banho. Sugere-se que
e) Para o caso da necessidade de uma taxa de
50
seja executado um terceiro banho do qual será retirado 20%
agregado teórica, como por exemplo para elaboração de
do ligante do segundo banho e diluído na mesma proporção
orçamentos, a taxa de agregado será estimada através do
em água. Assim, em síntese, a dosagem de um tratamento
tamanho médio calculada no item anterior, acrescentando
superficial duplo é estabelecida conforme tabela 05.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Tabela 05 – Resumo das equações estabelecidas.
6 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA PROPOSTA
A taxa de agregado a ser utilizada deve ser estabelecida através da utilização de bandeja dosadora.
Exemplificando a propostas apresentada a seguir será
No caso de estimativas, como para orçamentos, por
realizada sua aplicação considerando os dados obtidos para os
exemplo, pode-se calcular a Taxa de
materiais utilizados na BR – 316/AL.
então, atendido que o Diâmetro máximo da segunda camada é
agregado teórica conforme equação 1: Para a primeira l camada, Tag1o = 15,04 , ou, Tag1o = 21,53 Kg e, para a m2 m2 Kg segunda camada, Tag 2o = 7,497 l/m2, ou Tqq2o =10,42 2 m Quanto a taxa de ligante, assumindo a aplicada em
superior ao diâmetro mínimo da primeira.
superfície rica, tem-se:
Calcula-se os parâmetros “D“ e “d” para primeira camada, respectivamente, 18,78 mm e 11,64 mm, e para a segunda camada, respectivamente 10,03 mm e 2,58 mm. Tem-se,
Calcula-se o Tamanho médio dos agregados, para primeira camada, sendo apresentado na tabela 06 os cálculos realizados, para os quais se verificou que Tm
1o Camada
= 15,04 mm.
Com o mesmo procedimento, para a segunda camada se verificou que Tm
2o Camada
= 7,497 mm.
Tt = 0,07 x (Tm1o
Camada
+ Tm
2o Camada
) + k = 1,58
l
logo,
m2
assumindo a utilização de emulsão RR – 2C, tem-se l Tt = 1,58 m2 = 2,36 l 0,67 m2
Tabela 06 – Calculo Tamanho médio agregados.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
51
Assim, para o 1° banho, tem-se: T1o
= 0,4 x 2,36 = 0,95 l para o segundo banho Banho m
T2o
= 0,4 x 2,36 = 0,95 l e para o terceiro banho Banho m
T3o
2
estabelecimento de forma objetiva de taxas alvos, podendo sempre essas taxas serem adaptadas para a realidade de campo. Desta forma, concluiu-se que a definição da taxa de
2
= 0,2 x 2,36 = 0,475 l diluído em uma igual Banho m2
proporção de água. Observa-se que com as características dos agregados utilizados na BR – 316/AL as taxas de ligantes obtidas na
artigos
que, previamente as atividades de campo, seja possível o
agregado através do método experimental da bandeja é a proposta que melhor se adequa a realidade de campo, podendo ser calculada através de equações para elaboração de orçamentos. Por sua vez, o cálculo das taxas de ligante a partir
presente proposta foram muito próximas da aplicada no
das teorias constantes na literatura somada a utilização
mesmo segmento.
da definição de tamanho médio com uma ponderação em relação a cada faixa da curva granulométrica incluiu as variações granulométricas aceitas pela ES – 147/12 na
7 CONCLUSÕES
Diversas são as propostas da literatura quanto ao
proposta apresentada.
REFERÊNCIAS
estabelecimento de taxas teóricas de agregados e ligantes para a execução de um tratamento superficial duplo. Quanto ao DNIT, tem-se na ES - 147/12 o principal normativo nacional, contudo, foi verificado que este normativo vai de encontro a literatura em alguns aspectos. Assim, apresentou-se uma proposta que consolidou as recomendações da literatura, levando em consideração a variação granulométrica proposta pela ES 147/12, de modo
52
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DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGENS. DNER ME 083/98 Agregados - análise granulométrica. Rio de Janeiro, 1998. DNER ME 277/97 Metodologia de Controle Estatístico. Rio de Janeiro, 1998. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT ES 147/2012 Pavimentação Asfáltica – Tratamento Superficial Duplo – Especificação de Serviço. Rio de Janeiro, 2012. . DNIT IS 06/2016 Estabelece os procedimentos para elaboração de projetos do Programa de Contratos de Recuperação e Manutenção Rodoviária – CREMA. Brasília, 2016 . Manual De Pavimentação, IPR. Publi. 719, Rio de Janeiro, 2006.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
53
artigos
Procedimento para verificação da repetividade e exatidão de um perfilômetro inercial a laser
A condição funcional de um pavimento pode ser representada, entre outros fatores, pela irregularidade longitudinal medida na superfície. Em vista disso, a quantificação dos indicadores de irregularidade é prática corriqueira para verificação da qualidade dos serviços executivos e para identificação da condição de superfície do pavimento ao longo da vida útil da estrutura. Dentre os sistemas de medição utilizados para avaliar as condições do pavimento em termos de irregularidade, destaca-se a crescente aplicação dos perfilômetros inerciais a laser, devido à capacidade produtiva e versatilidade operacional destes equipamentos, tanto para obtenção do perfil longitudinal quanto do perfil transversal (que possibilita a determinação dos afundamentos em trilha de roda). No intuito de avaliar a confiabilidade dos dados quantificados pelo referido equipamento, o presente estudo tem como objetivo verificar a exatidão e a repetitividade dos dados levantados com o perfilômetro inercial do Grupo de Estudos e Pesquisas em Pavimentação e Segurança Viária (GEPPASV) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Para este fim, foram efetuados protocolos de verificação de repetitividade e exatidão do equipamento, com velocidades distintas e comparação dos resultados com aqueles obtidos com sistema de referência (nível e mira, para irregularidade, e treliça metálica, para o afundamento em trilha de roda). Com base nos procedimentos adotados, pode-se afirmar que, independente da velocidade de aquisição dos dados, o Perfilômetro do GEPPASV/UFSM exibiu exatidão e repetitividade satisfatória nos dados quantificados de irregularidade longitudinal (nas escalas IRI e QI) e afundamento em trilha de roda (ATR).
1 INTRODUÇÃO
medidores da resposta do veículo às distorções da superfície e os equipamentos medidores de perfil. Sayers e Karamilhas (1998) definem os perfis de um
A irregularidade longitudinal medida na superfície é um
ao longo de uma linha imaginária. Os dados de irregularidade
funcionalidade de uma estrutura de pavimento rodoviário.
gerados por um perfil longitudinal tem como principais fins:
Kerali (2001) afirma que condições inadequadas de
visualizar a condição de segurança de rolamento e drenagem
trafegabilidade rodoviária, acarretadas pelas irregularidades
superficial; monitorar e compor um banco de dados de
elevadas, afetam os custos operacionais dos usuários com os
gerência de pavimentos; definir prioridades de restaurações,
veículos, o tempo
sejam corretivas ou preventivas, considerando questões
de viagem (tanto para passageiros quanto para carga),
orçamentárias; auxiliar na escolha do tipo de intervenção;
aumentam a incidência de acidentes rodoviários (perda de
servir de parâmetro contratual em obras de restauração,
vidas, danos aos usuários da rodovia, danos a veículos) e os
construção ou concessão de pavimentos, permitindo
níveis de emissões de gases poluentes.
bonificações ou multas conforme parâmetro fiscalizatório
Dentro os instrumentos de medição da irregularidade longitudinal no pavimento, destacam-se os sistemas
54
pavimento como uma fatia da superfície da rodovia, tomada
dos principais parâmetros de avaliação das condições de
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
(Nair e Hudson, 1986; Ritcher, 1998, Hall et al., 2002; Karamilhas, 2005; Barella, 2008).
Lucas Dotto Bueno
Engenheiro Civil -UFSM
Pablo Menezes Vestena Engenheiro Civil - UFSM
Débora Raquel Pavi
Engenheira Civil - PROSUL
Deividi da Silva Pereira Professor UFSM
Luciano Pivoto Specht Professor UFSM
Eduardo Londero Druzian
Engenheiro Agrônomo - UFSM
Fernando Dekeper Boeira Engenheiro Civil - UFSM
Cléber Faccin – Engenheiro Civil
Secretaria de Obras do Estado do RS
Fernando Luiz Zucchi
Engenheiro Civil – UFSM
Devido a sua lentidão, levantamentos com nível e
Apesar da uniformidade matemática dos indicadores,
mira ou Dipstick são empregados para calibração de
Hajek et al. (1998) admitem que os sistemas de medição
outros instrumentos de medida de irregularidade, com
podem produzir valores distintos de irregularidade. Dessa
maior rendimento, tais como os perfilômetros inerciais,
forma, acredita-se importante a realização de calibrações e
recentemente difundidos no meio técnico.
aferições recorrentes em equipamentos desta categoria, uma
O primeiro perfilômetro inercial utilizado para determinar,
vez que a variação de medidas oriundas de equipamentos
em velocidade operacional, o perfil de uma rodovia foi
com este sistema de medição, inclusive do mesmo fabricante,
concebido no laboratório da General Motors Research (GMR),
já vem sendo percebidas no meio prático. Tratando-se
na década de 1960 (Sayers e Karamilhas, 1996). Nos
da parte conceitual, entende-se repetitividade como a
Estados Unidos da América, nas décadas de 1980 e 1990,
capacidade do equipamento em reproduzir resultados iguais,
os instrumentos de perfil baseados no design do GMR se
quando coletados em situações análogas, no mesmo local,
tornaram ferramentas usuais para medir a irregularidade
e por exatidão, a capacidade do equipamento em reproduzir
longitudinal de pavimentos (Papagiannakis e Masad,
resultados similares a outro sistema de medição, dado como
2008). De acordo com Barella (2008), no Brasil, a primeira
referência.
operacionalização de perfilômetros inerciais ocorreu no ano
Para Perera (2017), a repetitividade dos perfilômetros
de 2003, na Rodovia dos Bandeirantes (São Paulo/SP),
pode ser avaliada computando-se o desvio padrão ou
onde foram medidos os perfis longitudinais das obras de
coeficiente de variação dos valores de IRI obtidos ao longo
artes especiais para cálculo de irregularidade em pequenos
da trilha de roda em repetições de levantamentos de um
intervalos de espaço.
segmento. Ainda segundo o autor, a exatidão é avaliada
Nacionalmente, a escala padrão de irregularidade adotada
computando-se a média do valor de IRI do segmento para
pelos documentos normativos é o Quociente de Irregularidade
repetidos levantamentos comparados ao valor de IRI do perfil
(QI), expresso em contagens/km. No cenário internacional, na
de referência.
década de 1990, após a publicação dos relatórios técnicos
Neste contexto, o presente trabalho busca relatar a
de Sayers et al. (1986a e 1986b), os órgãos responsáveis
instalação e operacionalização do sistema de medição de
pela regulamentação rodoviária iniciaram a transição para o
irregularidade longitudinal e afundamento de trilha de
International Roughness Index (IRI) partindo dos conceitos
roda com o perfilômetro inercial laser adquirido pelo Grupo
desenvolvidos na World Bank International Road Roughness
de Estudos e Pesquisas em Pavimentação e Segurança
Experiment (IRRE). O IRI, expresso em m/km, embora
Viária (GEPPASV) da Universidade Federal de Santa Maria
bastante difundido e utilizado, não é normatizado no país,
(UFSM), bem como verificar a repetitividade e exatidão
ainda que mencionado diversas vezes por documentos oficiais
do equipamento mediante comparação com um perfil de
do DNIT (DNIT, 2006; DNIT, 2011).
referência determinado com procedimento nível e mira. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
55
2 CARACTERÍSTICAS E MONTAGEM DO PERFILÔMETRO INERCIAL O perfilômetro inercial utilizado neste trabalho possui cinco sensores tipo single-spot laser, que operam com taxa de aquisição de dados de aproximadamente 4.000 medidas/ segundo, a uma velocidade operacional mínima de 30 km/h. Acelerômetros adjacente aos sensores estabelecem a posição relativa do veículo ao plano de referência, compensando
artigos
os movimentos verticais do automóvel por um processo de cálculo de dupla integração. Complementam o sistema de medição um odômetro de precisão com dispositivo de fixação e um GPS para gravação do posicionamento do veículo durante as medições, cujos sinais são integrados com os módulos laser responsáveis pela aquisição do perfil. O processamento dos dados é realizado através de software elaborado pela fabricante do equipamento, seguindo a base de cálculo determinada pela ASTM E1926/08 (ASTM, 2008), conforme as seguintes etapas: a) Pré-processamento com filtro de média móvel a cada 150mm, com exclusão dos picos 25% mais distantes em relação a referida média, visando eliminar o efeito da textura da superfície do pavimento nas medidas destinadas ao cálculo dos índices de irregularidade; b) Intervalo de 250mm para determinação de pontos médios adotados na rotina de cálculo;
Figura 1 - Montagem e fixação do suporte para barra laser
c) Processamento de resultados referentes à irregularidade e afundamento em trilha de roda em trechos de
devem ser calculadas por meio de pelo menos dez medições,
no mínimo 10m.
não fazendo distinção entre velocidades. Fica estabelecido
Após a aquisição do módulo laser, foram necessárias
que a diferença da média para os resultados obtidos com o
algumas adaptações para operacionalização do equipamento
instrumento de referência não deve ultrapassar 5% (ALDOT,
para aquisição dos dados. Desta forma, foi adaptado um
2015) ou 0,095 m/km (DOTD, 2017; TXDOT, 2018). Para
suporte para fixação da barra guia do equipamento no veículo
os limites de repetitividade, os departamentos estabelecem
do GEPPASV/UFSM. A Figura 1 exibe o suporte desenvolvido
um máximo de 0,047 m/km no desvio padrão amostral para a
e a peça instalada no veículo.
média de dez repetições.
3 VALIDAÇÃO PARA IRREGULARIDADE LONGITUDINAL
equipamento seguiu recomendações de Barella (2008) e
Para este trabalho, o processo de validação do das normativas americanas ASTM E950 (ASTM, 2009) e AASHTO R 56/14 (AASHTO, 2014), com algumas adaptações indicadas em detalhes em Bueno (2019). Foram Alguns departamentos estaduais americanos estabelecem limites máximos para verificação da exatidão
baixa irregularidade (QI entre 5 e 25 contagens/km) e outra
entre perfilômetros inerciais e instrumentos de referência
de média irregularidade (QI entre 30 e 50 contagens/km).
e da repetitividade das medidas determinadas pelo mesmo
56
selecionadas duas pistas de 151 metros de extensão, uma de
Previamente ao levantamento com o perfilômetro inercial,
equipamento, baseados na normativa AASHTO PP 49/03,
os perfis longitudinais de referência foram levantados
atualmente descontinuada e incorporada na AASHTO
mediante processo de nível e mira (Figura 2), com aferições
R 56/14 (AASHTO, 2014). Os resultados médios de
em intervalos de 250mm, conforme preconizado na normativa
irregularidade no trecho, determinados pelo perfilômetro,
DNER-ES 173/86 (DNER, 1986). Então, os dados foram
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 2 - Levantamento do perfil de referência com nível e mira
convertidos para escalas QI e IRI, aplicando-se o processo
70 km/h. Estas velocidades foram escolhidas seguindo as
matemático descrito por Queiroz (1981) e Sayers et al.
recomendações de Barella (2008), o qual sugere a realização
(1986a), respectivamente para os índices supracitados.
de testes de exatidão e repetitividade de perfilômetros com
Posteriormente à determinação dos perfis de referência,
uma velocidade até 15 km/h acima da velocidade mínima
foram efetuadas dez medições com cada um dos sensores
de operação do equipamento (30km/h, para o caso do
do perfilômetro inercial, posicionados em frente aos rodados
perfilômetro inercial da UFSM) e outra velocidade maior
do veículo, visando avaliar a repetitividade e acurácia do
ou igual a 70 km/h. Os resultados foram comparados com
equipamento, exposto na Figura 3.
aqueles fornecidos pelo equipamento de referência (nível e mira), expostos na Tabela 1. TABELA 1 - VERIFICAÇÃO DA EXATIDÃO DAS LEITURAS DO PERFILÔMETRO INCERCIAL
Em termos práticos, interpretando a avaliação de exatidão, o perfilômetro inercial do GEPPASV/UFSM possui boa relação com os valores resultantes do perfil calculado com o procedimento nível e mira. Analisando especificamente o IRI, na Pista 1, a diferença percentual entre o valor obtido com o nível e mira e o dado fornecido pelo perfilômetro foi menor do que 1% para o caso em que a velocidade empregada no levantamento foi de aproximadamente 70km/h. Já para a velocidade inferior (45km/h), a diferença percentual também permanece abaixo de 1%. Na Pista 2, esta relação sobe para aproximadamente 7% nos casos com velocidade de 45 km/h e 5% nas passagens com velocidade aproximada de Figura 3 – Perfilômetro Inercial do GEPPASV/UFSM
70km/h. A avaliação do QI apresentou resultados análogos. Tratando-se da relação entre as médias do equipamento
3.1.
Verificação de exatidão
e perfis de referência (nível e mira), para a Pista 1, esta diferença fica em 0,010 m/km; já na Pista 2, quantifica-se
Para fins de verificação da exatidão do equipamento,
esta diferença média em 0,096 m/km, ultrapassando o limite
foram realizadas cinco medições na velocidade aproximada
apresentado pelos documentos estaduais americanos (DOTD,
de 45km/h e outras cinco determinações a aproximadamente
2017; TXDOT, 2018) em apenas 0,001 m/km, permitindo
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
57
interpretar que a exatidão do perfilômetro, segundo critérios dos referidos documentos, está adequada. Pelos casos avaliados, pode-se interpretar que a pista
251 m. Este segmento tem por fim verificar semestralmente as medidas do perfilômetro inercial, visto que o tráfego existente no local é significativamente reduzido e composto
com melhores condições de trafegabilidade exibiu maiores
apenas por veículos leves. Por se tratar de um pavimento
diferenças percentuais entre os equipamentos empregados na
revestido por concreto asfáltico em um acesso de baixo
sistemática de medição. De todo modo, entende-se que estes
volume de tráfego de veículos comerciais em região interna
números são aceitáveis para aprovar o perfilômetro inercial da
da UFSM, entende-se que as condições estruturais e
UFSM em termos de exatidão
funcionais do local sofreriam poucas modificações do longo
artigos
do tempo. Pela avaliação do Índice de Gravidade Global
3.2.
VERIFICAÇÃO DE REPETITIVIDADE
(IGG), não foram identificadas alterações na superfície deste trecho ao longo do tempo. No período de desenvolvimento deste trabalho, o IGG, determinado pelo PRO 006/2003
No intuito de analisar a repetitividade de medidas obtidas com o perfilômetro inercial, a Tabela 2 exibe os resultados obtidos nas 10 passagens realizadas com o
(DNIT, 2003), oscilou entre 11 e 15, dentro do conceito “ótimo” atribuído pelo documento. Assim, foram efetuadas medições semestrais com
equipamento nas duas pistas adotadas para sua verificação,
o perfilômetro em três períodos sucessivos, buscando
bem como suas médias, desvios padrões e coeficientes de
identificar possíveis alterações significativas nos resultados
variação.
expostos pelo equipamento ao longo do tempo. O
TABELA 2 - VERIFICAÇÃO DA REPETITIVIDADE DAS LEITURAS DO PERFILÔMETRO INERCIAL
procedimento realizado foi análogo ao efetuado nos trechos anteriores, com a repetição de dez levantamentos, cinco com velocidade de 45km/h e cinco com velocidade de 70km/h, aproximadamente. Os resultados estão apresentados na Tabela 3. TABELA 3 - VERIFICAÇÃO SEMESTRAL DAS LEITURAS DAS MEDIDAS DO PERFILÔMETRO INERCIAL
Optou-se novamente por recorrer aos documentos dos departamentos estaduais americanos para avaliação do perfilômetro. Nestes documentos, sugere-se que o desvio padrão da amostra (DP.A) do IRI calculado mediante utilização dos perfis levantados com o perfilômetro inercial
As médias, desvios padrões e coeficientes de variação
deve ser menor do que 0,047 m/km. Este fato ocorre em
das campanhas sumarizam 10 passadas, alterando as
ambas às pistas utilizadas para verificação do equipamento,
velocidades operacionais adotadas. Os desvios padrões
quando analisados os desvios padrões amostrais considerando
gerais da amostra e coeficiente de variação das médias das
o conjunto total de dados (médias das passagens com ambas
irregularidades nas trilhas de roda da esquerda e direita, no
às velocidades empregadas).
decorrer das três campanhas de levantamento, indicam que
Entende-se assim que o equipamento está validado para utilização como quantificador de irregularidade, para os
o equipamento segue a tendência de resultados operacionais verificados na validação inicial.
índices IRI e QI.
3.3.Verificação da consistência
4 VALIDAÇÃO PARA AFUNDAMENTO EM TRILHA DE RODA
Adicionalmente aos testes de repetitividade e exatidão, foi demarcado um terceiro trecho de referência, localizado no Campus da UFSM em Santa Maria/RS, com a extensão de
58
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Paralelamente à aquisição de dados ao longo do perfil longitudinal, o perfilômetro inercial também quantifica
valores no perfil transversal, o que permite a determinação
4.1. Verificação de exatidão
dos afundamentos em trilha de roda no pavimento avaliado. Possibilita-se a determinação deste indicador por meio da
O confronto dos resultados obtidos com os dois
utilização dos cinco módulos laser presentes no perfilômetro
equipamentos, relativos ao ATR médio da faixa, quantificado
inercial, uma vez que os valores medidos nos sensores
nas trilhas da direita e esquerda das seções avaliadas, está
posicionados nas trilhas de roda são comparados com uma
disposto na Figura 5, com dados compilados de 10 em 10
referência do perfil transversal não deformado, conforme
metros, totalizando 674 medidas.
esquematizado na Figura 4.a. Para verificação da pertinência dos resultados de trilha de roda medidos com o perfilômetro inercial, comparou-se os valores obtidos no equipamento automatizado com as determinações utilizando a treliça metálica (Figura 4.b), conforme diretrizes de DNIT PRO 006/2003 (DNIT, 2003). Os resultados da treliça metálica foram compilados pela média de três leituras representando cada intervalo de 10 metros dos segmentos avaliados. Os valores obtidos com o perfilômetro inercial também foram compilados em intervalos de 10 metros. Oito trechos monitorados pela parceria entre UFSM e Rede de Tecnologia em Asfaltos foram empregadas neste estudo, todas dispostas dentro do território da cidade de
Figura 5 - Confronto entre afundamentos medidos com perfilômetro inercial (ATRP) e com treliça (ATRT)
Santa Maria/RS, com extensões variando entre 240 e 280 metros. Maiores detalhes referentes aos segmentos podem ser encontrados em Bueno (2019).
Mediante interpretação dos dados, pode-se dizer que os afundamentos medidos com os dois equipamentos seguem a mesma ordem de grandeza; todavia, apresentem diferença na magnitude dos dados. Haja visto que não há documentos oficiais que abordem aspectos estatísticos mínimos referentes às diferenças entre medidas, foi realizada uma regressão simples, com caráter linear. Mesmo com a diferença absoluta nos dados médios obtidos para a deformação permanente entre os diferentes equipamentos, o valor significativo do coeficiente de determinação (R²=0,869) e o baixo erro padrão de estimativa (1,09 mm) permitem considerar adequados os valores determinados em campo com o perfilômetro inercial. Em termos gerais, salvo exceções, tanto a treliça metálica quanto o perfilômetro inercial identificam adequadamente um segmento com baixa incidência de afundamentos em trilha de roda. Paralelamente, quando a pista exibe proeminentes deformações permanentes nas trilhas de rodagem dos veículos, ambos os equipamentos são capazes de identificar o ocorrido. Por fim, entendem-se como normais as diferenças encontradas entre as medidas, uma vez que o perfilômetro trabalha em caráter dinâmico, com o veículo em movimento, oscilando o exato posicionamento dos sensores no perfil transversal da rodovia. Em contraponto, a treliça é posicionada de maneira estática, em cada ponto de medição.
Figura 4 - Determinação do afundamento em trilha de roda: (a) perfilômetro inercial; (b) treliça metálica
A escala de precisão nas medições também afeta os
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
59
resultados, visto que o perfilômetro utiliza 4.000 medições por segundo, com precisão de 0,1 mm, e o processo manual empregado com a treliça determinou três leituras para cada intervalo, com precisão de 0,5 mm. Mesmo assim, julga-se que estas variações não influenciam na magnitude do resultado final, validando as medidas de ATR quantificadas com o perfilômetro inercial.
artigos
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS A utilização de equipamentos capazes de determinar os perfis longitudinais e transversais do pavimento em velocidades diretrizes das vias exibem relevante vantagem operacional quando comparados aos instrumentos estáticos de referência. Ainda assim, é necessário avaliar a qualidade dos resultados determinados com estes equipamentos, sobretudo nos aspectos de repetitividade e exatidão. A partir dos resultados obtidos em acordo com o delinear metodológico deste trabalho, é possível concluir que o perfilômetro inercial laser do GEPPASV/UFSM se mostrou adequado para medições de irregularidade longitudinal (IRI e QI) e afundamento em trilha de roda (ATR), conforme os testes de verificação de repetitividade e exatidão realizados. Em termos de irregularidade, o sistema de medição se mostrou alinhado com os resultados fornecidos a partir do perfil de referência determinado com o equipamento nível e mira. Ademais, os testes de repetitividade e consistência também exibiram resultados condizentes a partir de sucessivas passadas do equipamento nas localidades de avaliação, em velocidades operacionais. Para os resultados do perfil transversal, em termos de afundamentos em trilha de roda, percebeu-se que o perfilômetro inercial exibiu valores em mesma ordem de grandeza daqueles medidos com a treliça metálica, em oito pistas avaliadas pelo monitoramento da UFSM.
AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à ANP/PETROBRAS, MCTI/CNPQ, CAPES, PROSUL e DNIT pelo apoio às pesquisas do GEPPASV/UFSM.
60
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
REFERÊNCIAS AASHTO (2014). R 56-14. Standard Practice for Certification of Inertial Profiling Systems. American Association of State Highway Transportation Officials, Washington D.C., EUA. Alabama Department of Transportation (2015). ALDOT-448. Evaluating Pavement Profilers. Bureau of Materials and Tests. Montgomery/AL, EUA. ASTM (2008). E 1926/08. Standard Practice for Computing International Roughness Index of Roads from Longitudinal Profile Measurements. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken/PA, EUA. ASTM (2009). E 950/09. Standard Test Method for Measuring the Longitudinal Profile of Traveled Surfaces with an Accelerometer-Established Inertial Profiling Reference. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken/PA, EUA. Barella, R. M. (2008). Contribuição para a Avaliação da Irregularidade Longitudinal de Pavimentos com Perfilômetros Inerciais. 362 p. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo, São Paulo/SP. Bueno, L. D. (2019). Contribuição para a previsão empírico-mecanicista da irregularidade longitudinal e seus desdobramentos econômicos em pavimentos asfálticos. Tese de Doutorado. 370p. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria/RS. DNER (1986). ES 173/86: Método Nível e Mira Para Calibração de Sistemas Medidores de Irregularidade Tipo Resposta. Departamento Nacional de Estradas e Rodagem, Rio de Janeiro/RJ. DNIT (2003). PRO 006/03. Avaliação Objetiva da Superfície de Pavimentos Flexíveis e Semi-Rígidos. Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes. Rio de Janeiro/RJ. DNIT (2006). IPR 720: Manual de Restauração. Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes. Rio de Janeiro/RJ. DNIT (2011). Manual de Gerência de Pavimentos. Publicação IPR 745. Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes. Rio de Janeiro/RJ. Hajek, J. J; Kazmierowski, T. J; Musgrove, G. (1998). A switch to the International Roughness Index. 77th Annual Meeting of the Transportation Research Board. Washington D. C., EUA. Haal, K. T; Correa, C. E; Simpson, A. L. (2002). LTPP Data Analysis: Effectiveness of Maintenance and Rehabilitation Options. 332 p. NCHRP Web Document 47 [Project 2050(3/4)]: Contractor’s Final Report. Washington D. C., EUA. Karamilhas, S. M. (2005). Critical Profilers Accuracy Requirements. 125 p. Report UMTRI-2005-24. University of Michigan University of Michigan Transportation Research Institute (UMTRI), Ann Arbor, MI, EUA. Kerali, H. R (2001). The role of HDM-4 in Road Management. In: First Road Transportation Technology Transfer Conference in Africa. p. 320 – 333. Tanzania. Louisiana Department of Transportation and Development (2017). DOTD TR 644. Method of Test for Determining the Longitudinal Profile Roughness of Traveled Surfaces Using Automated Profilers. Baton Rouge/LA, EUA. Nair, S. K; Hudson, W. R. (1986). Serviceability Prediction from User-Based Evaluations of Pavement Ride Quality. Transportation Research Record 1084. p 66-75. Washington D. C., EUA. Papagiannakis, A. T; Masad, E. A. (2008). Pavement Design and Materials. John Wiley & Sons, New Jersey, NY, EUA. Perera, R. W. (2017). Certification of Inertial Profilers. Airfield and Highway Pavements. DOI: 10.1061/9780784480922.024 Queiroz, C. A. V. (1981). Performance Prediction Models for Pavement Management in Brazil. 317 p. Tese de Doutorado. Faculty of the Graduate School of the University of Texas, Austin/TX, EUA. Ritcher, C. (1998). Reducing Roughness in Rehabilitated Asphalt Concrete (AC) Pavements. Federal Highway Administration (FHWA) Publication RD-98-149. McLean, TX, EUA. Sayers, M. W; Gillespie, T. D; Paterson, W. D. O. (1986a). Guidelines for Conducting and Calibrating Road Roughness Measurements. 96 p. World Bank Technical Paper Number 46. Washington D.C., EUA. Sayers, M. W; Gillespie, T. D; Queiroz, C. A. V. (1986b). The International Road Roughness Experiment - Establishing Correlation and a Calibration Standard for Measurements. 468 p. World Bank Technical Paper Number 45. Washington D. C., EUA. Sayers, M. W; Karamilhas, S. M. (1996). Interpretation of Road Roughness Profile Data. 178 p. Final Report Prepared for Federal Highway Administration Contract DTFH 61-92-C00143. University of Michigan Transportation Research Institute (UMTRI). Ann Arbor, MI, EUA. Sayers, M. W; Karamilhas, S. M. (1998). The Little Book of Profiling - Basic Information about Measuring and Interpreting Road Profiles. 102 p. University of Michigan, Ann Arbour, MI, EUA. Texas Department of Transportation (2018). TxDOT Tex-1001-S. Test Procedure for Operating Inertial Profilers and Evaluating Pavement Profiles. Austin/TX, EUA.
Uma abordagem de ASSET VALUATION na avaliação do impacto da sobrecarga no pavimento Henrique Falck Grimm
Laboratório de Pavimentação (LAPAV/UFRGS)
Lélio Antônio Teixeira Brito
artigos
Laboratório de Pavimentação (LAPAV/UFRGS)
Jorge Augusto Pereira Ceratti
Laboratório de Pavimentação (LAPAV/UFRGS)
Celso Luiz dos Santos Romeiro Júnior
Laboratório de Pavimentação (LAPAV/UFRGS)
Lucas Fraporti Heller
Laboratório de Pavimentação (LAPAV/UFRGS)
Com o intuito de quantificar o impacto do excesso de carga sobre o pavimento, este estudo utilizou dados de pesagens de cerca de 4,7 milhões de eixos de 1,7 milhões de veículos, referentes a todas as aferições obtidas ao longo de um ano em um posto de pesagem de uma importante rodovia do Brasil. Sob uma ótica de asset valuation, ou valorização de ativos, o estudo avaliou três cenários de carregamento (sem sobrecargas, com as tolerâncias permitidas em lei e cenário real), e observou uma redução de 21% da vida útil do pavimento e um aumento de 13% nos custos em termos de valor presente líquido entre o cenário sem sobrecargas – comumente empregado em projetos de pavimentação – e o cenário real observado na balança.
1 INTRODUÇÃO
impacto do excesso de cargas sobre a estrutura. Para isso, foram analisados três cenários distintos de sobrecarga, comparando os resultados obtidos em termos de valor
É fato conhecido de longa data que o excesso de cargas
presente líquido.
observado nas rodovias do Brasil é uma das maiores causas da deterioração prematura dos pavimentos (ALBANO;
2 DADOS UTILIZADOS
LINDAU, 2006), além de contribuir negativamente com o número de acidentes nas estradas. Brito et al. (2013), em
Os dados de pesagem utilizados foram obtidos a partir
seu estudo na BR-290/RS, verificaram que cerca de 10% dos
de uma balança seletiva instalada em um posto de pesagem
veículos comerciais apresentavam sobrecarga em pelo menos
veicular (PPV) de uma importante rodovia federal do Brasil,
um de seus eixos. Buscando quantificar os impactos do
durante todo o ano de 2017. Balanças seletivas costumam
excesso de cargas sobre o pavimento, Romeiro Júnior et al.
operar com tecnologia de pesagem em movimento de baixa
(2020) estimaram os custos de manutenção para diferentes
velocidade (low speed weigh-in-motion – LS-WIM) e têm a
cenários de carregamentos em uma rodovia no Brasil, levando
função de selecionar veículos próximos do limite de infração
em conta o fato de que o dimensionamento de pavimentos no
para serem aferidos na balança punitiva, de maior precisão
país não considera nenhum tipo de sobrecarga na frota, ainda
(BRITO et al., 2013). Embora possam ser consideradas menos
que haja legislação vigente permitindo tolerâncias sobre a
precisas que as balanças estáticas de precisão – ainda que
carga máxima legal (CML) por eixo e referente ao peso bruto
apresentem excelentes resultados quando propriamente
total (PBT) – a saber, 10% de tolerância por eixo e 5% de tolerância sobre o PBT. Utilizando dados reais de pesagem veicular, o presente
instaladas e aferidas –, as balanças seletivas instaladas em postos de pesagem possuem a vantagem de coletarem dados de todos os veículos de carga que passam pela rodovia – ou ao
estudo propõe uma abordagem de asset valuation – também
menos de grande parte da frota –, permitindo uma análise geral
conhecida como valorização de ativos – em relação ao
dos veículos que trafegam pela rodovia, e não limitada àqueles
pavimento, consistindo em quantificar a depreciação
próximos dos limites de infração (ALBANO; LINDAU, 2006).
monetária do ativo ao longo de sua vida útil devido ao
Dado o grande número de dados a serem avaliados (cerca
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
61
de 4,7 milhões de eixos e 1,7 milhões de veículos), todas as métricas apresentadas neste estudo, assim como os cenários que serão definidos a seguir, foram desenvolvidos com o auxílio
tolerância aplicada; b) cenário 02 – limite punitivo, onde todos os eixos acima
de rotinas específicas desenvolvidas no software MATLAB
dos limites para aplicação de multa (eixo+10%, PBT+5%) foram
R2019a. A análise de grandes bancos de dados é complexa e
limitados a tais valores;
exige tempo e atenção, visando validar os dados e corrigir e/ou remover eventuais dados incoerentes. Ao todo, foram analisadas pesagens de 1.688.444 veículos
artigos
limites legais foram limitados ao seu valor legal, sem nenhuma
c)
cenário 03 – real, onde as pesagens de cada eixo foram
mantidas inalteradas, conforme verificadas na balança. O cenário 01 (sem tolerâncias) foi escolhido por representar
comerciais ao longo do ano de 2017, avaliadas em termos de
o cenário para o qual as rodovias são projetadas no Brasil, dado
cada conjunto de eixo. Por representarem uma parcela muito
o entendimento de que há um limite legal em vigência no país
pequena, eixos duplos direcionais (EDD) não foram incluídos
e que as tolerâncias são aplicadas apenas por questões de
na análise. Sendo assim, foram considerados eixos simples de
imprecisão dos equipamentos de pesagem, e não como forma de
rodas simples (ESRS), representando 36,0% do total, eixos
permitir as sobrecargas. O cenário 02, por outro lado, visa avaliar
simples de rodas duplas (ESRD), 27,4%, eixos tandem duplo
o impacto das tolerâncias permitidas, uma vez que eventuais
(ETD), 26,2%, e eixos tandem triplo (ETT), 10,4%, totalizando
erros de leitura das balanças ocorreriam para mais ou para menos
4.696.993 conjuntos de eixos.
e que, em média, os veículos nessa faixa estariam efetivamente
Os espectros de carga observados para cada um dos eixos
sobrecarregados. Por último, o cenário 03 apresenta as cargas
estudados são apresentados na Figura 1, onde as cargas são
reais conforme observadas na rodovia, entendendo-se que, ainda
normalizadas em relação à CML. Observa-se distribuições mais
que veículos com sobrecarga acima das tolerâncias permitidas
concentradas em torno do da CML para o ESRS e ETT, e mais
sejam fiscalizados e devidamente punidos e/ou proibidos de
uniformes para ESRD e ETD. Além disso, nota-se um grande
seguir viagem, eles chegaram até a balança através da rodovia,
número de eixos com carga entre a CML e a tolerância de 10%
conferindo dano adicional ao pavimento. Importante ressaltar
(Carga/CML = 1,10) para todos os eixos – o que parece indicar
que, embora as pesagens reais tenham sido limitadas em um
que a tolerância aplicada sobre as balanças é efetivamente
dado teto para os cenários 01 e 02, todas as cargas abaixo dos
utilizada como uma extensão do limite legal para o transporte
respectivos limites foram mantidas inalteradas. Para os casos
de cargas – e um número considerável, ainda que bem menos
específicos dentro do cenário 02 onde todos os eixos
expressivo, de sobrecargas entre 10% e 40% acima do limite
estavam dentro da tolerância de 10%, mas o PBT do veículo
legal.
superou os 5%, a carga excedente foi removida de acordo com a seguinte ordem de prioridade: (i) ETT, (ii) ETD, (iii) ESRD, (iv) ESRS.
3.1.
Fator de Veículo Representativo da Frota
Para cada um dos cenários avaliados, foram calculados os fatores de equivalência de carga, FC, de todos os eixos observados, de acordo com as equações propostas pelo Corpo de Engenheiros do Exército Americano (U.S. Army Corps of Engineers – USACE), conforme descritos no Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (BRASIL, 2006). Tais Figura 1 - Espectros de carga observados na balança para cada tipo de eixo
3 METODOLOGIA
fatores buscam converter o dano de diferentes tipos de eixos e carregamento em um dano equivalente, em termos de deformação permanente, de um eixo padrão de 8,2 t. Os FC calculados para cada um dos eixos observados foram então somados e divididos pelo número total de veículos pesados,
A partir do banco de dados analisado, e de modo a avaliar o impacto da sobrecarga sobre o pavimento, foram propostos três
da frota, FVc, apresentado na Tabela 1 para cada um dos
cenários de carregamento para a frota:
três cenários estudados. Quando multiplicados pelo volume
a)
62
de modo a se obter um fator de veículo comercial médio
cenário 01 – CML+0%, onde todos os eixos acima dos
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
de tráfego comercial (VDMc), tais fatores resultam em um
número N – número equivalente de passagens de um eixo
Os resultados indicam uma redução na vida útil do pavimento em relação aos 10 anos de projeto, retratados pelo
padrão de 8,2 t. TABELA 1 - FATORES DE VEÍCULO COMERCIAL OBTIDOS PARA CADA CENÁRIO ESTUDADO
cenário 01 (CML+0%). Um mesmo número Nd seria alcançado em 9,1 anos no cenário 02 (limite punitivo) e em 7,9 anos no cenário real, perfazendo uma redução de 9% e 21% da vida útil do pavimento em relação à vida de projeto, respectivamente.
3.3. 3.2.
Evolução do Número N
A partir dos fatores de veículo calculados, buscou-se
Dimensionamento de uma Estrutura Tipo
Com o intuito de estimar os custos envolvidos nessa redução da vida útil, foi dimensionada uma estrutura de pavimento que atendesse ao Nd = 9,88×107 através do método do DNER,
estimar a evolução do número N ao longo de 10 anos. Para
desenvolvido pelo prof. Murillo Lopes de Souza (SOUZA, 1981).
isso, adotou-se um volume diário médio de veículos comerciais,
Supondo um Índice de Suporte Califórnia (California Bearing
VDMc, de 4.500 por sentido – próximo ao tráfego diário médio
Ratio – CBR) de 20% para a sub-base, de 10% para o reforço
observado na balança – e uma taxa de crescimento anual, g, de
e de 5% para o subleito, chegou-se ao pavimento da Figura 4,
2,50%. Com isso, o número N acumulado até um dado ano, n,
utilizado como estrutura tipo neste estudo.
pode ser calculado através da seguinte equação, onde FR é um fator regional, adotado como 1,0. n Nacum,n = 365 . VDMc . 1 – (1+g) . FR
1 – (1+g) Os resultados obtidos ano a ano são apresentados na Figura 2. Assumindo que o N de projeto, Nd, é aquele referente ao cenário 01 (CML+0%) – nesse caso, 9,88×107
Figura 4 – Estrutura tipo de pavimento utilizada
– podemos analisar os mesmos resultados em termos do consumo de Nd (Figura 3), onde um consumo de 100% indicaria que o pavimento chegou ao fim de sua vida esperada de projeto.
3.4.
Estimativa de Custos
Com base no referencial de preços do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Rio Grande do Sul (DAER/RS, 2019) com data base de maio/2019 – sem desoneração – foram calculados, de forma simplificada, os custos de execução por quilômetro do pavimento tipo dimensionado. Para tal, considerou-se uma rodovia duplicada com largura total de 20 m, que poderia comportar duas faixas mais acostamento interno e externo em ambos os sentidos, coerente com o volume de tráfego considerado na análise. Os serviços considerados e seus custos associados são apresentados
Figura 2 - Evolução do número N ao longo de 10 anos de análise
na Tabela 2. Tabela 2 - Custos estimados para execução de 1 km do pavimento proposto
3.5.
Análise do Custo do Ciclo de Vida
O custo estimado de execução do pavimento foi assumido como o mesmo para os três cenários avaliados, sob a premissa de Figura 3 - Consumo de Nd ao longo da vida útil
que, independentemente dos variados carregamentos, a estrutura
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
63
seria dimensionada para o cenário sem tolerâncias (cenário 01).
correspondente no ano zero, para os três cenários avaliados.
Tal premissa é coerente com o estado da prática atual, tendo em
Também são apresentados o custo inicial, o custo total em
vista a recomendação da não consideração de sobrecargas em
termos de VPL e a variação do custo total (∆VPL) em relação
projetos de pavimentação no Brasil. Dessa forma, o custo inicial
ao cenário 01. Os valores são apresentados de forma absoluta,
dos três cenários em termos de valor presente (VP) no ano zero
mas vale ressaltar que em um fluxo de caixa hipotético os custos
seria exatamente o mesmo – a saber, R$ 665.025,00.
seriam representados como “gastos”, ao passo que o valor
artigos
Entretanto, a partir da abertura ao tráfego, é esperado
residual seria considerado uma “receita”. Sendo assim, para
que a estrutura perca seu valor ao longo do tempo devido ao
os valores aqui representados, quanto maior o VPL calculado,
dano causado ao pavimento por suas diferentes composições
maior o investimento necessário para a execução do pavimento
de carga, o que ocorreria de forma distinta para cada um dos
adotado.
cenários avaliados. A quantificação monetária dessa depreciação
Tabela 3 - Custo inicial, valor residual e valor presente líquido calculados para os
do pavimento – também conhecida como asset valuation ou
cenários estudados
valorização de ativos – não é simples e envolve variáveis muitas vezes desconhecidas, com diversos modelos propostos para esse fim (LIM; PORRAS-ALVARADO; ZHANG, 2019). O proposto pela Federal Highway Administration (KANDHAL; MALLICK, 1997) para avaliação do valor residual de intervenções de manutenção ou reabilitação de pavimentos indica uma depreciação linear entre o custo inicial e o fim da vida útil de tal intervenção, quando seu valor contábil seria zero. Partindo desse conceito de asset valuation, a análise
4 CONCLUSÕES A partir de dados reais de pesagem veicular, foi observado
simplificada do custo do ciclo de vida aqui apresentada buscou
um aumento considerável dos custos em termos de valor
quantificar o valor contábil do pavimento ao longo da sua vida
presente líquido para a execução de um dado pavimento tipo,
útil, caso não sejam realizadas intervenções de manutenção e/
decorrente de uma redução expressiva da sua vida útil. A maior
ou reabilitação. Entretanto, ao invés de assumir uma depreciação
discrepância foi observada entre o cenário real e o cenário de
puramente linear, o valor contábil foi computado em função
projeto (sem tolerâncias), mas uma importante diferença foi
do consumo de Nd, apresentado anteriormente na Figura 3. A
observada também entre o cenário de projeto e aquele utilizado
depreciação estimada do valor contábil ao longo do tempo para
para fins de fiscalização (tolerância de 10% no eixo e 5% no
os cenários estudados é apresentada na Figura 5.
PBT). Isso ressalta a defasagem dos projetos de pavimentos em relação à legislação brasileira e sua tolerância de sobrecargas, assim como reforça a necessidade de uma fiscalização mais ampla e efetiva nas rodovias, visando minimizar os impactos das sobrecargas acima das tolerâncias já flexibilizadas pela lei. Além disso, o estudo verificou um grande número de veículos trafegando entre a carga máxima legal e os limites para efeitos punitivos, o que parece indicar que a dita “imprecisão” das
Figura 5 - Depreciação do valor contábil de 1 km de pavimento
Uma vez que o cenário 03 (real) conduziu o pavimento ao fim de sua vida útil entre os anos 7 e 8 da análise, o valor contábil foi calculado até o ano 7, quando os três cenários ainda apresentavam um valor residual a ser considerado. Esse valor residual foi trazido a valor presente (VP) referente ao ano zero da análise, adotando-se uma taxa interna de retorno de 9,2% a.a., de modo que o custo total do pavimento ao longo de 7 anos pode ser representado em termos de valor presente líquido (VPL) por: Custo total = Custo inicial - Valor residual A Tabela 3 apresenta o valor residual do pavimento ao fim do sétimo ano da análise, assim como seu valor presente
64
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
balanças – que supostamente justificaria as tolerâncias acima do limite legal – não é tão sentida pelos transportadores de carga, uma vez as tolerâncias são efetivamente utilizadas como uma extensão do limite legal. REFERÊNCIAS ALBANO, J. F.; LINDAU, L. A. Revisando as tecnologias para pesagem de veículos. Revista Estradas, Porto Alegre, n. 10, p. 102–108, 2006. BRASIL.Manualderestauraçãode pavimentosasfálticos.3ed.RiodeJaneiro:IPR,2006. BRITO,L.A.T.etal.ImplantaçãodeumsistemadepesagememmovimentoemaltavelocidadenarodoviaBR-290/ RSparaestudodeespectrodecargascomerciais.Revista Estradas,PortoAlegre,n.18,p.22–28,2013. DAER/RS.Referencialdepreços.PortoAlegre:DAER/RS,2019.Disponívelem:https://www.daer.rs.gov.br/upload/ arquivos/201909/11111746-1-referencial-maio-2019-sem-desoneracao.pdf.Acessoem:26jun.2020. KANDHAL,P.S.;MALLICK,R.PavementRecyclingGuidelinesforStateandLocalGovernments.Washington,DC:FHWA,1 LIM,T.;PORRAS-ALVARADO,J.D.;ZHANG,Z.Pricingofhighwayinfrastructurefortransportationassetmanagement.
Projeto e dimensionamento de um pavimento asfáltico espesso para implantação de sistemas de pesagem WIM
Adosindro Joaquim de Almeida
Laboratório de Transporte e Logística, UFSC
artigos
Keyla Junko Chaves Shinohara Laboratório de Transporte e Logística, UFSC
Emmanuelle Stefânia Holdefer Garcia
Laboratório de Transporte e Logística, UFSC
Gustavo Garcia Otto
Laboratório de Transporte e Logística, UFSC
Amir Mattar Valente Laboratório de Transporte e Logística, UFSC
No Brasil, o setor rodoviário é o sistema de transportes mais utilizado no escoamento de produtos entre as cidades, necessitando de eficiência no controle de excesso de peso para que não diminua o tempo de vida útil do pavimento. Neste sentido, este artigo tem como objetivo mostrar as diretrizes para a construção de uma estrutura de pavimento de concreto asfáltico espesso que garanta a funcionalidade dos sistemas de pesagem em movimento (Weigh-In- Motion - WIM) em alta velocidade, seguindo os parâmetros internacionais de estruturas para esse tipo de fiscalização. A instalação dos sensores de pesagem também é contemplada e para avaliação das demais camadas, sensores foram instalados para o acompanhamento das deformações ao longo da vida útil do pavimento. Verificou- se que os parâmetros deflexão medidas em diferentes camadas e afundamento de trilha de roda atenderam o limite recomendado para Classe I do COST 323.
os projetados. Segundo Kishore e
(Weigh-in- Motion – WIM). No ano
Klashinsky (2000) a sobrecarga de
de 2013, essa cooperação resultou
10% nos veículos pode proporcionar no
no modelo de pesagem nomeado de
pavimento aumento de danos na ordem
Posto Integrado Automatizado de
rodoviários é realizado como função
de 40%. Na Polônia, a média anual de
Fiscalização (PIAF) (SHINOHARA et
direta do carregamento dos veículos
veículos sobrecarregados varia de 6%
al., 2016). O modelo PIAF contempla
e da carga por eixo legalizado para
a 25% (RYS, 2016). De modo geral, o
uma Estação de Controle em Pista
estimativa da vida útil de projeto. O
excesso de peso em veículos pesados
(ECP), utilizando a tecnologia WIM, um
controle do excesso de carga é capaz
no Brasil varia de 9% a 12% (BRITO et
posto de fiscalização com a medição
de manter as condições estruturais e a
al., 2014; BOSSO et al., 2016).
de precisão, um controle de fuga de
1. INTRODUÇÃO O dimensionamento de pavimentos
segurança dos usuários nas rodovias,
Dada a preocupação em fiscalizar
veículos, que em conjunto com o
além de assegurar a preservação do
com maior eficiência os veículos e
Centro de Controle de Operações (CCO),
patrimônio público. A extrapolação
preservar o patrimônio brasileiro,
realizam a fiscalização automatizada.
das cargas dimensionadas acarreta
o Departamento Nacional de
o aceleramento na manifestação e
Infraestrutura de Transportes (DNIT)
atua como um conjunto de sensores
propagação da danos na superfície
iniciou no ano de 2007 um acordo de
e instrumentos de suporte capazes
do pavimento, comprometendo seu
Cooperação, junto ao Laboratório de
de detectar a presença e as forças
desempenho estrutural e acarretando
Transportes e Logística (LabTrans) da
dinâmicas dos veículos em locais
maior dispêndio de recursos em
Universidade Federal de Santa Catarina
específicos em relação ao tempo,
intervalos de tempo menor do que
(UFSC), sobre pesagem em movimento
segundo definição da ASTM E1318
O sistema de pesagem WIM,
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
65
(2017). O sítio de instalação dos sensores, para que haja êxito na fiscalização dos veículos e obtenção de dados confiáveis durante a pesagem, é regulamentado pela
Tabela 1: Especificação de condições do pavimento. Fonte: Adaptado de COST (2002)
especificação europeia COST 323 (2002) que indica os parâmetros necessários para a geometria da via para o bom desempenho mecânico dos pavimentos. A partir dos sensores WIM, também é possível calcular a velocidade, cargas dos pneus, espaçamento e distância entre os eixos dos veículos e classificá-los de acordo com a categoria. Diante disso,
artigos
o presente artigo trata da construção de uma estrutura de pavimento asfáltico espesso destinada à instalação de sensores WIM que atende as especificações do PIAF, contemplando o COST 323 (2002), para garantir a acurácia dos dados coletados ao longo do tempo e êxito na fiscalização do excesso de peso.
2. PAVIMENTOS PROJETADOS PARA SISTEMAS DE PESAGEM WIM Como os sensores de pesagem em movimento são instalados diretamente na superfície do pavimento, necessitam que este apresente capacidade resistente satisfatória para o bom desempenho do sistema. Prévia à
A natureza dos sensores de pesagem em movimento varia entre diferentes tecnologias. Geralmente para este tipo de aplicação os sensores podem ser cerâmicos, polímeros, de quartzo, ópticos etc. Cada tipo de sensor apresenta técnicas específicas para instalação, estas devem ser seguidas de modo a não comprometer o desempenho do sistema e a atuação individual de cada um dos sensores.
3. MÉTODO DE PROJETO E EXECUÇÃO DO PAVIMENTO DE CONCRETO ASFÁLTICO ESPESSO (PCAE)
instalação, é necessário que o pavimento seja dimensionado considerando a aplicação dos sensores, uma vez em que
construído em um segmento rodoviário de 120 metros, com
monitoramento de outras camadas além do revestimento.
duas faixas de rolamento, no sentido sul da BR-101, km
É de grande interesse que o comportamento das demais
418+440, próximo ao município de Araranguá, no Estado de
camadas do pavimento sejam monitoradas ao longo da
Santa Catarina. O local de instalação do sítio de pesagem foi
execução para que os dados posteriormente coletados possam
determinado conforme recomendações COST 323 (2002) e
ser avaliados.
satisfez as condições da Classe I, com inclinação longitudinal
Os pavimentos destinados aos sistemas de pesagem WIM devem satisfazer condições normativas quanto à condição da superfície. O COST 323 (2002) classifica os sítios de pesagem segundo os valores de deformação por trilha de roda, deflexão e irregularidades no pavimento. A classificação
menor que 1,0%; inclinação transversal menor que 3,0%; e com raio de curvatura maior que 1.000 metros. 3.1. Projeto e dimensionamento do pavimento de concreto asfáltico espesso (PCAE) A elaboração do projeto e do dimensionamento do PCAE
está dividida em três níveis I, II e III, que correspondem
foi realizada com o objetivo de satisfazer as condições do
a excelente, bom e aceitável, respectivamente. Para cada
COST 323 (2002) e também de forma em que o pavimento
classe, o pavimento deve satisfazer condições específicas,
executado desempenhasse função satisfatória durante toda
apresentadas na Tabela 1.
sua vida útil. O dimensionamento preliminar do pavimento,
As características do pavimento podem influenciar
66
O pavimento de concreto asfáltico espesso (PCAE), foi
particularidades possam ser definidas em função do
foi obtido através do catálogo de estruturas rodoviárias
diretamente no resultado da medição dos sistemas de
francês do Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
pesagem em movimento. Assim, não somente a irregularidade
(LCPC, 1998). Neste dimensionamento, as estruturas são
longitudinal, como também a deterioração (trilhas de rodas,
dependentes do tipo de fundação onde será implantada
deformações permanentes), limitam a exatidão das medidas.
a rodovia e do volume de tráfego incidente. Além disso,
As trincas, deflexões e a irregularidade, por sua vez, podem
é necessário o conhecimento do módulo dos materiais
reduzir a durabilidade dos sensores WIM e, então, afetar as
utilizados e da deflexão máxima aceitável ao pavimento para
respostas dos mesmos (OTTO et al., 2017).
implantação de sítios de pesagem WIM.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Para o dimensionamento, foram consideradas as seguintes variáveis: (i) estrutura de pavimento para redes
apresenta os valores estimados de deflexões para cada uma das camadas do pavimento.
de vias estruturantes; (ii) base tratada com ligante; (iii) plataforma de suporte de classe 3 (PF3) de 120 Mpa; e (iv)
TABELA 3: ANÁLISE DA DEFLEXÃO MÁXIMA ADMISSÍVEL DO PAVIMENTO
frota de veículos pesados de 30 milhões de passagens de eixo (TC7). Após a consideração destas variáveis, a estrutura, foi determinada a estrutura do PCAE, apresentada pela Figura 1
Os valores simulados pelo software serviram como referência para acompanhamento do comportamento do pavimento através de análise conjunta com os dados obtidos em campo. Figura 1: Dimensionamento das camadas do PCAE
O software ViscoRoute® foi utilizado para gerar as
3.2. Execução das camadas do pavimento de concreto asfáltico espesso (PCAE)
tensões e deformações ocorridas dentro da estrutura em análise, considerando o comportamento viscoelástico e termo
Para a formulação das misturas que compõem
suscetível dos materiais, além da solicitação por cargas em
as camadas da estrutura do pavimento, duas curvas
movimento. Os parâmetros de viscoelasticidade utilizados
granulométricas foram utilizadas como limites. A primeira
correspondem ao modelo de Huet-Sayegh. Este modelo
curva determinada por Quintero (2011) e a segunda curva
utiliza como variáveis: (i) módulo elástico infinito (Einf),
seguiu os estudos de Almeida (2013). O ligante asfáltico
(ii) as expoentes de forma (k e h), (iii) os parâmetros do
utilizado é modificado por polímero elastômero do tipo
princípio da Equivalência Tempo Temperatura (A0, A1 e A2)
styrene-butadiene-styrene, (SBS). A estimativa inicial do
e (iv) a temperatura q, todas as variáveis consideradas são
teor de ligante asfáltico das misturas seguiu recomendações
apresentadas na Tabela 2.
do manual de formulação de misturas betuminosas LCPC
TABELA 2: PARÂMETROS PARA CÁLCULO DAS DEFORMAÇÕES PELO SOFTWARE VISCOROUTE®
(2007). A metodologia Marshall foi utilizada para determinar o teor de ligante de projeto a ser utilizado em cada uma das camadas, sendo: (i) a camada de base tratada com 4,0%, (ii) a camada intermediária com 5,0% e (iii) a camada de rolamento com 4,7% de ligante asfáltico do tipo SBS. Decorrido o dimensionamento da estrutura, as camadas foram executadas de modo a satisfazer o projeto.
Através do software ViscoRoute®, além do
3.2.1.
Camada de subleito reforçado com cal hidratada
dimensionamento também foram obtidas as deflexões máximas esperadas em função da rigidez dos materiais
Para a construção do PCAE o pavimento, existente no
constituintes das camadas. Com o objetivo de estimar os
local do novo sítio de pesagem, foi removido para que fossem
possíveis módulos reais, a ser verificado em campo com
executadas as camadas conforme o dimensionamento. Após
os controles tecnológicos, foram calculados os valores de
a remoção, a primeira camada executada foi um reforço
deflexão, com carga de carga 8,2t, para diferentes módulos.
de 50 cm no subleito existente utilizando cal hidratada.
A temperatura utilizada no dimensionamento foi de 25°C.
Esse reforço foi realizado de modo a melhorar algumas
Considerando um módulo mínimo de 120 MPa, para rodovias
propriedades do solo, como capacidade de suporte, expansão
com alto volume de tráfego, atingiu-se a deflexão máxima
e contração.
no topo do reforço do subleito de 80 x 10-2 mm. A Tabela 3
Durante a execução, o controle da umidade foi verificado Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
67
e a compactação ocorreu na umidade ótima de 12,2%.
sensores de pesagem WIM apresentam dimensões em média
O aumento na resistência da mistura solo-cal é adquirido de
de 4,0 cm. Entre todas as camadas foram executadas a
forma gradativa. Assim, no decorrer da execução das demais
pintura de ligação utilizando emulsão asfáltica catiônica de
camadas esta mistura segue em processo de cura e com
ruptura rápida do tipo 2 (RR-2C).
aumento de resistência, até que atinja sua estabilização. A sequência da execução consistiu na intercalação de
4. ANÁLISE E RESULTADOS
camadas de 25 cm de solo-cal e homogeneização do reforço
artigos
na umidade ótima. Uma camada de bloqueio foi executada
Este capítulo discorre sobre análise e resultados de
sobre o subleito reforçado, conforme a especificação de
controle tecnológico do pavimento, contemplando as medidas
serviço DNIT ES152 (2010) Esta camada teve de ser
e os resultados de deflexões, por viga Benkelman, em
realizada para que fosse possível a verificação das deflexões
diferentes camadas de pavimento e as medidas e resultados
com a viga Benkelman.
de ATR (Afundamento de Trilha de Roda).
3.2.2.
Camada de base tratada com ligante asfáltico SBS
Para a camada de base tratada com ligante asfáltico a curva granulométrica de Almeida (2013) foi utilizada. O teor de ligante asfáltico do tipo SBS utilizado para este tratamento foi de 4,0%. Conforme o dimensionamento, a camada de base tratada apresenta 31 cm de espessura, assim o processo de compactação foi dividido em três etapas com espessuras de 10 cm, 10 cm e 11 cm, respectivamente. A divisão das espessuras da compactação foi realizada de modo em que o grau de compactação fosse atingido de forma satisfatória. Os módulos dos materiais são baseados nos experimentos e trabalhos de Almeida (2013) e Quintero (2011). 3.2.3.
Camada intermediaria de módulo elevado
A camada intermediária, localizada abaixo da camada de revestimento, tem a função de distribuir as tensões recebidas durante a passagem dos pneus dos veículos e deve apresentar segundo COST 323 (2002), a espessura mínima de 10 cm. Sua execução deve ser realizada de forma criteriosa uma vez que a camada intermediária é destinada
4.1. Controle de deflexão utilizando viga Benkelman De acordo com a norma DNER-PRO 011 (BRASIL, 1979), a verificação da deflexão depende dos materiais constituintes das camadas de base e de revestimento do pavimento e do número N de solicitações equivalentes do eixo padrão de 8,2 ton. Conforme recomendações normativas, o controle da deflexão admissível foi realizado após a finalização de cada uma das camadas executadas, devendo apresentar valor abaixo do valor admitido por norma. Para as leituras de deflexão foi utilizado o equipamento viga Benkelman, preconizado pela norma DNER-ME 024 (DNER, 1994). Os valores obtidos para cada uma das camadas foram comparados com as deformações previstas em dimensionamento. A Tabela 4, apresenta os resultados das médias das deflexões sobre a camada de reforço do subleito, camada de base tratada com ligante, camada intermediária e camada de rolamento. Estes resultados foram confrontados juntamente a norma DNER-PRO 011 (BRASIL, 1979), através da equação disponibilizada. TABELA 4: DEFLEXÕES MÉDIAS NAS CAMADAS DO PCAE
a assegurar a intensidade do elevado volume de tráfego e dissipar os esforços para as camadas inferiores do pavimento. Como forma de apresentar módulo elevado e assim garantir a eficácia do sítio de pesagem, a curva granulométrica da camada intermediária com 10 cm de espessura foi determinada por Quintero (2011). O teor de ligante SBS de projeto da camada foi de 5,0%, determinado conforme metodologia Marshall. 3.2.4.
Camada de revestimento
A camada de revestimento foi executada em mistura asfáltica com 4,7% de ligante SBS. A espessura de 6,0
68
cm foi executada vista a necessidade de nivelamento com
Como forma de representação dinâmica, os resultados
a estrutura de pavimento existente no restante da rodovia.
das médias das deflexões sobre a superfície das diferentes
Essa espessura foi definida em função do tipo de sensor que
camadas do PCAE são apresentados na Figura 2. A partir
será instalado na superfície do pavimento, uma vez que os
desta, é possível acompanhar a variação das deflexões ao
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
longo das estacas do trecho e em cada uma das camadas
seja implementada o sítio de pesagem em movimento.
executadas. Os valores médios de deflexão de campo de
O monitoramento do afundamento de trilha de roda é
cada camada foram comparados com os valores de deflexões
importante, uma vez pode indicar certa deficiência do
obtidos no dimensionamento do ViscoRoute®. A Tabela 5
pavimento e assim, comprometer seu desempenho e do
apresenta estes valores de forma confrontada.
sistema de pesagem em movimento.
Com base nos resultados apresentados das médias das
Desta forma, o ATR no PCAE foi monitorado durante o
deflexões em campo e das deflexões simuladas, nota-se que
desenvolvimento da estrutura. As leituras foram realizadas
a única camada que apresentou deflexão maior do que a
utilizando a treliça metálica e sob preconizações da norma
simulada foi o subleito reforçado com cal. Especificamente
DNIT-PRO 007 (BRASIL, 2003). A leitura de ART foi
sobre esta camada, a reação solo-cal tende a aumentar a
realizada a cada 10 metros, nas trilhas de roda interna e
resistência ao longo do tempo, e assim, provavelmente no
externa da pista. A Figura 3 apresenta valores médios de ATR
momento da leitura da deflexão a mistura não tinha atingido
obtidos após a construção.
o máximo de cura e elevada resistência. Entretanto, como o processo se dá com o passar dos meses, a medida em que as demais camadas foram executas, a mistura continuou adquirindo resistência e atingindo a deflexão admissível no momento de abertura ao tráfego.
Figura 3: Variação de ART na pista do PCAE
Como resultado tem-se que os valores de ATR máximos obtidos satisfazem as condições impostas pelo COST 323 (2002) para a implementação de um sitio de pesagem em Figura 2: Variação das deflexões nas camadas do PCAE TABELA 5: VALORES DE DEFLEXÃO ESTIMADOS X OBTIDOS EM CAMPO
movimento em uma estrutura de PCAE. Com valores médios de 2,0 mm, o valor máximo recomendado, que é de 4,0 mm, foi mantido.
5. APLICAÇÃO DOS SENSORES WIM NO PCAE Como intuito de monitorar todas as camadas do PCAE, além do controle deflectométrico após a construção, em cada As demais camadas apresentaram resultados das deflexões dentro dos valores dimensionados e limites admissíveis, visto que os valores foram inferiores aos valores máximos dimensionados pelo software e recomendados pela especificação COST 323 (2002).
4.2. Controle do Afundamento de Trilha de Roda (ATR) O afundamento de trilha de roda é um dos
uma das camadas executadas foram instalados sensores para acompanhamento de desempenho das camadas com o decorrer da vida de projeto do pavimento. Além dos sensores de pesagem instalados no revestimento, foram instalados de sensores de deformação (strain gauges) nas demais camadas, uma célula de pressão também foi instalada sobre a camada de subleito reforçado A Figura 4 apresenta a tipologia e posição de cada um dos sensores instalados no PCAE. Na fibra inferior da camada intermediária de alto desempenho foram instalados quatro sensores, sendo
requisitos preconizado na Classe I do COST 323 (2002),
dois para a medição de sinais de deformação horizontal
em que a superfície do pavimento deve atender para que
longitudinal e dois de deformação horizontal transversal. O Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
69
posicionamento destes quatro sensores foi repetido
dos pavimentos rodoviários devido ao excesso de peso,
recebeu a instalação de uma célula de pressão, além de mais
vislumbrando assim o aumento da fiscalização automatizada
dois sensores de deformação que irão captar os sinais de
através da tecnologia de pesagem WIM. Neste contexto,
deslocamento vertical.
para que os dados coletados sejam confiáveis, é de extrema
Para que fosse realizada a pesagem dos veículos pelo
importância que a estrutura que dará suporte ao sistema,
sistema WIM, além destes sensores foram instalados dois
ou seja, o pavimento, seja cuidadosamente selecionado,
laços indutivos antes e depois do posicionamento dos
executado e acompanhado ao longo do tempo.
sensores cerâmicos e poliméricos. A Figura 5 apresenta a
artigos
teve como objetivo a diminuição da manutenção constante
no topo da camada de reforço do subleito, que também
Verificações como as deflexões admissíveis das camadas
posição em pista de cada um dos sensores instalados no
foram obtidas logo após a construção em cada camada e
PCAE bem como o sentido do tráfego e a forma com que
enquadraram-se nos valores determinados pelo COST 323
ocorre a pesagem dos veículos de forma dinâmica.
(2002) e simulados no software ViscoRoute®. O controle
É importante ressaltar que a metodologia de instalação utilizada teve como objetivo a menor intervenção possível no pavimento e em suas camadas. Desta forma, a instalação dos
do ATR da pista mais solicitada também apresentou valores satisfatórios quando referenciadas as normativas. Por fim, a conclusão de projeto e execução do PCAE foi
sensores de deformação e da célula de pressão ocorreram
tida como satisfatória uma vez em que todos os requisitos
durante o processo de construção do PCAE. Desta forma,
normativos foram atendidos. A manutenção do sistema
foram anuladas as possíveis intervenções posteriores no
de sensores permanecerá sob constante avaliação e após
pavimento, não sendo necessário o corte e assim evitando
período satisfatório de campo, estes dados serão tratados
danos precoces na estrutura.
e apresentados como forma de caracterizar cada uma das camadas do PCAE.
6.
CONSIDERAÇÕES FINAIS O desenvolvimento do PCAE teve como objetivo a
implementação de um sistema WIM em um sitio de pesagem pioneiro do Brasil e desta forma, foram seguidas todas as
AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o Departamento Nacional de
recomendações normativas. Este sistema WIM impôs a
Infraestrutura de Transportes (DNIT) e a Universidade
construção do PCAE e seu elevado controle tecnológico.
Federal de Santa Catarina (UFSC), através do
As recomendações da Classe I do COST 323 (2002) foram
Laboratório de Transportes e Logística (LabTrans), pelo
utilizadas como norteadoras do processo de execução do
acesso aos dados dos estudos e pesquisas.
PCAE bem como o projeto do Posto Integrado Automatizado de Fiscalização (PIAF) do governo nacional. Este norteamento
Figura 4: Corte longitudinal do posicionamento dos sensores
70
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 5: Projeto de instalação dos sensores WIM no PCAE
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Influência da formação de carbonatos complexos pela ativação alcalina para estabilização de solos Flávia de Sant´Anna Carvalho
artigos
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Laura Maria Goretti da Motta
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Francisco Jose Casanova de Oliveira e Castro Universidade Federal do Rio de Janeiro
Esta pesquisa investigou o uso potencial da ativação alcalina na estabilização de solos para utilização em pavimentação obtida com o aproveitamento de subprodutos minerários e industriais. A possibilidade de melhorar parâmetros como o módulo de resiliência, resistência a compressão simples e a contração linear foram comprovadas com o uso das misturas do carbonato de cálcio (CaCO3) e do hidróxido de sódio (NaOH) obtidos de revendedores comerciais, nas proporções estudadas foi testada com solo e com pó de pedra. Foram estudadas seis misturas dos componentes CaCO3 e NaOH com o solo e com o pó de pedra, individualmente. Também foi estudada a mistura do solo e do pó de pedra com cimento Portland convencional para efeito comparativo dos resultados. Foram realizados os ensaios mecânicos de resistência a compressão e módulo de resiliência dessas misturas, além da análise mineralógica através da Difração por Raio x (DRX) e Análise Termogravimétrica (ATG).
1.INTRODUÇÃO
que aliviem os problemas daí decorrentes, e encaminhem soluções satisfatórias são cada vez mais necessárias, especialmente na engenharia civil, grande consumidora de
O cimento Portland é considerado um material de
cimento para melhoria de solos para uso em camada de base
desempenho mecânico, a sua boa relação qualidade/preço
e sub-base, entre outras aplicações, e sempre em grandes
e ao fato das matérias-primas de que é feito poderem ser
volumes. Assim, a busca de um estabilizante alternativo para
encontradas em abundância em quase todo lugar. A indústria
uso nestas camadas de pavimento torna-se uma solução mais
do cimento Portland, porém, consome recursos naturais e
sustentável.
descarrega contaminantes gasosos para a atmosfera (CO2,
A ativação alcalina é uma alternativa possível para
SO2, NOx); sendo as fortes emissões de CO2 associadas à
enfrentar os desafios técnicos e ambientais atuais porque
descarbonização do calcário, que é um dos componentes
explora os subprodutos industriais e resíduos minerários
das matérias-primas para a sua fabricação (representando
(cinzas volantes, escória de alto forno, etc) e o uso de
mais de 60% das emissões totais). A nível global, entre 5%
materiais com baixo impacto ambiental (metacaulim e
e 7% das emissões de CO2 são provenientes da indústria do
pozolanas). O tema é objeto de estudo desde a década de
cimento, que também consome energia primária, estimada
1950, iniciando por Glukhovsky (1994) e passando por
em 3% do consumo global.
Davidovits (1982), entre outros.
Por outro lado, a crônica crise energética mundial que
72
cimento Portland. No setor da pavimentação há o emprego do
construção de excelência devido, principalmente, ao seu alto
Os primeiros desenvolvimentos do processo de ativação
tende a se agravar cada vez mais, aliada à inflação, impele
alcalina tiveram em vista a indústria cerâmica, com o objetivo
a um contínuo aumento do custo das matérias-primas
de contornar o elevado dispêndio energético que se verifica
e do transporte. Em vista disso, a busca de alternativas
nos fornos de calcinação das argilas (Teixeira Pinto, 2004).
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A implementação desses novos materiais tem crescido
Mais recentemente Teixeira Pinto (2004) e Cristelo
em todo o mundo em diversas e inovadoras aplicações. Além
(2006) desenvolveram estudos da aplicação da ativação
de concreto e materiais de construção, suas propriedades
alcalina ao melhoramento de solos moles. Nesse mercado,
os tornam adequados para uso em isolamento térmico,
aplicações como injeção e reforço do solo ainda não
aeronáutica, cerâmica, revestimentos, etc. (Idrissi, 2016).
foram suficientemente exploradas. A transposição dessas
As pesquisas sobre geopolímeros e ligantes ativados por
tecnologias no contexto de trabalhos geotécnicos tornaria
álcalis estão se acelerando constantemente, trazendo um
possível responder a problemas técnicos e reduzir o impacto
melhor conhecimento das especificidades de sua fabricação
ambiental dessa indústria. Esse campo tecnológico também
e utilização.
está bem posicionado para tirar proveito das propriedades dos geopolímeros ligados à resistência em ambientes agressivos e
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
/ ou poluídos.
2.2. Estabilização de solos 2.1. Ativação Alcalina Sob a ótica da engenharia rodoviária, denomina-se De acordo com modernos conceitos químicos, a
estabilização de solos aos métodos construtivos nos quais os
possibilidade de obtenção de rochas artificiais pela reação de
solos são tratados sem aditivos ou com eles, de modo que
formação de carbonatos complexos do tipo Na2Ca (CO3)2.
os subleitos, sub-base e bases sejam capazes de suportar as
nH2O é promissor, tendo em vista a grande quantidade de
cargas aplicadas normalmente sobre o pavimento, em condições
materiais carbonatados que podem ser encontrados tanto
normais de tráfego e umidade, durante a vida da estrada,
in natura quanto como excesso de produção nas indústrias
resistindo ao desgaste e às intempéries sem desagregação
químicas, como na produção de alumina e na indústria de
(Batista, 1976).
minérios não metálicos (Andreev et al., 1978). Segundo Andreev et al (1978), a reação química entre
De acordo com diversos autores, a estabilização do solo pode ser realizada por métodos mecânicos, granulométricos ou
o CaCO3 em meio fortemente alcalino sódico (NaOH - 10
químicos. Na estabilização química de solos os agentes de maior
Molar), origina a formação de carbonatos duplos hidratados,
uso são o cimento Portland, a cal, as emulsões betuminosas e
com forte efeito cimentante sendo as reações mais comuns as
as cinzas volantes. A apresentação básica dos conceitos de solos
seguintes:
estabilizados e solos melhorados quimicamente está em Medina
2 CaCO3 + 2 NaOH + 5H2O = Na2 Ca (CO3)2. 2 H2O (Pirssonita) + Ca(OH)2 + 3 H2O; CaCO3 + 2 NaOH + CO2 + 4 H2O = Na2 Ca (CO3)2.5H2O (Gaylussita)
e Motta (2004) e Medina (2018). Nos últimos anos diversas pesquisas têm sido realizadas visando à redução do custo, tanto do concreto quanto da estabilização do solo, através da substituição parcial do
Gallias et al (2015) afirmam que os minerais responsáveis pelas características e propriedades cimentíceas são a pirssonita e a gaylussita, principalmente a primeira, que se formam em decorrência da ativação alcalina entre o NaOH e o CaCO3. Estes minerais são encontrados na natureza, mas foram produzidos de forma sintética em laboratório por Dheilly (1997) permitindo o estudo das características mineralógicas da gaylussita e da pirssonita. Foram estudados com ênfase por Skurchinskaya (1994) os cimentos de escórias alcalinas que podem atingir resistências mecânicas de até 150 MPa, serem impermeáveis e apresentarem baixa retração. Além disto, estes cimentos podem se combinar com até 5% de argila e até 20% de
cimento Portland por diversas adições minerais, tais como: cinza de casca de arroz, sílica ativa, metacaolinita e cinza volante, entre outros (Rolim & Freire, 1998; Franco, 2011, Ubaldo e Motta, 2014 e Budny, 2018). Essas adições minerais possuem alguma sílica e alumina em forma amorfa que, na presença da água, podem combinar-se quimicamente com a cal oriunda da hidratação do cimento, para formar compostos semelhantes aos silicatos e aluminatos de cálcio hidratado, o que se denomina de reação pozolânica.
3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Solo, pó de pedra e cimento
partículas de pós-finos, moderando a exigência/necessidade de utilização de misturas bem graduadas de agregados segundo Krivenko (1994).
O solo caulinítico e o pó de pedra utilizados nesta pesquisa foram caracterizados seguindo o procedimento
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recomendado pelo DNIT e foram analisados utilizando a Difração por Raios X (DRX). O solo também passou por análise química e mineralógica para definir seus componentes e o ensaio de contração linear. A composição granulométrica do solo é 15 % de areia média, 19 % de areia fina, 4% de areia grossa, 25% de silte e 36% de argila. A composição mineralógica é de 48% de caulinita, 9,5% de goetita+hematita e 42,5% de quartzo. Sua análise química (ataque sulfúrico pelo método Embrapa/
artigos
Coppe) é de 17,93% de Al2O3, 8,27% de Fe2O3, 44,07% de Resíduo, 21,87% de SiO2 e os parâmetros Ki, Kr e ΔR (perda ao fogo a 600ºC) são, respectivamente, 2,07, 1,60 e 7,34. Sua composição mineralógica foi confirmada na análise de Difração por Raios X. O ensaio de contração linear pelo método da caixa resultou em 16,5%. O pó de pedra, granítico, contém 24 % de areia média, 22 % de areia fina, 13% de areia grossa, 17% de silte e 0,02% de argila. Sua análise de Difração por Raios X mostrou que sua assembleia mineralógica é constituída pelos minerais: quartzo, mica muscovita e feldspato. Foi utilizado o cimento ARI da Holcim para produzir corpos de prova de referência para efeito comparativo entre as diversas misturas produzidas com a ativação alcalina e também os materiais in natura.
3.2. Carbonato de cálcio (CaCO3) e Hidróxido de sódio (NaOH)
3.3. Métodos Nesta pesquisa estudou-se a utilização da ativação alcalina e a formação dos carbonatos complexos com o objetivo de melhorar/estabilizar materiais para serem utilizados em pavimentação. Para tanto, este trabalho experimental foi dividido em duas etapas, ambas realizadas no Laboratório de Geotecnia da COPPE/UFRJ. A primeira etapa teve como objetivo delimitar as porcentagens do ativador hidróxido de sódio (NaOH) nas misturas com CaCO3, solo + CaCO3 e pó de pedra + CaCO3. Foram moldadas amostras de dimensões 5 cm de diâmetro por 1 cm de espessura (Figura 1) para estabelecer as porcentagens do ativador NaOH que permitiram reproduzir corpos de prova com boa consistência no seu manuseio. Resultaram nas misturas A, B, C, G a I e N a GG conforme apresentado na Erro! Fonte de referência não encontrada.. Nesta etapa optou-se por reproduzir as proporções 70/30 e 60/40 entre as partes sólidas nas misturas solo + CaCO3 e pó de pedra + CaCO3 apenas para efeito comparativo mais tarde, quanto a resistência à compressão com a mistura do CaCO3 puro com o ativador NaOH. A seguir foi realizado o ensaio da massa unitária (NBRNM 45-2006) para definir as proporções que resultam na maior densidade, ou seja, de menor porosidade e máxima compacidade destas combinações. Foram então moldados corpos de prova (cp) com 5 cm de diâmetro e 5 cm de altura, em duplicata, através da compactação estática com a energia do Proctor
Os componentes utilizados para a ativação alcalina foram o carbonato de cálcio (CaCO3) e hidróxido de sódio (NaOH). O carbonato de cálcio (CaCO3) utilizado na pesquisa é proveniente da britagem de rocha calcária calcítica, e foi finamente cominuído/dividido (monodisperso), com 100% passando na peneira No325 (material < 0,045 mm). O carbonato de cálcio não passou por qualquer tratamento físico ou químico, sendo utilizado tal como entregue no laboratório. Suas características químicas fornecidas pelo fabricante são: 96% (mín) de matéria mineral (pureza), 38% (mín) a 56% (máx) de cálcio, 0,9% (máx) de Magnésio e 1% de umidade. O ensaio de pureza realizado resultou em 97% confirmando a informação do fabricante e sua análise de Difração por Raios X mostrou a presença da calcita em sua composição mineralógica. O hidróxido de sódio (NaOH) em escamas utilizado na pesquisa é um produto usado em indústrias, principalmente como base química, na fabricação de papel, tecidos, detergentes, alimentos e biodiesel. Foi usado como solução aquosa contendo 400g/litro - 10 M (molar).
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intermediário, em cilindro metálico, seguindo a metodologia do ensaio de compactação Mini-Proctor. Nestes cps foram realizados ensaios de resistência a compressão simples dessas misturas com cura parcial em estufa (3 dias em estufa e 4 dias em sacos plásticos armazenados na temperatura ambiente) e somente na temperatura ambiente, ambas de 7 dias. Na figura 2 são mostrados alguns cps que não tiveram bom desempenho devido a proporção dos componentes. Na segunda etapa foram realizados os ensaios mecânicos de resistência a compressão simples e módulo de resiliência das misturas da primeira etapa que tiveram resultado de resistência a compressão satisfatório, sendo estas de A a I conforme Erro! Fonte de referência não encontrada.. Foram moldados cps na energia do Proctor intermediário, em triplicata para cada mistura, e para os ensaios de resistência a compressão simples, submetidos a cura de 7 e 28 dias realizada na temperatura ambiente, armazenados em sacos plásticos. Já para os ensaios de módulo de resiliência foram submetidos a cura de 28 dias na temperatura ambiente, armazenados em sacos plásticos.
Figura 1: Amostra obtida no teste inicial de consistência das misturas
Figura 2: Corpos de prova com formato defeituoso devido ao excesso de NaOH
TABELA 1: RESUMO DAS MISTURAS ESTUDADAS NESTA PESQUISA
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Na segunda etapa foram realizados os ensaios mecânicos de resistência a compressão simples e módulo de resiliência das misturas da primeira etapa que tiveram resultado de resistência a compressão satisfatório, sendo estas de A a I conforme tabela1. Foram também moldados corpos de prova na umidade ótima tanto do pó de pedra quanto do solo (realizando o ensaio de curva de compactação) para o ensaio de módulo de resiliência dos materiais com e sem o CaCO3 e NaOH (misturas J e K) permitindo a comparação deste parâmetro. E também para
artigos
efeito comparativo, foram moldados corpos de prova na umidade ótima com o cimento Portland. Neste caso foi realizada a dosagem físico química do solo- cimento (COPPE/1995 e DNIT 414/2019-ME) para definir o teor mínimo de cimento necessário para estabilizar completamente o solo (atingir a resistência
Figura 4: Média dos resultados das misturas A, B e C
requerida). E o mesmo teor foi adotado na mistura com o pó de pedra (misturas L e M). Paralelamente foram realizados ensaios de contração linear das misturas D a I.
Os resultados obtidos na pesquisa exploratória inicial (Figura 3) demonstraram que ocorre um grande ganho de
Foram também realizados a Análise de Difração por Raios
resistência quando o corpo de prova é submetido a cura
X para a identificação dos minerais presentes em cada mistura
em estufa à medida que o percentual do ativador NaOH
e a Análise Termogravimétrica dos materiais provenientes dos
é aumentado na mistura. Mas este acréscimo de NaOH
corpos de prova com os melhores resultados tanto do ensaio de
também faz com que os corpos de prova tenham excesso da
resistência a compressão simples quanto do ensaio de módulo de
parte líquida e após serem desmoldados não mantenham a
resiliência.
forma e dimensão esperados para a realização do ensaio de
4. RESULTADOS 4.1.
Resistência a compressão simples
A moldagem dos corpos de prova foi feita imediatamente
resistência a compressão simples. Assim, os percentuais de NaOH da segunda etapa foram limitados entre 11 e 15% e embora todos os ensaios desta etapa tenham sido realizados com cura em temperatura ambiente, reproduziram resultados próximos aos encontrados na primeira fase (Figura 4).
após a homogeneização da mistura, de forma que as reações
Já na segunda etapa, para efeito comparativo dos
físico-químicas de floculação (no caso de amostras contendo
resultados das misturas do solo com o cimento foi obtido o
solo) e as químicas de cimentação não dificultassem a
valor médio de 3,08 MPa para a mistura L, com solo mais
compactação. Fajardo (2005) afirma que a demora na
8% de cimento (wót 23,75%) enquanto que com a mistura
compactação de misturas cimentícias, sendo todos os outros
do solo com o CaCO3 e NaOH o maior valor médio obtido foi
fatores iguais, leva a menores valores de massa específica
0,97 MPa da mistura D (10% de NaOH) conforme Figura 5.
aparente e consequentemente de resistência. Nas figuras 3 e 4, a seguir, são indicados os resultados médios da etapa exploratória deste experimento.
Figura 3: Resultado da pesquisa exploratória inicial das misturas B e C, V a AA 76
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Figura 5: Média dos resultados das misturas D, E e F
cimento com o pó de pedra (wót 10,00%) enquanto que com a mistura do pó de pedra com o CaCO3 e NaOH o maior valor médio obtido foi 1,27 MPa das misturas G e H (11 e 13% de NaOH) conforme Figura 6.
4.2. Módulo de resiliência O ensaio de módulo de resiliência foi realizado como preconiza a norma DNIT 134 (2018) por constar do novo método mecanístico-empírico de dimensionamento nacional de pavimentos asfálticos (MeDiNa) do DNIT. A moldagem dos corpos de prova seguiu o mesmo procedimento realizado Figura 6: Média dos resultados das misturas G, H e I
Nas misturas do pó de pedra com o cimento foi obtido o valor médio de 2,69 MPa para a mistura M de 8% de
na etapa do ensaio de resistência a compressão simples, de homogeneizar e imediatamente após realizar a compactação dos corpos de prova. Os resultados são apresentados pelo modelo composto no quadro resumo da Tabela 2.
TABELA 2: QUADRO RESUMO DOS PARÂMETROS DOS MODELOS DE MÓDULO DE RESILIÊNCIA RESULTANTES DOS ENSAIOS LABORATORIAIS
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artigos
As misturas D a F, J e L são do solo argiloso e a análise
um ganho de módulo de resiliência se comparado com o
comportamento que a tensão confinante. Já para as misturas
material na umidade ótima (mistura J). Houve um ganho
com pó de pedra G a I, K e M a análise feita em função da
crescente do módulo de resiliência nas misturas com 10 e
tensão confinante representa melhor seu comportamento que
12% de NaOH (misturas D e E) seguido de decréscimo ao
a tensão desviadora.
incremento de mais 2% de NaOH (mistura F). A mistura tipo
No caso da mistura do solo com o CaCO3 e NaOH, houve
E apresentou maior valor de módulo de resiliência entre os 3
um comportamento de ganho de módulo de resiliência se
tipos ensaiados com o solo e a média dos valores obtidos na
comparado com o material na umidade ótima (mistura J).
mistura E representam aproximadamente 70% do valor da
Houve um ganho crescente do módulo de resiliência nas
mistura do solo com o cimento (mistura L).
misturas com 10 e 12% de NaOH (misturas D e E) seguido
78
No caso da mistura do solo com o CaCO3 e NaOH, houve
feita em função da tensão desviadora representa melhor seu
Na mistura do pó de pedra com o CaCO3 e NaOH, também
de decréscimo ao incremento de mais 2% de NaOH (mistura
houve um ganho de módulo de resiliência se comparado com
F). A mistura tipo E apresentou maior valor de módulo de
o material na umidade ótima (mistura K). O ganho no valor do
resiliência entre os 3 tipos ensaiados com o solo e a médias
módulo de resiliência não foi crescente com o incremento do
dos valores obtidos representam aproximadamente 70% do
percentual de NaOH e a mistura tipo I apresentou maior valor
valor obtido na mistura do solo com o cimento (mistura L).
de módulo de resiliência entre os 3 tipos ensaiados com o pó
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de pedra. A média dos valores obtidos na mistura I representam
Não houve contração linear em nenhuma das misturas
aproximadamente 70% do valor da mistura do solo com o
de D a I e principalmente no caso das misturas com solo (D a
cimento (mistura M).
F), este ensaio mostrou que a utilização da ativação alcalina pode corrigir este problema existente no solo in natura. Em
4.3 Difração por Raios X, Análise Termogravimétrica e Contração Linear As análises por difração de raio-X nas amostras das misturas A, B e C mostraram a existência da Calcita e da Gaylussita. Já as análises das misturas D, E e F mostram que sua assembleia mineralógica é constituída pelos minerais: calcita, caolinita, gaylussita, goetita, hematita, quartzo e pirssonita. As análises das misturas G, H e I mostraram a existência de calcita, quartzo, gaylussita, mica muscovita, feldspato e pirssonita. Segundo Dheilly (1997) a degradação térmica da gaylussita (Na2Ca (CO3)2, 5H2O) entre 70 e 110°C indica a saída de cinco moléculas de água. No caso da pirssonita (Na2Ca (CO3)2, 2H2O) a perda de 2 moléculas de água ocorre entre 175 e 205°C. Nas misturas com o CaCO3 e NaOH (A, B e C) houve a formação da gaylussita (Figura 8), entretanto nas misturas do pó de pedra, CaCO3 e NaOH (G, H e I) houve a formação da pirssonita (Figura 7). Não foi realizada análise termogravimétrica das misturas com solo, pois a água higroscópica é expulsa a 100°C e não seria possível afirmar o real motivo da perda de massa naquela temperatura.
nenhuma das misturas foi verificada trinca de retração devido a cura da mistura.
CONCLUSÕES Este trabalho avaliou a utilização da ativação alcalina na estabilização de solos em pavimentação em misturas de solo e pó de pedra com CaCO3 em vários teores junto com o NaOH. A avaliação pelos ensaios mecânicos mostrou que houve um ganho no módulo de resiliência tanto das misturas estudadas com o solo quanto com o pó de pedra quando tiveram o CaCO3 e o ativador alcalino NaOH incorporados, em combinações específicas com muito bons resultados. Tendo em vista os resultados promissores obtidos em laboratório, sugere-se a execução de trechos experimentais com as misturas para comprovar a utilização como camada de pavimentos ou reforços de subleito para rodovias de tráfego leve, inicialmente, uma vez que representam grande parcela da malha rodoviária brasileira. Mas há potencial para uso em pavimentos de tráfego maior.
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Figura 7: Análise termogravimétrica da mistura H
Figura 8: Análise termogravimétrica da mistura B
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Avaliação da sobrecarga na vida útil de pavimento flexível – Estudo de caso em veículos de usina sucroalcooleira Eng. Ruiter da Silva Souza
artigos
PUC/GO - Analista de Infraestrutura do DNIT
Esp. Ricardo de Oliveira Mota
Analista de Infraestrutura do DNIT
1. INTRODUÇÃO Os pavimentos flexíveis brasileiros são dimensionados em função do número N, que representa as cargas aplicadas pelos veículos através das repetições de um eixo tomado como padrão. A sobrecarga destes veículos acelera o aparecimento de patologias e reduzem a vida útil projetada. O presente trabalho se propõe a mostrar os efeitos danosos causados pelos veículos com cargas superiores às permitidas em resolução do Conselho Nacional de Trânsito – CONTRAN, usando como estudo de caso os dados obtidos junto à uma usina sucroalcooleira do estado de Goiás. A análise simulou o número N para as cargas permitidas em resolução e para as cargas reais apontadas na usina. Obteve-se como resultado diferença de número N de mais de 45%, o que representa a redução de vida útil do projeto em mais de 50%.
O transporte rodoviário de carga no Brasil é o principal meio de escoamento da produção nacional, respondendo por 61%, mesmo sendo somente 12,4% das rodovias pavimentadas. Entre 2008 e 2018 o crescimento da malha rodoviária pavimentada cresceu 8,4%, enquanto a frota de veículos cresceu 82,4% no mesmo período. Isso mostra o tanto que as rodovias brasileiras se encontram sobrecarregadas (CNT, 2018). A pavimentação de ruas, avenidas, rodovias e outras vias têm sempre o objetivo final de obter uma confortável trafegabilidade e segurança dos usuários. Antes de dimensionar qualquer pavimento devem ser realizados consistentes estudos de tráfego para obter um bom resultado, ou seja, fazer com que as camadas do pavimento fiquem estáveis e compatíveis com o padrão necessário da obra durante a vida útil, sem esquecer a economia. Estudos realizados por ALBANO (2005) mostram que a vida útil do pavimento diminui drasticamente com a elevação da carga atuante sobre ele, além da prevista em projeto. Isso é uma constante nas rodovias brasileiras, pois, para as empresas transportadoras, é interessante trafegar com sobrecarga, na medida que isso minimiza o número de viagens, maximizando os lucros. A ocorrência dessa sobrecarga gera danos ao pavimento como fissuras, trincas, buracos, dentre outros, o que leva à um aumento no custo de manutenção das rodovias
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
durante sua vida útil, e no âmbito público, isso causa um
com rodagem dupla, utilizando a suspensão tipo bogie, que
déficit financeiro que poderia ser aplicado em outras áreas
é utilizada em veículos com tração 6x4, ou a suspensão
prioritárias.
balancim, utilizada em veículos com tração 6x2. Nos dois
Uma atenção especial deve ser dada para o
modelos, os eixos trabalham em conjunto. Quando passam
dimensionamento dos pavimentos no Brasil, que ainda é
em alguma depressão, o primeiro eixo desce enquanto o outro
realizado por método desatualizado, visto que os veículos
sobe, vantagem de que sempre os pneus estão em contato
transportadores evoluíram, possuindo diversas configurações
com o solo.
de eixos e uma capacidade maior de carga. Isso, somando
Os eixos e veículos comumente observados em
a falta de fiscalização e manutenção nas rodovias, traz
nossas rodovias são classificados conforme a Figura 13
inúmeros transtornos.
do DNIT (2006b). Na citada Figura estão apresentadas
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
as configurações básicas de cada um dos veículos ou combinação de veículos, além de número de eixos, carga por eixo, peso bruto total máximo e sua classe.
As cargas que solicitam a estrutura do pavimento
Os dados do tráfego são obtidos através de contagens
ao longo de um período “P”, para o qual é projetado
volumétricas classificatórias, e conforme a Instrução de
o pavimento, são representadas pela ação do ciclo de
Serviço DG/DNIT nº 05 de 09 de dezembro de 2005, as
carregamento e descarregamento em um determinado ponto
contagens de tráfego devem ser feitas em postos de contagem
fixo da superfície de rolamento, quando da passagem das
em número suficiente, durante sete dias, de 24 horas, para
rodas dos veículos.
caracterização completa do tráfego.
O dano causado pela passagem de cada veículo
Além dos dados de contagem levantados, devem ser
é, usualmente, de pequena magnitude, mas o efeito
usados dados do Plano Nacional de Contagem de Tráfego
acumulativo deste dano é que determina a resistência de
(PNCT), visando verificação e complementação das contagens
vida à fadiga dos pavimentos. No Brasil, os pavimentos
efetuadas, assim como embasamento quanto às taxas de
são dimensionados conforme um número equivalente de
crescimento de tráfego a serem consideradas no projeto.
operações de um eixo tomado como padrão durante um
Os dois métodos usuais de dimensionamento de
período de projeto definido (DNIT, 2006a). Conforme DNIT (2006b), cálculo do número “N”, que
pavimentos recomendados pelo DNIT (2006b), “pavimentos novos - Método do Corpo de Engenheiros do Exército
é o número de repetições (ou operações) do eixo padrão
Americano (USACE)” e “restauração - Método da American
rodoviário de 8,2 tf, equivalente à determinada frota,
Association of Highway and Transportation Officials
durante o período considerado de vida útil do pavimento, é
(AASHTO)”.
determinado por: Ni = 365 x VMDai x FV x FP x FR
O fator de Veículos é determinado em função da (1)
Onde: Ni = Número equivalente de operações do eixo-padrão de 8,2t para o ano “i”;
composição e da configuração de eixos da frota de veículos comerciais que demandam o trecho considerados, sendo: FV = FE x FC
(2)
Onde:
VMDa = Volume de Tráfego Diário Médio Anual;
FC = Fator de carga;
FV = Fator de veículos
FE = Fator de Eixos.
VMDai = Somatório do volume de tráfego comercial (ônibus + veículos de carga) ocorrente no trecho até o ano “i”;
Conforme DNIT (2006b), a conversão do tráfego em um
FP = Fator de Pista;
número equivalente de operações de um eixo definido como
FR = Fator Climático Regional.
padrão é efetuada aplicando-se os Fatores de Equivalência de Cargas (FC). Tais fatores permitem converter uma aplicação
Na metodologia estabelecida por DNIT (2006b), somente
de um eixo solicitado por uma determinada carga em um
veículos pesados (caminhões e ônibus) são considerados, e
número de aplicações do eixo-padrão que deverá produzir um
seus eixos dianteiros direcionais são sempre com rodagem
efeito equivalente.
singela, podendo ser contemplado a montagem de dois eixos dianteiros direcionais, de acordo com a legislação. Geralmente, eixos traseiros dos veículos comerciais são
Para os limites legais para Peso excedente dos veículos, deve ser considerado 10% por eixo, e 5% PBT (Peso Bruto Total) do veículo. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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Os fatores de equivalência da AASHTO baseiam-se na perda de serventia (PSI) e variam com o tipo do pavimento
ponderada dos diferentes coeficientes sazonais, levando-se em conta o espaço de tempo em que ocorrem.
(flexível e rígido), índice de serventia terminal e resistência
DNIT (2006a) recomenda a adoção de um coeficiente,
do pavimento (número estrutural – SN). Eles são diferentes
para projeto, um valor de C.B.R compreendido entre o que
dos obtidos pelo USACE, que avaliaram os efeitos do
se obtém antes e o que se obtém depois da embebição, ou
carregamento na deformação permanente (afundamento nas
seja, um valor correspondente à umidade de equilíbrio. O
trilhas de roda) (DNIT, 2006b).
valor comumente adotado para o FR é 1,0 (um), conforme
Os trechos experimentais da AASHTO e do USACE,
resultados de pesquisas desenvolvidas no IPR/DNER.
artigos
forneceram subsídios para o desenvolvimento de fatores
Os pesos brutos totais máximos permitidos dos veículos
de equivalência de carga por eixo. As várias seções de
estão definidos no artigo 2 do CONTRAN (2006). No citado
pavimento foram submetidas ao carregamento de veículos
artigo dessa resolução também estão definidos os limites
com diferentes tipos de eixos e cargas. Foram avaliados os
máximos de peso bruto, transmitidos por eixo, às superfícies
efeitos do carregamento na perda de serventia para diversas
de vias públicas.
concepções de pavimento. Em Ferro et al. (2010) estão
Já a CONTRAN (2015) estabelece o limite de 5% (cinco
apresentados os fatores de equivalência referenciais da
por cento) sobre os limites de pesos regulamentares para o
AASHTO e USACE.
peso bruto total (PBT) e 10% (dez por cento) sobre os limites
Conforme Ferro et al. (2010), fator de Eixos é definido
de peso regulamentares por eixo de veículos transmitidos à
como sendo o número que multiplicado pelo número de
superfície das vias públicas. Qualquer veículo que trafegar
veículos, dá o número de eixos correspondentes, que nada
fora desse limite estabelecido, estará sujeito a sanções que
mais é que a média ponderada das quantidades percentuais
vão desde multa até apreensão do veículo, passando por
dos diversos tipos de eixos que atuam no pavimento.
transbordo de carga excedente para liberação do veículo.
O tráfego considerado para efeito de projeto é o da faixa mais solicitada da rodovia. Na falta de dados mais
3.
METODOLOGIA DA PESQUISA
precisos, na Tabela 1 são fornecidas indicações quanto às percentagens “c” de veículos comerciais (em relação ao
Para a verificação da diminuição da vida útil do
tráfego comercial nos dois sentidos) na faixa de trânsito
pavimento, objeto deste estudo, foram utilizados dados
selecionada para o projeto. Desprezam-se os carros de
obtidos de uma usina sucroalcooleira do estado de Goiás. Tais
passeio e os utilitários, por terem fatores de veículo muito
dados correspondem às pesagens e contagem dos veículos de
baixos.
carga de transporte da matéria prima, a cana de açúcar.
TABELA 1: PERCENTUAIS DE VEÍCULOS COMERCIAIS NA FAIXA DE PROJETO (DNIT, 2006B)
Os dados obtidos são referentes à pesagem da safra do ano de 2008, que teve um período de transporte de 92 dias corridos. Foi adotada uma taxa de crescimento anual da frota de 3%. Os veículos de transporte de carga correspondem, de acordo com a classificação de DNIT (2006b), aos tipos 3C e 3D3, Figura 1, conhecidos na usina como “Paliteiro” e “Romeu e Julieta”, respectivamente.
O Fator climático Regional seria o responsável por levar em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento, durante as estações do ano (o que se traduz em variações de capacidade de suporte dos materiais) o número equivalente de operações do eixo-padrão ou parâmetro de tráfego, N, deve ser multiplicado por um coeficiente (F.R.) que, na pista experimental da AASHTO, variou de 0,2 (ocasião em que prevalecem baixos teores de umidade) a 5,0 (ocasiões em que os materiais estão praticamente saturados) (DNIT, 2006a). O valor final a ser adotado deve ser uma média 82
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 1: Veículos tipo 3C e 3D3
A análise do peso líquido fornecido por esta tabela,
E, por fim, para obter o número N para as diferentes
verificou-se que houve um acréscimo de aproximadamente
situações utilizou-se, além dos dados obtidos anteriormente,
43% de carga no veículo tipo 3C e 31% no veículo tipo 3D3,
o fator de pista (FP) igual à 0,5 (Pista simples) e o fator
em relação aos limites legais de carga, já acrescidos os 5%
climático igual à 1,0, conforme indicado em DNIT (2006b).
em relação ao PBT (Peso Bruto Total). Para definição do número de passagens diárias de cada veículo, foi feita a média no prazo decorrente da safra, e encontrado o valor de 8 passagens diárias do veículo 3C e 113 passagens do veículo tipo 3D3. Foram realizados os cálculos para três diferentes situações: para solicitações com cargas totais, cargas nos limites legais (5% a mais sobre o PBT), e a média das cargas reais obtidas pela pesagem da usina. Na obtenção do número N, foi levado em consideração apenas o método USACE, para a obtenção dos fatores de equivalência de carga. Para a determinação do peso por conjunto de eixo, nas três situações, foram impostas a cada eixo as cargas legais, sobrecarga máxima permitida e a carga real levantada, conforme indicado na Tabela 2.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Após análise dos dados obtidos e a aplicação das metodologias, pôde-se fazer a análise dos impactos das sobrecargas na vida útil do pavimento. Quando se submete o pavimento a cargas na tolerância estabelecida pelo DNIT, nota-se que o número de repetições do eixo padrão (número N), admissíveis no pavimento não altera consideravelmente, como mostra a Figura 2. Com isso, se, em um projeto hipotético, fossem usadas as cargas legais sem a sobrecarga, o N adotado seria de 5,03x106 e, caso todos os veículos, trafegassem usufruindo da tolerância legal de 5% em cada eixo, o N seria de 5,17x106, uma diferença de apenas 2,78%, não diminuindo consideravelmente a vida útil prevista.
TABELA 2: PESOS POR CONJUNTO DE EIXO EM CADA CATEGORIA DE VEÍCULO
Logo em seguida, foi determinado fator de veículo individual (FVi) para cada conjunto de eixo, de cada categoria de veículo, nas três diferentes situações, como pode ser observado na Tabela 3. TABELA 3: DETERMINAÇÃO DOS FVI PARA CADA CONJUNTO DE EIXO DE CADA CATEGORIA DE VEÍCULO
Figura 2: Limite Legal x Tolerância Legal
Já quando se leva em consideração as cargas reais, obtidas dos dados retirados da pesagem dos veículos de transportes da usina, nota-se grande impacto no número N, sendo apresentado na Figura 3 a análise do número de repetições dos veículos com cargas totais e na tolerância estabelecida pelo CONTRAN (2006), em decorrência de 10 anos de tráfego com uma taxa de crescimento de 3% ao ano.
A partir do FVi encontrou-se o fator de veículo (FV) da frota, levando em consideração a porcentagem de solicitação de cada veículo, como mostra a Tabela 4. TABELA 4: DETERMINAÇÃO DE FV A PARTIR DE FVI
Figura 3: Tolerância Legal x Carga Legal Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
83
A Figura 4 apresenta a drástica diferença do número
no cálculo do número N para dimensionamento do pavimento
N calculado a partir da carga com tolerância legal em
com diferentes configurações de carga, sendo as cargas totais
comparação com as cargas reais aplicadas pelos veículos de
dos veículos de carga (veículos totalmente carregados sem
transporte da usina no pavimento. Nessa situação, o número
sobrecarga) estabelecidas pelo CONTRAN (2006), cargas nos
de repetições alcançado no 10° ano pelos veículos em
limites legais (5% a mais sobre o PBT), e a média das cargas
condições legais de tráfego é atingido pelos veículos da usina
reais obtidas pela pesagem de usina, sendo 31% e 43%
entre o 5º e o 6° ano de vida útil do pavimento, diminuindo
superiores em relação aos limites legais.
em cerca 40% a vida útil do pavimento. Em relação a carga sem a tolerância é apresentada a Figura 4.
Na primeira e na segunda situação não houve diminuições significativas na vida útil do pavimento. Na terceira situação houve uma redução significativa na vida útil do pavimento, de 10
artigos
anos para 6 anos, reduzindo aproximadamente 40% do prazo de vida útil do pavimento. Observando essa prerrogativa, o acréscimo de sobrecarga ao pavimento influenciaria em diversos fatores como: a segurança e conforto dos usuários que trafegam na rodovia, a destruição do patrimônio público devido à falta de uma fiscalização efetiva, gastos excessivos com manutenção do pavimento e aumento do tempo de viagem dos veículos. Nesse sentido, o caso estudado é apenas um exemplo de como o desrespeito à legislação pode Figura 4: Limite Legal sem tolerância x Carga Real
Da análise da Figura 4 pode-se observar que a diferença
público. Assim, seria muito importante que os gestores públicos
chegou a mais de 45% entre os valores do número N e, caso
realizassem ações que coibissem esse tipo de prática. Algumas
fosse definido um projeto de pavimento usando o limite legal e
ações poderiam ser sugeridas como: aumento do controle de
fosse aplicada a carga correspondentes aos veículos da usina,
cargas transportadas, aumento da fiscalização com pesagens em
a vida útil do pavimento seria atingida entre o 5 e o 6º ano.
pontos fixos e aleatórios das rodovias, punição mais severa aos
Além disso, nessa situação de subestimação do número N no
infratores, etc.
projeto, culminaria no aparecimento de patologias bem mais
REFERÊNCIAS
precocemente do que as que seriam observadas caso fosse adotado o número N considerando o acréscimo de carga aplicado pelos veículos da usina. Outro fator interessante de ser citado seria a mudança de soluções de engenharia no projeto. Um exemplo se faz citando próprio método de dimensionamento de pavimentos em vigor no Brasil, método empírico do DNIT. Caso o projeto fosse definido usando os limites legais, a solução para o revestimento poderia ser de 5,0cm de espessura, já considerando a carga real aplicada pelos veículos da usina, a solução deveria ser de, no mínimo, 7,5cm. Isto, com certeza, refletiria em desempenho do pavimento: reduzindo a ocorrência de patologias, gastos com manutenção ao longo da vida útil e conforto dos usuários.
5. CONCLUSÕES Como discutido, o cálculo do número N e os estudos de tráfego realizados para sua obtenção são decisivos no sucesso do dimensionamento de pavimentos. No presente trabalho foram realizadas várias simulações 84
prejudicar a própria população que utiliza o respectivo serviço
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
ALBANO, J. F. Efeitos dos Excessos de Carga Sobre a Durabilidade de Pavimentos. Porto Alegre, RS: Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal do Rio Grande do Sul da UFRGS, 2005. 232p. CNT Rodovias. Pesquisa CNT de rodovias 2018. Disponível em <http:// pesquisarodovias.cnt.org.br/Paginas/relatorio-gerencial>. Acesso em: 14 de junho de 2019. Conselho Nacional de Trânsito. Resolução CONTRAN nº 210 de 13 de novembro de 2006. Brasília, DF. 2006. Conselho Nacional de Trânsito. Resolução CONTRAN nº 526 de 29 de abril de 2015. Brasília, DF. 2015. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de pavimentação. 3.ed. – Rio de Janeiro, 2006a. 274p. (IPR. Publ., 719). Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de estudos de tráfego. - Rio de Janeiro, 2006b. 384 p. (IPR. Publ., 723). Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Instrução de Serviço nº 05 de 09/12/2005. Brasília, DF. 2005. FERRO, Claudia Cristina.; SOBREIRO, Fernanda Pilati.; LEANDRO, Rodrigo Pires. Uma Investigação da Influência do Excesso de Carga no Dimensionamento de Pavimento Flexível: Um Estudo de Caso da Rodovia BR-364/163/MT. Coninfra 2010 - 4º Congresso de Infraestrutura de Transportes. São Paulo, 2010. Manual de estudos de tráfego. - Rio de Janeiro, 2006. 384 p. (IPR. Publ., 723). Manual de pavimentação. 3.ed. – Rio de Janeiro, 2006. 274p. (IPR. Publ., 719). Soares, J.B.; Motta, L.M.G; Panorama Nacional da Pesquisa em Transportes 2001; Volume:1; P381-389; XV ANPET; Campinas-SP.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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pratas da casa
Relato de experiência: Reabertura da Biblioteca Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira
Lívia Oliveira Job Benvegnu
Bibliotecária - Especialista Rodoviário em Documentação, DAER/RS
O presente relato de experiência trata da reabertura da biblioteca Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira, em 2015, e a recuperação do acervo para disponibilização ao público interno e externo do DAER. Aborda a conceituação de biblioteca, biblioteca especializada e centro de documentação. Trata do acervo de biblioteca especializada, livros raros e a importância para a memória institucional. Relata o histórico da biblioteca
1 INTRODUÇÃO
que foi criada com o Departamento, em 1937, e teve algumas mudanças institucionais ao longo do tempo. Por fim, apresenta alguns desafios atuais para que a biblioteca continue a atender seus usuários de acordo com as necessidades e os desafios atuais da sociedade.
Por que reabrir uma biblioteca hoje em dia em que há tudo na Internet? Por que ocupar espaço físico se está tudo no digital? Quem hoje em dia frequenta as bibliotecas, se está tudo no Google? Estes são os questionamentos mais respondidos pelos profissionais da informação - como são chamados os bibliotecários e arquivistas - em razão da realidade das informações na web. Os questionamentos também foram feitos à profissional que relata a experiência de reabertura da Biblioteca do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem (DAER), com ingresso em 2012, e que através de um Diagnóstico e um Projeto conseguiu apoio institucional, em 2014 e 2015, para reabrir a Biblioteca Engenheiro Darcy Gonçalves Teixeira.
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
2 REABERTURA DA BIBLIOTECA
curto prazo, foi necessário priorizar algumas etapas para não perder a oportunidade, tais como: indexação dos materiais mais solicitados e atendimento ao público. Deste
O contato com o acervo da Biblioteca do DAER foi no
modo, a biblioteca reabriu em maio de 2015. Neste mesmo
final de 2012, com o surgimento das seguintes pesquisas:
ano, realizou-se um Estudo de Usuários para conhecer as
os estudantes procurando informações diversas, tais como
necessidades informacionais dos servidores e estagiários.
- as Barcas que o DAER possuía; sobre a ponte do Guaíba,
Também no final de 2015, a biblioteca passou a fazer parte
ou os servidores do jurídico procurando informações sobre
da Escola de Gestão Daeriana (EGD) da Superintendência
o Batalhão Rodoviário para responder uma questão judicial
de Recursos Humanos (SRH). Em 2016, 2017 e 2018,
sobre o patrimônio. Mas o acervo estava acondicionado
realizou-se a seleção e automatização do acervo. No final
em uma sala que não possibilitava o recebimento dos
de 2019, foi possível encerrar algumas atividades, como
pesquisadores, além de não haver um catálogo para
a seleção e a catalogação do material existente, contando,
pesquisar títulos, autores e assuntos. Assim, as informações
assim, mais de
eram encontradas a partir do índice físico do Boletim do
5.000 itens que estão disponíveis para o acesso.
DAER, que foi um periódico do DAER publicado de 1938
As pesquisas são na sua maioria por e-mail, de forma
a 1972. Logo pode-se perceber que havia algo que não
exaustiva, ou seja, o assunto é abordado profundamente,
estava disponível na Internet e que só o DAER possuía.
por exemplo, todos os relatórios de obras da década
No meio do ano de 2014, uma sala maior foi liberada e através da comprovação, por e- mail´s recebidos, de que
de 1980, tudo sobre a ponte X, tudo sobre o método empregado na construção X, entre outras.
havia demandas de pesquisa, foi solicitado este local para tratar melhor o acervo. O Diretor Administrativo da época concordou que a sala liberada poderia ser utilizada para esta “triagem” do acervo. Para isto, foi contratada uma
3 BIBLIOTECA, BIBLIOTECA ESPECIALIZADA E CENTRO DE DOCUMENTAÇÃO
estagiária de Biblioteconomia e a instalação de um software gratuito para início da catalogação. No início de 2015, com um novo governo e uma nova
Neste ponto aqui é importante alinharmos os conceitos
Diretoria de Administração e Finanças, foi lançado outro
utilizados e que centram, desde 2015, o compromisso com
desafio, o de reabrir a Biblioteca para o público, em apenas
a informação única e com a história que o DAER possui.
dois meses. Como ainda a equipe estava conhecendo o
Adotamos a definição de Milanesi sobre a importância da
acervo, sem ter dedicação exclusiva para a atividade e o
biblioteca e da ciência:
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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periódicos, os livros, as normas e as chamadas “literaturas A Ciência é cumulativa e a biblioteca tem a função de
cinzentas”. O termo literatura cinzenta é uma: “[...] tradução
preservar a memória – como se ela fosse o cérebro da
literal do termo inglês grey literature, é usada para designar
humanidade – organizando a informação para que todo ser humano possa usufruí-la. Isso vai da biblioteca que se
pratas da casa
constrói para aqueles que se alfabetizam, até a biblioteca especializada para o homem da ciência (MILANESI, p. 15, 1983).
documentos não convencionais e semipublicados, produzidos nos âmbitos governamental, acadêmico, comercial e da indústria” (GOMES, MENDONÇA, SOUZA, p. 97, 2000). A partir da seleção do acervo constatou-se que a Biblioteca do DAER, possui também características de Centro de Documentação, pois contém informações relacionadas a um determinado assunto que é “Engenharia Rodoviária”, sem restrições quanto aos formatos. O acervo é composto
Há diversos tipos de bibliotecas: a pública, a escolar,
de: livros, livros “raros”, periódicos, fotografias, materiais
a comunitária, a universitária, a especializada, etc. A
cartográficos, documentos institucionais e informações
Biblioteca do DAER pode ser classificada como Biblioteca
digitais. Todo este acervo faz parte do conhecimento explicito
Especializada, pois é voltada a um campo específico do
na Gestão do Conhecimento que é formal e sistemático,
conhecimento: a Engenharia Rodoviária. A biblioteca
compartilhado por dados e informações.
especializada deve estar centrada no interesse da organização
O livro mais antigo encontrado na Biblioteca é de
na qual está inserida, portanto, a disponibilização da
1861, em francês, cujo título é “Cours de Construction”. A
informação deve ser rápida, eficaz e centrada na área
biblioteca possui coleções especiais que são consideradas
especializada. No quadro abaixo, Miranda (p. 99, 2018)
preciosas por sua raridade ou sua associação com
demonstra as características de uma biblioteca especializada:
importantes figuras ou instituições históricas, culturais, políticas, científicas ou artísticas. Destacamos os livros
Quadro 1 – Características de uma biblioteca especializada.
doados pelos engenheiros: Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira, Eng.º Francisco José San Martin, Eng.º João Luderitz e Eng.º Luiz Grassi. São livros com dedicatórias, assinaturas, de diversos idiomas e de várias partes do mundo. Os documentos institucionais podem ser utilizados para a memória empresarial, ou seja, o uso que uma empresa faz da sua memória e o DAER possui um acervo rico para este tipo de utilização. A memória pode ser um fator de coesão
Fonte: MIRANDA, p. 99, 2018.
O tratamento das informações deve ser exaustivo para ampliar a recuperação. A coleção deve ser atualizada
de um grupo (redescobre valores e experiências) e pode ser elemento de responsabilidade social e histórica (empatia com a trajetória e reflexão sobre planos futuros).
constantemente, a base de dados deve ser temática e no nível de interesse dos usuários.
4 ACERVO DE BIBLIOTECA EXPECIALIZADA E MEMÓRIA EMPRESARIAL
5 HISTÓRICO DA BIBLIOTECA ENGENHEIRO DARCY GONÇALVES TEIXEIRA A biblioteca do DAER foi criada com o Departamento,
O instrumento de trabalho de uma biblioteca
88
em 1937, pelo Eng.º Alfredo D´Almeida Meyer-Waldeck,
especializada é a informação, independente do seu suporte,
era ligada à Diretoria Técnica, sob direção do Eng.º
seja um livro, periódico, mapa, ou um artigo online. Assim,
Clóvis Pestana, cuja Diretoria tinha como missão: “vigiar
seu acervo é formado por itens especializados. No caso
pela incorporação permanente às atividades do DAER
do DAER, as fontes de informação para os usuários são:
as conquistas mais recentes da técnica moderna e para
as organizações (como o próprio DAER, o Departamento
o cumprimento dessa missão foram implementados: o
Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT, a American
Laboratório, a Biblioteca e o Boletim do DAER” (PESTANA,
Association of State Highway and Transportation Officials
1939). Em 1948, a Biblioteca passou a fazer parte da
- AASHTO, etc), os eventos científicos (publicações), os
Divisão de Serviços Especiais (DSE), sob tutela do Eng.º
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Waldeck. Na década de 1970 chegou a ter treze bibliotecas ramais. No início da década de 1980, a biblioteca recebe
Código de catalogação Anglo-Americano (AACR2). A fim de indexar os termos que possam ser recuperados
o nome de Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira, em razão de ser
pelos usuários da base de dados, foi necessária a adoção
incentivador da biblioteca, participante da 1ª Comissão da
de terminologias especializadas. Para a indexação dos
Redação do Boletim e, após seu falecimento, a família doa
termos são utilizados: o Microtesauro Rodoviário (DNER), de
parte do acervo bibliográfico para a Biblioteca.
1987, tendo como zonas centrais a Engenharia Rodoviária e o Transporte Rodoviário; o Glossário de Termos Técnicos Rodoviários do DNIT, de 2007 e de 2017; e, para os termos de administração pública, o Vocabulário de Controle Externo do Tribunal de Contas da União (VCE), de 2016. A autora Machado (p. 85, 2015) analisou se o Macrotesauro de Transportes, do qual faz parte o Microtesauro Rodoviário, seria um instrumento de indexação pertinente da terminologia empregada no discurso de especialistas e concluiu que apesar de algumas deficiências (algumas na terminologia, escassa rede de remissivas, necessidade de atualização, etc): [...] o Macrotesauro de Transporte é um instrumento pertinente da linguagem de especialidade que aborda,
Fotografia 1: Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira Fonte: Revista Rodoviária, 1972.
A biblioteca teve como bibliotecários: o Sr. Clóvis Niederaurer Portinho; a Sr.ª Alice Edith Kausz, que saiu para
podendo auxiliar em um primeiro momento na atividade de indexação. Entretanto, em função dos resultados obtidos na pesquisa, não pode ser utilizado como único critério para a escolha de descritores
a VARIG em 1954, por ter domínio de diversos idiomas; Sr.ª
(MACHADO, p. 85, 2015).
Suely Motta Seelig (1954 a 2000), formada em Línguas Anglo-germânicas e Biblioteconomia, e Sr.ª Eneida Oliveira Machado (1970 ao final dos anos 2000). Na década de 1970 teve quatro sub-bibliotecas: da Procuradoria Jurídica, da Divisão de Estudos e Projetos, do Serviço de Seleção e Orientação Profissional e da Divisão de Serviços Mecanizados. Em 1972: “[...] com a nova reorganização da instituição a biblioteca passou o ser ligada a Unidade de Serviços Especiais (USE) dentro da área administrativa, que viria ser no futuro a Superintendência de Apoio Administrativo e Operacional (SAO)” (TERRA, p. 54, 2016). Em razão disto, verificou-se no acervo que passou do caráter técnico para um
Em 2020, iniciou-se a elaboração da Política de Desenvolvimento de Coleções que visa definir estratégias de ação da biblioteca, a fim de atender objetivos e fins sociais e institucionais. Este tipo de política procurar definir vários aspectos: critérios para seleção e aquisição por tipo de materiais, atribuição de responsabilidades, formas de aquisição, desbaste (remanejamento, descarte e conservação) e a avaliação periódica da mesma.
6 DESAFIOS ATUAIS
caráter mais generalista: havia obras de filosofia, psicologia, ciências sociais, direito, medicina, música, comunicação
A biblioteca e qualquer serviço precisam manter-se
social, administração de empresas, história, entre outros. O
atualizados com as necessidades e os desafios atuais da
que dificultou a seleção do material.
sociedade, e a biblioteca Eng.º Darcy Gonçalves Teixeira
Por não ter sido encontrado o catálogo de fichas da
por pertencer a uma instituição pública, deve fomentar a
coleção, os itens foram avaliados individualmente. O
cidadania e a democracia. A promoção da cidadania e da
processamento técnico dos itens segue normas internacionais
democracia será possível através do acesso às informações,
utilizadas na área de Biblioteconomia, seguindo os Princípios
independentemente do formato. Neste sentido também
da Internacional Federation of Library Associations and
é fundamental o engajamento e o comprometimento dos
Institutions (IFLA), Classificação Decimal Universal (CDU) e o
demais servidores na preservação física do acervo e
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
89
manutenção da preservação digital (mídias e formatos) dos conteúdos já digitalizados.
pratas da casa
A conscientização da importância do acervo e de que
dispositivo (any device) (ABDAL; ANGLADA, p. 301, 2016). Em razão dos recursos públicos escassos, todas estas inovações e tecnologias serão possíveis buscando novas
este se constitui um patrimônio para o Estado do Rio Grande
estratégias de financiamento e parcerias. Uma alternativa
do Sul, é um desafio, além da necessidade de um Plano de
para financiamento são os editais de fomento à cultura
Ação para cada um dos agentes de degradação dos itens. Os
da Secretaria do Estado do RS que são elaborados por
agentes de degradação são de quatro tipos: agentes físicos,
produtores culturais.
agentes químicos, agentes físicos mecânicos e agentes biológicos. O ser humano faz parte do agente biológico de degradação - é o que tem mais trazido prejuízos ao
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
acervo, uma vez que, quando um servidor ou gestor - realiza mudanças no acervo sem planejamento, sem previsão de um local, falta de manuseio adequado dos itens, digitalização
A reabertura da biblioteca possibilitou o reencontro do
para descarte do original - ocasiona a perda de informações,
acervo com os pesquisadores e os servidores que precisavam
como no caso da dissociação, onde se perdeu o catálogo dos
das informações que constam em seu interior. A utilização
itens existentes. O ser humano como agente de degradação
deste acervo é múltipla, como servir de fonte de informação
de acervos já era uma preocupação para Lima em 1997:
para o filme Elis - na ambientação dos anos 1960, através de fotografias da época - até questões pontuais. O importante
[Os teóricos da biblioteconomia, ou não, sempre tratam do assunto da forma mais convencional existente:
orgulho deste patrimônio da sociedade gaúcha. A inovação e as novas tecnologias permitirão novos
as intempéries climáticas, os acidentes biológicos
acessos e usos do acervo, mas para isto deve-se conhecer e
ou a preocupação higiênica de ordem funcional.
proteger o que o Departamento já possui. A conscientização
Modernamente, no entanto, uma modalidade de agente
da importância deste acervo é a chave para que ele
maléfico contra a conservação e manutenção dos acervos vem tomando forma e assumindo contornos de difícil combate: o homem (LIMA, 1997).
Há novos recursos tecnológicos para bibliotecas e gestão do conteúdo digital que deverão ser implementados, dentre eles, destacamos: os conteúdos devem estar disponíveis atendendo novos padrões de descrição como Recurso de Descrição e Acesso (RDA); a criação de folksonomias, taxonomias e ontologias; uso de (Radio-Frequency Identification – RFID) para empréstimos, devoluções e inventários; tecnologias laser para recuperar e digitalizar as obras raras; repositório institucional (DSpace), software livre, para o gerenciamento do acervo digital, que suporte uma grande variedade de tipo de documentos, tais como: livros, teses e dissertações, fotografias, filmes, áudio, e outros; e tecnologias inclusivas para portadores de necessidades especiais, conforme a Lei nº 13.146/2015. O bibliotecário deverá ter um papel de facilitador das informações e criador de conhecimentos, atuar como gestor da informação. Os atuais usuários de bibliotecas: querem acessar todos os conteúdos e serviços (anything), de qualquer lugar (anywhere), a qualquer hora (anytime) e de qualquer 90
é que os servidores façam parte da conservação e tenham
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
permaneça e seja utilizado por mais gerações de servidores e de cidadãos.
REFERÊNCIAS ABADAL, Ernest; ANGLADA, Lluís. TIC e bibliotecas: situação atual e perspectivas. In: RIBEIRO, Anna Carolina Mendonça Lemos; GONÇALVES, Pedro Cavalcanti (org.). Biblioteca do Século XXI: desafios e perspectivas. Brasília: IPEA, 2016. P. 301 – 326. Disponível em: https://www.ipea.gov.br/portal/ images/stories/PDFs/livros/livros/170105_biblioteca_do_seculo_21.pd f. Acesso em: 20 jul. 2020. GOMES, Sandra Lúcia Rebel; MENDONÇA, Marília Alvarenga Rocha; SOUZA, Clarice Muhlethaler de. Literatura Cinzenta. In: CAMPELLO, Bernadete Santos; CENDÓN, Beatriz Valadares; KREMER, Jeannette Marguerite (org.). Fontes de informação para pesquisadores e profissionais. Belo Horizonte: UFMG, 2000. LIMA, Justino Alves. Mobilização para uma política de conservação e manutenção de acervos contra o agente biológico humano. Ensaios APB, São Paulo, n. 39, fev. 1997. Não paginado. MACHADO, Andreia Regina. Análise dos descritores da subárea Rodovia no Macrotesauro de Transportes em relação ao discurso expresso pelos especialistas. 2015. 113 f. Trabalho de conclusão (Graduação em Biblioteconomia) - Faculdade de Biblioteconomia e Comunicação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2015. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/ handle/10183/183397. Acesso em: 15 jul. 2020. MILANESI, Luís. O que é biblioteca? São Paulo: Brasiliense, 1983. MIRANDA, Ana Cláudia Carvalho. Gestão de coleções para bibliotecas especializadas: Uma perspectiva teórica para o planejamento de recursos informacionais. Ci. Inf. Rev., Maceió, v. 5, n. 2, p. 95-105, maio/ago. 2018. PESTANA, Clóvis. Relatório de 1938: Diretoria Técnica. Boletim Rodoviário, Porto Alegre, v. 2, n. 4, p. 30-32, jul. 1939. REVISTA RODOVIÁRIA. Porto Alegre: DAER, v. 1, n.3, nov./dez. 1972. TERRA, Uiliam Teixeira. O dispositivo móvel no serviço de referência e informação em biblioteca especializada: um estudo de caso na biblioteca Engenheiro Darcy Gonçalves Teixeira. 2016. 96 f. Trabalho de conclusão (Graduação em Biblioteconomia)- Faculdade de Biblioteconomia e Comunicação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2016. Disponível em: https:// lume.ufrgs.br/handle/10183/147270. Acesso em: 14 jul. 2020.
pratas da casa
Estabilização Mecânica Granulométrica na Manutenção de Estradas não Pavimentadas Laércio Toralles Pinto da Silva DAER/RS - Pontifícia Universidade Católica do RS, Porto Alegre/ RS Guilherme Ósio Jerônimo
Universidade do Vale do Rio dos Sinos, Gravataí/RS
Alberto Toralles Pinto da Silva
Pontifícia Universidade Católica do RS, Porto Alegre/RS
As estradas vicinais não pavimentadas representam 86,3% da malha rodoviária brasileira e são vitais para o escoamento da produção agrícola em todo o país. Entretanto, a conservação destas se torna uma questão complexa durante períodos de estiagem ou de chuvas fortes, exigindo intervenções constantes para que as suas condições de trafegabilidade permaneçam em bom estado, o que acarreta em maiores gastos com serviços de manutenção. Buscando alternativas para remediar o problema, este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados da utilização de estabilização mecânica granulométrica que consiste na incorporação de materiais pétreos e cascalhos ao leito da estrada, utilizando um equipamento que quebra a pedra ao mesmo tempo que homogeneíza os materiais, na Estrada Fernando Ferrari, em Gravataí/RS. O processo foi acompanhado e registrado em toda sua execução, com elaboração de uma planilha de produtividade baseada em valores de serviços do DAER e do DNIT. Cinco amostras de solo foram coletadas, três destas sendo amostras do subleito original e as restantes após a incorporação do material pétreo, para fins da análise granulométrica, de limites de liquidez e plasticidade e ensaios de compactação e CBR. Com os resultados obtidos, constatou-se a evolução da capacidade de suporte e resistência ao intemperismo do leito da estrada, com as amostras após a estabilização apresentando um CBR de 26% em comparação com as amostras originais de CBR 11%, mostrando a viabilidade da técnica na manutenção de rodovias não pavimentadas.
INTRODUÇÃO
As estradas não pavimentadas com revestimento primário constituem boa parte da malha viária brasileira. São vias de escoamento em todo o território nacional, principalmente da produção agrícola. De acordo com os dados de 2016 do Sistema Nacional de Viação (SNV), disponível em: http://dados.infraestrutura.gov.br/dataset, o Brasil possui 196.601,80 km de rodovias pavimentadas e 1.239.254,10 km de rodovias não pavimentadas, o que representa 86,3 % do total das rodovias brasileiras. As Figuras 1 e 2 exemplificam as condições das rodovias não pavimentadas em período de chuvas e de estiagem. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
91
pratas da casa Figura 1- Condição da estrada em período de chuva
Figura 2 - Condição da estrada em período de estiagem
Fonte: Ricardo Venescau de Oliveira Almeida
Conhecendo a importância destas vias sem pavimentação asfáltica e as dificuldades de conservação e manutenção, pretende-se com este trabalho apresentar
incorporação de material pétreo, avaliando o acréscimo de sua resistência mecânica. O espaçamento entre as intervenções nos serviços de
uma nova técnica a ser aplicada nestas estradas que
conserva é variável determinante no custo benefício. Mesmo
proporciona maior durabilidade, mesmo após períodos
que inicialmente se tenha um aporte de recursos maior pela
de chuvas. O trabalho consiste no acompanhamento dos
utilização do material britado e do uso do equipamento,
serviços de recuperação da rodovia, estrada Fernando Ferrari,
a redução no número de grandes intervenções, garante a
sem pavimentação asfáltica, executados no município de
viabilidade econômica do novo processo.
Gravataí-RS e que tem por objetivo melhorar as condições
Assim exposto, a técnica ora proposta objetiva uma
mecânicas do leito da estrada quanto à granulometria,
diminuição de custos para estados e municípios, os quais
resistência à erosão e a capacidade de suporte do subleito
são os maiores gestores de rodovias com revestimento
existente.
primário. Ao mesmo tempo contribui também para
Para a estabilização e melhoria da capacidade de
minimizar os danos ambientais, eis que reduz as constantes
suporte dessas rodovias, foi executado um trabalho de
explorações de jazidas e as emissões de gases poluentes,
incorporação de material pétreo ao leito da estrada. Existe
decorrentes das atividades de conservação, bem como
Norma do Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre
pela necessária reposição de peças pelo desgaste dos
(DNIT) 139/2010, a qual trata de estabilização de sub- base
equipamentos utilizados, nos processos de fabricação das
granulometricamente, podendo o material ser misturado
peças de reposição.
na pista ou fora da pista com a instalação de uma central de mistura, implicando em custos maiores, e em ambos os casos com o material pétreo nas dimensões recomendadas. A nova técnica pretende avaliar a estabilização e melhoria do leito da estrada formado por diferentes tipos
2 SOLOS ESTABILIZADOS 2.1 Métodos
de solos, através da incorporação direta do material na pista, podendo ser utilizado material pétreo de maior diâmetro, reduzindo assim o custo final. Para tanto foi feito
características melhoradas do seu estado natural encontrado
o acompanhamento deste processo numa estrada municipal,
no meio ambiente. De acordo com Senço (2001, v. 2),
tendo uma extensão de 500m como trecho experimental para
a estabilização consiste em fornecer ao solo melhores
definição dos procedimentos executivos e produtividade dos
condições para suportar deformações sempre que solicitado,
equipamentos. Foram realizados ensaios de caracterização
exercendo assim suas funções no pavimento.
e a partir destes estudada a estabilização dos materiais pela
92
São chamados solos estabilizados os que possuem
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
O solo do subleito que possua características
insatisfatórias, no seu estado natural, pode ser alterado
granulométrica a função desta fração é contribuir para a
através de misturas, adição de agregados ou por uma
fricção interna do conjunto. Como exemplos de material
adequada compactação, tornando-o um solo estabilizado.
classificado como agregado pode-se citar a areia e
Dentre os motivos para utilização da estabilização de solos
pedregulho. (PAQUETTE; RITTER, 1951, tradução nossa).
destacam-se: subleito de baixa capacidade, materiais com
A fração fina deve ser composta por silte, argila ou
características limítrofes para utilização como bases, controle
ambas. A função desta faixa é de preenchimento dos vazios
de poeira, recuperação de estradas antigas e construção
e fornecimento de coesão, necessário para estabilidade do
de bases com elevada capacidade de suporte.(WITCZAK;
solo- agregado na retenção durante o tempo seco. Já em dias
YODER, 1975, tradução nossa).
molhados, a expansão da argila retarda a penetração de água.
Segundo Kézdi (1979, tradução nossa), os seguintes
Contudo, a utilização desta fração deve ser controlada, visto
fatores do solo devem ser analisados para a escolha do
que em excesso ocorre mudança de volume (não desejada) do
melhor tipo de estabilização: propriedades do solo em
conjunto. (PAQUETTE; RITTER, 1951, tradução nossa).
condição natural, propriedades esperadas do solo estabilizado e efeitos no solo estabilizado depois da estabilização. A Figura 3 apresenta os tipos de estabilizações indicados
O solo do subleito que possua características insatisfatórias, no seu estado natural, pode ser alterado através de misturas, adição de agregados ou por uma
para cada tipo de solo, conforme ensaios e experiências
adequada compactação, tornando-o um solo estabilizado. A
realizados nos solos da Austrália.
Figura 4 apresenta os três tipos de solos e suas propriedades.
Figura 4 – Influência da granulometria nas propriedades do solo Fonte: Medina e Motta (2004, p. 3).
3 METODOLOGIA Figura 3 – Aplicação dos métodos de estabilização Fonte: Ingles e Metcalf (1972, p.17, tradução nossa).
Com a finalidade de se conhecer os solos constituintes do leito da rodovia em questão, foram estudadas camadas
2.2 Solo estabilizado granulometricamente
de 20 cm ao longo do trecho, nas quais se coletou amostras de materiais para os seguintes estudos de caracterização: Análise Granulométrica, Limites de Liquidez e Plasticidade,
Solos estabilizados granulometricamente podem ser definidos, de forma geral, como a mistura de solos e
Ensaios de compactação- PROCTOR e Ensaios de CBR. Com os resultados obtidos, constatou-se a evolução
agregados que compactados são capazes de suportar o tráfego
da capacidade de suporte e resistência ao intemperismo
em quaisquer condições de tempo. O termo solo-agregado é
(erosão), decorrente da incorporação de materiais pétreos
também muito utilizado para denominar este tipo de material,
que melhoraram as características iniciais da camada de
que pode constituir camadas de um pavimento rodoviário.
rolamento.
(PAQUETTE; RITTER, 1951, tradução nossa). As bases e sub-bases granulares, que utilizam correção
Dessa forma podem ser determinados os tipos de materiais que contribuem para o aumento da capacidade
granulométrica para melhora das propriedades, correspondem
mecânica, bem como os custos que acompanham essas
a uma estabilização mecânica. A execução ocorre com a
melhorias. Os bons resultados obtidos permitem que sejam
compactação de uma mistura de materiais de granulometria
apresentadas as vantagens do novo processo de conservação
apropriada.
aos municípios ou outros contratantes, demonstrando a
Geralmente todos os materiais podem satisfazer as funções do agregado, embora sejam preferíveis os que possuem partículas duras e duráveis. Na estabilização
relação custo x benefício, quando da utilização desse tipo de equipamento. Esse tipo de intervenção também poderá contribuir
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
93
para a execução de uma futura pavimentação, a custos
TABELA 1 – CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ANTES DA ESTABILIZAÇÃO
mais baixos.
3.1 Equipamentos Dentre as amostras de solos coletadas do subleito da
pratas da casa
Na execução desse serviço de estabilização
Estrada Fernando Ferrari para realização de ensaios de
granulométrica de solos foi utilizado o equipamento que faz
caracterização, foi escolhida a de piores características para
a britagem do material pétreo colocado na pista, ou algum
mostrar o ganho na sua capacidade de resistência.
outro material de alto CBR. O equipamento também faz a
Esse solo argiloso possui classificação do tipo A-7-
incorporação desses materiais ao solo existente, efetuando a
6, considerado como sofrível a mau para emprego em
mistura dos mesmos.
pavimentação pela classificação TRB – AASHTO (DNER,
O conjunto dos equipamentos de trabalho constitui-se de: 01 motoniveladora, 01 trator com grade de disco, 01 rolo compactador tipo pé de carneiro, 01 caminhão tanque de água com capacidade para 10000 litros e o equipamento britador. O alto rendimento deste equipamento britador permite
1996), com massa específica aparente máxima de 1668 g/ dm3, umidade ótima de 15,1% e CBR 11%. A Tabela 2 apresenta as características dos materiais após a execução dos trabalhos. TABELA 2 – CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS APÓS ESTABILIZAÇÃO
o processamento do material pétreo de até 10 polegadas, o qual possui custo menor do que a brita convencional, e ao
Na Tabela 2 percebe-se que com a realização da
mesmo tempo o incorpora ao material constituinte do subleito
estabilização granulométrica, o material novamente ensaiado
no próprio local, reduzindo o custo por km deste tipo de
apresentou resultados de densidade máxima de 1.999g/dm3
rodovias.
e CBR 26%.
Esse tratamento não convencional das rodovias com
A granulometria resultante da mistura apresentou 85%
revestimento primário faz com que a compactação seja mais
do material passante na peneira 11/2”. Para enquadrar
eficiente, pois os materiais são incorporados, ao contrário do
este trabalho em alguma norma de órgãos públicos, pode-
revestimento tradicional, onde se deposita uma camada de
se considerar que o resultado obtido aproximar-se-ia da
cascalho ou saibro e executa-se a rolagem.
NORMA DNIT 139/2010-ES, para sub-base estabilizada granulometricamente. Todavia esta norma prevê uma futura
3.2 Materiais
pavimentação, o que não é objeto deste experimento. Esta é a diferença fundamental. O foco deste trabalho é que a rodovia não pavimentada receba este processo
Os materiais utilizados são aqueles encontrados no leito das rodovias não pavimentadas e outros oriundos de empréstimos de materiais pétreos ou formados pela decomposição destes, como no caso do basalto decomposto (BD).
de estabilização, garantindo uma maior durabilidade, enquanto não for pavimentada, como também reduzir consideravelmente os retrabalhos de patrolagem e de novos encascalhamentos. As Figuras 5 e 6 apresentam o subleito e o material utilizado para estabilização.
O tipo de material empregado irá influenciar no custo final das obras, uma vez que podemos utilizar materiais pétreos de até 10 polegadas de diâmetro, brita convencional e alterações de rocha como o BD. Para efeito de estudo dos materiais, foram coletadas 5( cinco) amostras de solos do material do subleito, sendo 3(três) conforme se encontravam, e após a estabilização outras 2(duas) amostras. Os materiais são areias siltosas, silte arenoso e argilas arenosas com classificação AASHO A2-4,A4 E A7-6. A Tabela 1 apresenta as características dos materiais do subleito.
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Figura 5 - Solo existente no subleito da rodovia
colocada a camada de material pétreo, rocha sã, que também poderia ser material proveniente de rocha alterada. Foram colocados cerca de 100m3de pedra detonada por fogacho, com dimensões de até 30cm de diâmetro, nos 500m do trecho estudado. Após, o equipamento britador que comanda a produção do conjunto iniciou a britagem do material pétreo, como pode ser visualizado na Figura 8. Simultaneamente o equipamento realiza a homogeneização com o material anteriormente escarificado e existente no leito da rodovia e após é realizada a compactação na energia normal. Figura 6 - Material pétreo de várias graduações
3.3. Execução do trecho experimental
O acompanhamento foi iniciado com a coleta de materiais do subleito da rodovia para realização dos ensaios de caracterização e determinação da umidade ótima de compactação. Por se tratar de uma inovação para conservação de rodovias com revestimento primário, foi levantado o tempo gasto e o aproveitamento de cada equipamento para a execução das obras, definindo assim uma produção
Figura 8- Equipamento Triturador quebrando as pedras e homogeneizando os materiais
média horária. A Figura 7 apresenta o início dos serviços em execução.
Figura 9 - Vista após primeira passada do equipamento Figura 7 - Escarificação do subleito para facilitar a incorporação do material pétreo
Inicialmente foi demarcada uma extensão de 500 m como trecho piloto para os procedimentos executivos dos serviços. Para a execução dos serviços, a motoniveladora realiza a escarificação da camada de material existente na espessura de 20 cm com a finalidade de facilitar a homogeneização do material incorporado, como pode ser visualizado na Figura 7. A umidade do material do subleito foi corrigida quando da escarificação da camada de solo existente com base nos ensaios de caracterização realizados, sendo em seguida
Figura 10-Três passadas realizadas
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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Na Estrada Fernando Ferrari, o estudo de caso, foi no trecho experimental com extensão de 500m e largura de 6,00m. O equipamento britador realizou três passadas, divididas em faixas de 2,00 m. A primeira passada foi executada onde visualmente foram identificadas pedras maiores, permitindo assim o tráfego no restante da pista,
pratas da casa
já que o trabalho foi executado sem interrupção do tráfego de veículos. Após, o equipamento retorna executando a segunda faixa, visualizado na Figura 9, trabalhando em uma largura de 2,00m, obedecendo a um recobrimento de 0,30m. Por fim é executada a terceira passada do equipamento britador. Foi verificada a presença de algumas pedras com
Figura 12-Pista após a estabilização e compactação
dimensões maiores, como na Figura 10. Essas foram removidas manualmente, visto que foi observado que as três passadas são suficientes para o material atingir a granulometria ideal quase na sua totalidade. Concluída a britagem e homogeneização dos materiais, a motoniveladora retorna e realiza o espalhamento, bem como a conformação geométrica da pista, observando o abaulamento necessário e procedendo a compactação com o rolo compactador corrugado. Os serviços e resultado final podem ser visualizados nas Figuras 11, 12 e 13. Importante salientar a necessidade da execução de um sistema de drenagem eficiente, bem projetado, com o devido abaulamento da pista de rolamento, de maneira que permita o perfeito escoamento das águas; aspecto fundamental para o sucesso da intervenção.
Figura 13- Aspecto da pista após estabilização
3.4 Determinação da Produtividade
Foi constatado que a velocidade de passagem do equipamento é fator decisivo para a obtenção de uma
Para a elaboração da planilha de produtividade, foram
granulometria adequada, algo em torno de 2,4 km/hora,
utilizados dados de produção de equipamentos usados nas
de forma a garantir um bom nível de conforto para a
planilhas do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem
trafegabilidade, com resultados análogos ao IRI´s obtidos
(DAER) e do DNIT, adotando valores de serviços, nos quais
em rodovias com pavimento asfáltico, bem como para
os equipamentos desempenhem funções semelhantes às do
evitar o desgaste excessivo de pneus.
trabalho em estudo, visto que esta atividade não se encontra normatizada em nenhum dos dois órgãos rodoviários referidos. O conjunto de equipamentos utilizados necessários à execução dos serviços foram: trator agrícola com grade de disco, caminhão espargidor de água e rolo compactador corrugado. A unidade utilizada para determinar a produção horária é em m3. Desta forma, nesta primeira análise elaborou-se uma planilha, que deverá ser aperfeiçoada através do acompanhamento de outros trechos experimentais, de forma a se obter mais dados, e assim dar mais precisão a este cálculo de produção, permitindo maior segurança aos órgãos municipais, estaduais ou federais, para contratarem esse novo
Figura 11- Motoniveladora e rolo corrugado em ação
96
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
serviço em rodovias não pavimentadas.
A planilha ajustada de produção horária abaixo
m2/h, trabalhada em uma camada de 20 cm.
apresentada tem o equipamento britador como o elemento determinante para o cálculo da produção.
Esta produção deverá ser verificada em outras medições de outros serviços, objetivando fazer os ajustes necessários
O valor da produção horária foi de 281,86 m3 nesta primeira avaliação , correspondendo a uma área de 1.400
para a apresentação junto aos órgãos rodoviários. A Tabela 3 a seguir apresenta os cálculos realizados.
TABELA 3 – PRODUÇÃO HORÁRIA
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4 ANÁLISE DOS RESULTADOS 4.1 Aspectos Gerais: Foi verificada uma melhoria da pista de rolamento em função do
no trabalho de estabilização
estabilização granulométrica, pode-se
granulométrica. O material pétreo foi
constatar as boas condições da pista
fornecido pela Prefeitura Municipal,
de rolamento, sem que tivessem sido
bem como o transporte desse material.
realizadas quaisquer intervenções
Nas Figuras 14 e 15, registradas após dois anos de execução da
pratas da casa
aumento da densidade máxima do material obtido pela incorporação de material pétreo ao material inicialmente existente. Este aumento de densidade oscilou em torno de 20%, sendo que o aumento da capacidade de suporte CBR passou de 11% para 26%, um ganho considerável. A questão da resistência à erosão também melhora com a mistura e a compactação, fazendo com que a rodovia resista mais tempo à ação das chuvas, visualizado nas Figuras 13 e 14, o que acaba por interferir diretamente no número de retrabalhos após o serviço de recuperação inicial. Esta redução no número de patrolagens, evita a fragilização da camada de rolamento pela remoção do
Figura 14 – Trecho após dois anos sem manutenção
material compactado e consequente infiltração das águas. O ponto mais favorável constatado foi a redução das intervenções, resultando numa economia de custos de conservação e manutenção. Essa redução dos retrabalhos é o que determina a viabilidade do custo benefício, mesmo que inicialmente se tenha um aporte de recursos maior pela utilização do material britado e do uso do equipamento. Na análise da produtividade do equipamento, foi utilizado o SICRODNIT, considerando uma camada de 20 cm como constituinte da pista de rolamento, chegando a uma produção horária de 281,86 m3 ou de 1.400m2 para uma largura de pista de 6,00 m. Nos custos calculados foram considerados apenas o valor da mão de obra e dos equipamentos empregados
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 15 – Trecho após dois anos sem manutenção
neste período, como patrolagens ou novos encascalhamentos.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Foram adotados custos para fornecimento de pedra detonada por fogacho e transporte dos materiais, da tabela de preços DAER, MAIO DE 2019, s/ desoneração.
O processo de estabilização granulométrica na Estrada Fernando Ferrari, com extensão de 6,73 km, iniciou-se
TABELA 4 - COMPOSIÇÃO DE CUSTOS ESTRADA FERNANDO FERRARI
no final do mês de junho de 2016 e foi realizado com a utilização de um equipamento que brita material pétreo no local, rocha sã ou mesmo alguma alteração de rocha, incorporando ao material existente. O estudo foi realizado em uma pista de rolamento com 6,00 m de largura e em uma extensão de 500 m. Foi trabalhada uma camada de 20 cm, denominada de leito
REFERÊNCIAS
da estrada, resultando ao final dos serviços na pista de rolamento. Ao final da estabilização realizada, foi verificado o aumento da densidade máxima do material inicial,de sua capacidade de suporte, e da resistência à erosão. Decorridos mais de dois anos do final das obras, sem
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT). DNIT 139/2010 – ES: pavimentação: sub-base estabilizada granulometricamente: especificação de serviço. Rio de Janeiro, 2010a. Disponível em: <http://ipr.dnit.gov. br/normas -e-manuais/normas/especificacao-de-servicos-es/dnit139_2010_es.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2019.
qualquer intervenção subsequente, encontra-se em boas
DAER-RS : Tabela de preços sem desoneração Maio 2019.
condições de trafegabilidade e conforto, mantendo as
WITCZAK, M. W.; YODER, E. J. Principles of pavement design. 2. ed. New York: John Wiley & Sons, 1975.
características pós estabilização, mesmo após os períodos de chuvas, sem que nenhuma intervenção fosse realizada. As análises indicam que a incorporação de material pétreo determinou um aumento de 11% para 26% na capacidade de suporte do material existente(CBR), e um significativo acréscimo de resistência à erosão. Os custos da execução dos serviços de estabilização foram de R$ 7,95 por metro quadrado, englobando todas as etapas descritas neste trabalho. O material pétreo e seu transporte foram computados a parte, por ter sido disponibilizado pela Prefeitura Municipal. Na Tabela 4, está demonstrado o custo do serviço executado na estrada Fernando Ferrari.
INGLES, O. G.; METCALF, J. B. Soil stabilization: principles and practice. Sydney: Butterworths, 1972. CARPENTER, S. H. et al. Soil and base stabilization and associated drainage considerations.Washington: Office of Technology Applications, 1992. v. 1: Pavement design and construction considerations. Disponível em: <http://isddc. dot.gov/OLPFiles/ FHWA/014732.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2019. PAQUETTE, R. J.; RITTER, L. J. Jr. Highway engineering. New York: The Ronald Press Company, 1951. KÉZDI, Á. Stabilized earth roads: developments in geotechnical engineering. Amsterdam: ElsevierScientific, 1979. SENÇO, Wlastermiler de. Manual de técnicas de pavimentação. 1. ed. São Paulo: Pini, 2001. v. 2. MEDINA, J.; MOTTA, L. M. G. Apostila de estabilização de solos. Rio de Janeiro: Escola de Engenharia: UFRJ, 2004. Documento em PDF.
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
99
Relato de Experiência
Restauração de Pavimento em Pista simples com Whitetopping - SC 114 Dejalma Frasson Jr.
Engenheiro Civil, Associação Brasileira de Cimento Portland.
Diego Lang
Engenheiro Civil, Consórcio SBS - Dalba.
Carlos Roberto Giublin
Engenheiro Civil, Mestre em Construção Civil, CRG Engenharia
Alexsander Maschio
Engenheiro Civil, Associação Brasileira de Cimento Portland
1 INTRODUÇÃO Otacílio Costa é um município situado na Serra Catarinense cuja economia gira em torno da produção e exportação de papéis. A principal matéria prima é a madeira
2 PROJETO A figura 1 mostra a situação do pavimento asfáltico existente anteriormente à execução do novo pavimento. Para verificação da possibilidade de utilização do
transportada pela rodovia SC 114 com extensão de 32,20 km.
pavimento asfáltico como sub-base para o pavimento de
Devido ao tráfego pesado gerado por esta atividade industrial
concreto foram realizadas medições das deflexões. A deflexão
o pavimento asfáltico existente estava completamente
média foi de 57,59 x 10-2 mm, indicando a existência de
comprometido, ocasionando inúmeros transtornos e prejuízos.
poucos problemas relacionados a fundação do pavimento
Os técnicos do Governo do Estado de Santa Catarina
flexível.
estudaram várias alternativas de pavimentação para a restauração com o objetivo de obter uma solução que pudesse proporcionar maior durabilidade e redução nas operações de manutenção. Assim optou-se pelo pavimento de concreto utilizando a técnica whitetopping que adota o pavimento existente como sub-base para o novo pavimento em concreto. O pavimento de concreto resiste ao tráfego intenso de veículos de carga e ao ataque químico dos óleos que porventura vazem dos caminhões, proporcionando custo de manutenção reduzido se comparado com outras opções de pavimento. Devido a sua coloração clara incrementa a segurança viária porque possui maior visibilidade e oferece excelente aderência entre pneus e superfície de rolamento proporcionada pelo processo de texturização. Ao Consórcio SBS-DALBA, responsável pela execução
O projeto foi elaborado pela empresa SOTEPA com consultoria da CRG Engenharia. O pavimento de concreto foi
da obra, o planejamento impôs a necessidade de vencer dois
projetado, para vida útil de 20 anos, com base nos métodos de
desafios:
dimensionamento da Portland Cement Association (PCA/1984)
•
Permitir o tráfego dos veículos durante a execução do
pavimento; •
100
figura 1 - Pavimento asfáltico existente
Modificar a idade de controle da resistência a tração
dos EUA adaptado para o Brasil pela ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland). O resultado do dimensionamento foi uma estrutura com placas de concreto simples de espessura de 22 cm
na flexão do concreto para reduzir o tempo da liberação ao
com resistência característica a tração na flexão de 4,50 MPa.
tráfego dos veículos pesados sobre o pavimento.
Foi preservado a largura original da rodovia de 9,40 m composta
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
por duas faixas de rolamento de 3,50 m e acostamentos de 1,20
asfáltico conforme descrito na tabela 2. Onde foi detectado
m nas laterais da pista.
falha estrutural no pavimento foi realizada a remoção
Foram projetadas juntas transversais a cada 5,0 m dotadas
das camadas danificadas e realizada a recomposição do
de barras de transferência com aço liso CA-25 diâmetro de 25
pavimento com BGS (brita graduada simples) e material
mm, comprimento de 46 cm e espaçamento de 30 cm entre
asfáltico.
as barras. Nas juntas longitudinais foram projetadas barras de ligação com aço corrugado CA-50 diâmetro de 10 mm, comprimento de 70 cm e espaçamento de 70 cm entre as barras.
3 CONCRETO
TABELA 2 - CRITÉRIOS DE REGULARIZAÇÃO DE PAVIMENTO REMANESCENTE Tipo de defeito Trilha de roda > 50 mm Deformação plástica "Panelas"
Preparo prévio Fresagem ou nivelamento fresagem Enchimento
O canteiro de obras foi instalado no segundo semestre
O Consórcio executor contratou a empresa CRG
de 2016 na área urbana do município de Palmeira (km
Engenharia para a determinação do traço do concreto e para
200+860 distante 22 km do início do trecho). A figura 2
os serviços de consultoria e acompanhamento técnico.
mostra a central de concreto dosadora e misturadora, modelo
Um dos objetivos traçados no planejamento
ARCEN ARCMOV 80, com capacidade de produção de 80
prévio da obra foi a liberação do tráfego sobre o pavimento
m3/h. O transporte do concreto até o ponto de aplicação foi
num período menor do que o usual (idade de controle de 28
realizado por caminhões basculantes.
dias), assim o concreto foi dosado para atingir a resistência fctmk = 4,5 Mpa aos 7 dias de idade utilizando 430 kg/ m³ de cimento. Neste traço foi utilizado cimento Portland CP II Z-32 fabricado pela Votorantim na unidade de Vidal Ramos/SC, agregado miúdo natural (areia média), agregado miúdo artificial, agregados graúdos 9,5/25 mm (brita 1) e 19/31 mm (brita 2). O aditivo utilizado foi o plastificante polifuncional de pega normal (aditivo TEC-MULT 828 LF da empresa GCP Applied Technologies – Grace Brasil). Na tabela 1 apresenta-se composição: TABELA 1 - COMPOSIÇÃO DO TRAÇO DE CONCRETO MATERIAIS
figura 2 - Central misturadora e dosadora.
A execução do pavimento de concreto foi iniciada em
UNIDADE
QUANTIDADE
Cimento Votoran CP IIZ-32
kg/m³
430
março de 2017 e direcionada de forma a convergir para a
Agregado miúdo natural
kg/m³
450
central de concreto. Visto a impossibilidade de restrição
Agregado miúdo artificial
kg/m³
193
ao tráfego o pavimento foi executado em 2 faixas isoladas
Agregado graúdo 9,5/25 mm
kg/m³
597
com largura de 4,70 m cada, de forma alternada (PARE e
Agregado graúdo 19/31 mm
kg/m³
597
Água Aditivo Fator água/cimento Teor de argamassa
kg/m³ kg/m³ l/kg %
202 2,58 0,47 47
mm
45±10
Abatimento (“Slump Test”)
SIGA), permitindo o fluxo de veículos na faixa lateral não interrompida como demonstra a figura 3.
4 PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO Alguns serviços estabelecidos em projeto (revisão da infraestrutura de drenagem, sinalização, entre outros) não fazem parte deste trabalho. Antes de iniciar a execução do pavimento de concreto foi realizado o preparo prévio da superfície do pavimento
figura 3 - Fluxo de veículos ao lado da execução do whitetopping
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
101
O trecho foi dividido em segmentos de aproximadamente 2 km executados de maneira alternada. O tráfego foi bloqueado em um dos sentidos para executar-
Relato de Experiência
se uma faixa de pista de cada vez. Finalizado o segmento executou-se outro segmento no sentido contrário e assim sucessivamente até que o primeiro segmento de 2 km estivesse em condições de tráfego (resistência do concreto atendida na idade de controle). Entre dois segmentos consecutivos foi deixado um pequeno segmento de cerca de 250 m para desvios e ajuste do tráfego. Após a conclusão dos primeiros segmentos de 2 km foram executados aqueles segmentos que ficaram sem pavimentação no primeiro ciclo permanecendo ainda os trechos intermediários de 250 m para desvios de tráfego que foram concretados somente
figura 5 - Espalhamento do concreto em frente da pavimentadora
após a finalização do segundo ciclo. Com o intuito de preservar as condições de segurança foi realizado um plano de segurança (funcionários, equipamentos próprios e tráfego
utilizado uma pavimentadora de formas deslizantes,
normal da via).
modelo TEREX CMI SF 3004, conforme a figura 6.
Os sistemas de fixação de barras de transferência
Após a distribuição do concreto a pavimentadora
utilizados nas juntas transversais foram produzidos no
conformou o concreto (largura e espessura indicadas
próprio canteiro de obras. Foram distribuídos e fixados com
em projeto) e promoveu seu adensamento por meio de
grampos de aço no pavimento remanescente conforme figura
vibradores de alta frequência. A direção e nivelamento
4. As barras de transferência foram pintadas e engraxadas
foram orientados por meio de cabos-guias, nivelados e
(metade + 2 cm) para evitar aderência ao concreto e
alinhados topograficamente, posicionados lateralmente à
garantir o perfeito funcionamento das juntas transversais.
pavimentadora.
figura 4 –Sistema de apoio das barras de transferência.
A figura 5 mostra a escavadeira hidráulica auxiliando
102
Para a execução do pavimento de concreto foi
figura 6 - Pavimentadora TEREX-CMI SF 3004.........................
Após a conformação do concreto foi realizado o
na retirada do concreto dos caminhões basculantes e
acabamento da superfície do pavimento com o uso de
no lançamento à frente da pavimentadora. Para garantir
desempenadeiras do tipo float manual (figura 7) e,
o bom desempenho da pavimentadora a escavadeira
subsequentemente, foi realizada a texturização da
hidráulica também realizou o espalhamento do concreto a
superfície com vassouras de piaçava com passagens
uma altura não superior a duas vezes a espessura da placa
transversais ao sentido de circulação do tráfego no
concreto.
pavimento (figura 7).
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Assim que constatado o final de pega do concreto foram realizados os corte das juntas transversais a cada 5 m. O primeiro corte (3,0 mm) foi executado com profundidade de 1/3 da espessura do pavimento (figura 9). Após concluídos os cortes transversais do trecho executado foi realizado o corte da junta longitudinal delimitando assim a faixa de acostamento de 1,20 m de largura. Posteriormente, para permitir a selagem das juntas transversais e longitudinais, foi realizado um segundo corte com 6 mm de largura e 25 mm de profundidade.
figura 7 - Acabamento do concreto com float manual e texturização
Concluído o procedimento de texturização foi aplicado o agente de cura química CURATEC PA 22, fabricado pela da empresa GCP Applied Technologies - Grace Brasil. (figura 8).
figura 9 - Corte das juntas transversais
Após a efetivação do segundo corte, de 6mm, foi realizado a limpeza das juntas. Na sequência foi instalado o cordão de polipropileno e aplicado selante a base de Silicone 890-SL da empresa DowSil. A figura 10 mostra a figura 8 - Aplicação do produto de cura
obra concluída em dezembro de 2018.
figura 10 - Rodovia concluída
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
103
5 CONTROLE TECNOLÓGICO DO CONCRETO O controle tecnológico do concreto foi realizado pelo
Relato de Experiência
consórcio executor da obra que instalou no canteiro central um
resultados obtidos nos rompimentos dos corpos de prova.
TABELA 3 – RESULTADOS DOS ROMPIMENTOS DOS CORPOS DE PROVA
6 CONCLUSÃO O pavimento de concreto utilizando a técnica whitetopping mostrou-se a solução mais adequada para a restauração rodovia SC 114 pois utilizou o pavimento existente como sub-base acarretando economia significativa de custos e protegendo o meio ambiente com o reaproveitamento de materiais. Foi possível realizar o trânsito de veículos ao lado da pista de rolamento durante a execução do pavimento em virtude do planejamento prévio e permitir o tráfego sobre o pavimento recém executado após 7 dias ao modificar a idade de controle do concreto. Assim cumpriuse o desafio de manter o fluxo da rodovia constante e satisfazer o cronograma da obra.
104
laboratório para a realização dos ensaios. A tabela 3 mostra
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
REFERÊNCIAS - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. ET-97: Dimensionamento de Pavimentos Rodoviários e Urbano de Concreto pelo Método da PCA/1984, São Paulo, 1998. - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto de Cimento Portland: controle, preparo, recebimento e aceitação, São Paulo, 2015. - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12142: Concreto - Determinação da resistência à tração na flexão dos corpos de prova prismáticos, São Paulo, 2010. - DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 049 – ES: Pavimento Rígido – Execução de pavimento rígido com equipamento de forma deslizante, Brasília, 2013. - DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 068 – ES: Pavimento Rígido – Execução de camada superposta de concreto do tipo whitetopping por meio mecânico – Especificação de serviço, Brasília, 2004.
Alexander Marcos Vivoni
Engenheiro Químico – Consultor
Comunicação Técnica
Análise das Especificações de MicroRevestimento Asfáltico a Frio
O Micro-revestimento Asfáltico a Frio, ou mais simplesmente MRAF, é uma mistura asfáltica a frio produzida “in situ”, composta por agregados com faixa granulométrica específica, emulsões de ruptura controlada modificadas por polímeros, filler (cimento ou cal), aditivos e (em certos casos) fibras. É uma excelente alternativa de restauração superficial de pavimentos deteriorados, mas sem comprometimento estrutural, com sub-base e base em bom estado. Funciona também como camada de atrito para capas de rolamento desgastadas. O MRAF é uma excelente técnica, mas que para apresentar os resultados e o desempenho desejados, deve ser executada de acordo com um projeto de dosagem adequado, por equipamento apropriado e com controles rigorosos. Nesse artigo iremos (eu e vocês, leitores) analisar criticamente a especificação brasileira existente e compará-la com a especificação internacional. Iremos também avaliar o propósito de cada ensaio da especificação, e sugerir alguns controles para a execução do serviço. Não irei discutir detalhes de execução de ensaios, pois para isso existem as respectivas normas, devidamente referenciadas.
ESPECIFICAÇÃO DE SERVIÇO DNIT 035/2005-ES Embora alguns órgãos rodoviários estaduais, como o DER-SP e o DER-PR possuam especificações
1 MATERIAIS
particulares, a especificação brasileira de serviço disponível é a 035/2005, do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). Temos ainda a norma ABNT-NBR 14948/2003, que está em revisão pela Comissão de Asfalto do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (IBP). A especificação do DNIT pode ser considerada incompleta em relação à especificação da International Slurry Surfacing Association (ISSA) A-143, pois não preconiza a utilização de ensaios que são considerados fundamentais para o bom desempenho do MRAF. Primeiro faremos uma análise dos materiais que são empregados no MRAF, e em seguida dos ensaios, verificando a importância de cada um deles para o MRAF.
1.1 Emulsão Asfáltica Espera-se do MRAF um determinado nível de desempenho, especialmente no que se refere à liberação ao tráfego. Muito desse desempenho está relacionado ao perfeito entrosamento entre a emulsão asfáltica e o agregado utilizado. A emulsão asfáltica a ser utilizada é a RC-1C-E da Tabela 2 da Resolução N° 36 da ANP, de 13/10/2012. Somente o uso de uma emulsão de ruptura controlada garante não somente a rápida liberação ao tráfego, como também todo o futuro desempenho do MRAF. Não deve ser utilizada a emulsão RL-1C-E da mesma tabela. Apesar da especificação antiga do DNER, a ES 320/97 especificar outros tipos de emulsão, a emulsão apropriada para o MRAF é a RC-1C-E. A própria especificação DNIT Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
105
Comunicação Técnica
035/2005-ES já menciona o uso de emulsão de ruptura
Cabe esclarecer que a Faixa I do DNIT é equivalente à
controlada, e o Instituto de Pesquisas Rodoviárias – IPR emitiu
Faixa II da ISSA, e que a Faixa II do DNIT é equivalente à
a nota técnica 001/2010 orientando a utilização da emulsão
Faixa III da ISSA. A Faixa III do DNIT não tem equivalente na
de ruptura controlada modificada por polímeros elastoméricos.
ISSA.
Apesar da única diferença visível entre a RL-1C-E e a RC-
TABELA 2 - REQUISITOS DOS AGREGADOS PARA MRAF
1C-E, na tabela da especificação, ser o resíduo asfáltico (60% contra 62%, respectivamente), a diferença “invisível” é a que importa. A formulação de uma emulsão RC-1C-E é feita sob medida para o agregado que será utilizado no MRAF, usando emulsificantes específicos de alto desempenho, enquanto a RL-1C-E é um produto “de prateleira”, que além de não ser
Vejamos a importância de cada um deles:
adequado ao serviço de MRAF, pode nem mesmo permitir a mistura com certos agregados. Uma conclusão direta desse fato é que somente um produtor de emulsões com laboratório próprio de misturas asfálticas (ou alguém que tenha conhecimento de misturas asfálticas e acesso a diferentes tipos de RC-1C-E) possui todas as qualificações para a elaboração de um projeto completo de MRAF. Somente uma emulsão RC-1C-E permite o desenvolvimento de coesão na mistura para liberação ao tráfego em 1 hora, conforme requerido pela ISSA A-143. O uso de uma emulsão RC-1C-E geralmente resulta em teores menores de emulsão no projeto de mistura, e também em um melhor desempenho da mesma.
1.2 Agregados Além de se enquadrarem nas faixas granulométricas específicas de MRAF (Tabela 1), que são praticamente idênticas tanto na ISSA A-143 quanto na DNIT 035/2005, os agregados a serem usados no MRAF devem ser 100% britados e atender a parâmetros rigorosos, conforme a tabela 2 mais abaixo: TABELA 1 – FAIXAS GRANULOMÉTRICAS MRAF
Azul de Metileno (Norma NBR 14949) É um ensaio de titulação simples, que indica a reatividade do agregado, em termos de adsorção de um volume de solução de Azul de Metileno de concentração 1g/ litro. É o ponto de partida para a definição da formulação de RC-1C-E mais adequada. Quanto maior a adsorção, mais reativo é o agregado. Não é contemplado pela DNIT 035/2005. Sanidade (Norma DNER ME089/94) Indica o grau de imtemperismo sofrido pela rocha, ou seja, o quão degradada pelos agentes ambientais ela se encontra. Quanto maior a perda, menos sã é a rocha. Deve-se utilizar rochas o mais sãs possível para garantir a durabilidade da mistura. É o único requisito em que a especificação DNIT é mais severa que a ISSA. Equivalente de Areia (Norma NBR 12052) Indica a contaminação da fração fina do agregado por argila ou material orgânico. Quanto maior é o seu valor, menor a contaminação. Influencia no tempo de mistura e na durabilidade do serviço. Abrasão Los Angeles (Norma NM-51) Quanto maior a perda por abrasão, pior é a qualidade do agregado. Agregados de alto desgaste por abrasão podem sofrer quebra por ação do tráfego, resultando em esfarelamento do MRAF.
1.3 Filler O filler mineral atua como um componente ativo, iniciando o processo de ruptura química da emulsão. Geralmente se usa cimento ou cal hidratada tipo CH-I. Fonte: DNIT ES 035/2005
106
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Existem sistemas de emulsificação que funcionam melhor
com um do que com o outro, logo a
TABELA 3 – REQUISITOS DE DESEMPENHO - MRAF
escolha do filler deve passar por alguns ensaios, principalmente o de tempo de mistura e a compatibilidade, que veremos logo abaixo. O teor de filler tem grande influência no comportamento de ruptura da emulsão e desenvolvimento de coesão pelo MRAF.
1.4 Aditivos Os aditivos fazem parte do sistema de controle de ruptura da emulsão, e podem ser de 2 tipos principais: aceleradores e retardadores de ruptura. Ambos podem ser líquidos ou sólidos. As usinas móveis de MRAF dispõem de um sistema de dosagem de aditivo líquido, com tanque e bomba dosadora. Quando se é necessário utilizar aditivo sólido, esse é geralmente adicionado e dosado em mistura com o filler.
Figura 1 – Curvas de Tempo de Mistura x Temperatura
2 ENSAIOS DE DESEMPENHO DA MISTURA
uso de aditivos retardadores, enquanto
utilizado garante o desenvolvimento
temperaturas baixas requerem aditivos
de coesão no tempo adequado. Não é
aceleradores. Nas dosagens de MRAF
considerado pela DNIT 035/2005.
Uma mistura asfáltica fina,
Temperaturas elevadas pedem o
para ser classificada como MRAF,
devem preferencialmente constar
deve atender a parâmetros rigorosos,
uma tabela indicando o tempo de
conforme a tabela 3. Vejamos a
mistura para diversas temperaturas, e
importância de cada um deles:
recomendações de quando usar aditivo.
2.1 Tempo de Mistura (Norma NBR 14758)
2.2 Coesão úmida (Norma NBR 14798)
Garante que não haverá travamento da mistura no pugmill da usina ou na caixa espalhadora. Um valor muito
Verifica a possibilidade de liberação rápida ao tráfego. Uma mistura que não apresenta
especialmente para o agregado
2.3 Perda por Abrasão Úmida (Norma NBR 14746) Verifica a resistência da mistura à ação de arraste do tráfego, e qual o menor teor de ligante necessário para uma resistência satisfatória. Normalmente, o uso de emulsões que propiciam elevada coesão leva a
maior que 120 segundos irá prejudicar
coesão mínima de 20 kgf x cm após
menores teores de ligante residual na
o desenvolvimento de coesão.
uma hora não possui resistência para
mistura, o que significa economia sem
suportar o tráfego de veículos, mesmo
sacrifício de desempenho.
No campo dificilmente temos a temperatura de 25°C, portanto geralmente é necessário o uso de
em velocidade reduzida. A título de exemplo, uma mistura
2.4 Ensaio de Roda Carregada (Norma NBR 14841)
aditivos. Os aditivos visam ampliar
de agregados e água apresenta
a “Janela de Trabalhabilidade” da
“coesão” de 8 a 9 kgf x cm e uma lama
massa. Na curva da Figura 1 vemos um
asfáltica típica apresenta coesão de 12
exemplo genérico de como o aditivo
a 15 kgf x cm após 5 horas de cura a
ocorrência de exsudação excessiva, e
funciona, permitindo que uma mistura
25°C, e 18 a 24 kgf x cm após 6 horas
qual o teor máximo permitido para que
trabalhe a uma temperatura maior do
de cura a 25°C.
ela não ocorra.
que aquela em que foi projetada.
Somente uma RC-1C-E formulada
Verifica a possibilidade de
Esse ensaio, em conjunto com a Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
107
Comunicação Técnica
perda por abrasão úmida, determina o teor ótimo de ligante
O teste é realmente muito rigoroso, mas a aprovação
para a mistura. É feito um gráfico com as curvas de cada
no mesmo dá mais segurança ao projetista e ao aplicador
ensaio, e o teor ótimo é obtido no intervalo compreendido
de que o MRAF apresentará um desempenho superior. Sua
entre os limites de cada ensaio, conforme visto na Figura 2
adoção no Brasil deveria ser assunto de séria deliberação na
abaixo. O teor ótimo encontra-se dentro do retângulo cinza
Comissão de Asfalto do IBP.
claro.
3 CONTROLES NA EXECUÇÃO DO MRAF
Idealmente, o laboratório da obra deveria verificar todas as características dos materiais que estão sendo utilizados. Como na prática isso é inviável, deve-se escolher os parâmetros mais críticos para controle. Em minha opinião eles são: - Teor de ligante na mistura; - Granulometria dos agregados (especialmente topo e Figura 2 – Gráfico WTAT x LWT
O ensaio de roda carregada mede ainda o Deslocamento Lateral (ISSA TB147, sem norma brasileira). Admite-se 5% máximo de variação da largura do corpo de prova após o ensaio. Está relacionado com a capacidade da massa de manter sua integridade estrutural sob ação do tráfego.
2.5 Compatibilidade Schulze-Breuer & Ruck (Norma ISSA TB-144, sem norma brasileira) Indica se o sistema como um todo, desde a fração fina do
fundo); - Equivalente de areia do agregado; - Azul de Metileno do agregado; - Resíduo Asfáltico da emulsão; - Coesão Úmida da mistura; - Peneira da Emulsão. O teor de ligante é fundamental para o desempenho do MRAF, e é imprescindível, tanto por razões técnicas quanto econômicas, que ele esteja dentro dos limites especificados
agregado, até a emulsão e o filler utilizados, são plenamente
pelo projeto. Todos sabemos as consequências de excesso
compatíveis e se apresentarão elevado desempenho, mesmo
(exsudação) ou falta (desagregação) de ligante na massa.
em condições severas. Não é considerado pela DNIT 035/2005.
Para uma correta determinação do teor de ligante no campo com o uso do extrator tipo Rotarex, é necessário
A pontuação é dividida entre abrasão úmida (3600
que se faça uma calibração do mesmo, de acordo com a
cilcos), integridade após 30 minutos de fervura e
NBR16208, pois a perda de finos pelo filtro no caso de
adesividade.
massas como o MRAF é considerável.
Cada um desses itens pode valer até 4 pontos, de acordo
A calibração consiste no preparo de amostras com teor
com a Tabela 4 abaixo, permitindo uma pontuação máxima
conhecido de ligante (5,0%, 5,5%, 6,0%, 6,5%, 7,0%),
de 12 pontos. O valor mínimo para aprovação pela ISSA
na extração das mesmas pelo ROTAREX e na elaboração da
A-143 é 11 pontos.
Curva de Calibração. Cabe salientar que a curva de calibração
TABELA 4 – CLASSIFICAÇÃO SCHULZE-BREUER & HUCK
deve ser elaborada por um mesmo operador, sempre nas mesmas condições (aperto da rosca de fixação, tempo de centrifugação, número de lavagens com solvente, quantidade de solvente, etc.), e que sempre que houver mudança de operador ou de equipamento a curva deverá ser refeita. Caso haja mudança de agregado ou variação significativa da granulometria, a curva também deverá ser refeita. Um exemplo genérico simplificado é dado no gráfico
108
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
da Figura 3. A forma geral da curva depende do tipo
Tentar executar MRAF com emulsão do tipo RL-1C-E
de agregado, repetibilidade do processo, etc., e muito
também é um risco muito grande, além de não permitir a
provavelmente não será uma reta.
liberação ao tráfego uma hora após a aplicação. A Perda por Abrasão Úmida de misturas feitas com RL-1C-E é geralmente superior à de misturas feitas com RC-1C-E. A especificação DNIT ES 035/2005 deve ser considerada incompleta, por não contemplar os ensaios de Azul de Metileno para os agregados, e de Coesão Úmida e Compatibilidade para a mistura. Esses ensaios são necessários para definir a melhor formulação da emulsão a ser usada, e também para assegurar um grau de desempenho adequado, visando assegurar uma maior durabilidade do
Figura 3 – Curva de Calibração do Rotarex
Coloca-se o teor encontrado na abcissa (eixo X) do gráfico, e o valor real na ordenada (eixo Y). Para se obter o teor real de ligante em uma amostra, proceder a extração e entrar com o valor obtido na abcissa, levar à e curva e ler o valor real na ordenada. A granulometria é importante tanto para o acabamento do serviço (peneira do topo) quanto para o tempo de mistura (peneira #200). Agregados acima do tamanho máximo
serviço. A norma ABNT-NBR 14948/2003, que está em revisão pela Comissão de Asfalto do IBP, contemplará os ensaios de Azul de Metileno e Coesão Úmida, e depois de publicada deverá servir de base para uma revisão da norma do DNIT. Mas é de opinião desse autor que a adoção do ensaio de Compatibilidade pelos órgãos nacionais é necessária para que se tenha uma maior segurança de que o MRAF desempenhará sua função com a durabilidade que dele se espera. O sucesso do MRAF, como o de qualquer serviço,
causam riscos na camada aplicada, enquanto excesso
depende, além de um projeto bem executado e da aplicação
de material passante na peneira #200 podem diminuir
em condições adequadas, de controles rigorosos na
sensivelmente o tempo de mistura. A falta de material
execução. Recomendo o controle no campo de, pelo menos,
passante na peneira #200 também é problemática, pois
os seguintes fatores: granulometria dos agregados, teor de
aumenta o risco de arrancamento dos agregados maiores.
ligante da massa, Azul de Metileno e Equivalente de Areia,
Os ensaios de Equivalente de Areia e Azul de Metileno indicam se houve alguma mudança na pedreira ou no veio
Resíduo e Peneira da emulsão e Coesão Úmida da mistura. Por tudo isso, o MRAF é um serviço intensivo em
explorado, e permitem que se altere a formulação da emulsão
tecnologia. Tentar pular etapas, seja no projeto, na aplicação
ou a dosagem de aditivos se necessário. Isso, claro, desde
ou no controle, é, mais uma vez, um convite ao insucesso.
que os valores se mantenham dentro do especificado. O resíduo da emulsão é necessário para correta dosagem
Cabe a nós, profissionais do meio de pavimentação asfáltica, zelar pelo bom uso da técnica.
do ligante na massa. A emulsão não deve apresentar peneira, pois isso pode causar entupimentos no sistema da usina. A Coesão Úmida permite estimar com segurança qual o tempo necessário para liberação da pista ao tráfego.
REFERÊNCIAS
4 CONCLUSÕES ISSA A-143 – Recomended Performance Guidelines for Micro-Surfacing Revised May 2005 – International Slurry Surfacing Association
Pelo que vimos acima, a elaboração de um projeto completo de MRAF requer conhecimentos de formulação de emulsões asfálticas e de misturas asfálticas. A emulsão asfáltica para MRAF deve ser formulada especificamente para o agregado a ser utilizado. Uma emulsão tipo RC-1C-E não
DNIT 035/2005 – ES - Pavimentos flexíveis – Micro revestimento asfáltico a frio com emulsão modificada por polímero – Especificação de serviço NBR16208 de 08/2013 Misturas asfálticas — Determinação do teor de betume pelo Soxhlet, pelo Rotarex e pelo refluxo duplo
é “one size fits all”, ou tamanho único. Tentar utilizar uma emulsão formulada para um agregado específico com outro agregado é um convite ao fracasso. Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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Comunicação Técnica
Fresagem e reciclagem de asfalto reforçado com HaTelit Eng. Cássio Carmo
Coordenador Técnico Huesker
O uso de reforço de pavimento aumenta consideravelmente a vida de serviço de uma estrada restaurada. A Huesker, há quase 40 anos, vem desenvolvendo o reforço HaTelit para prevenir a propagação de trincas de uma camada antiga de asfalto para uma nova. Estudos científicos e décadas de experiência prática mostraram que o uso de HaTelit estende de 3 a 4 vezes a vida de serviço de uma estrada reabilitada. A formação de trincas de reflexão é atrasada significativamente ou até completamente impedida. HaTelit C 40/17 é uma geogrelha de reforço feita de poliéster com alto módulo de rigidez combinado, em fábrica, com um geotêxtil não-tecido ultra-fino que ajuda no processo construtivo. A geogrelha e o geotêxtil nãotecido recebem uma pintura betuminosa para garantir aderência perfeita entre as camadas de asfalto. A ligação entre camadas é um fator importante no funcionamento do reforço de um pavimento. O efeito de reforço só é alcançado onde a ligação é capaz de transmitir os esforços [1]. Porém, até mesmo o melhor reforço de pavimento não consegue garantir que a estrada tenha vida de serviço infinita. A facilidade de remoção do revestimento, por fresagem, dentre outros métodos, é um foco crescente de discussão. Testes de fresagem foram feitos pela Huesker em parceria com “Mischwerk Schwelm” em 2004 e RWTH Aachen em 2008 para demonstrar que uma geogrelha de poliéster pode ser fresada normalmente e que o material fresado pode ser reciclado.
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Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
1 INVESTIGAÇÃO DE CARACTERÍSTICAS DE FRESAGEM E RECICLAGEM DE ESTRADAS REFORÇADAS COM HATELIT EM PARCERIA COM MISCHWERK SCHWELM EM 2004. Um trecho experimental foi construído em maio de 2004 na usina de mistura asfáltica em Mischwerk Schwelm, Alemanha, para determinar as características de fresagem e reciclagem de pavimentos asfálticos reforçados com HaTelit. A construção do trecho experimental foi a seguinte: sobre uma base de asfalto existente foi aplicada uma pintura de 0.6 kg/m² de emulsão betuminosa (u70K) em seguida foi aplicado uma camada de reforço de poliéster de alto módulo de elasticidade (HaTelit C 40/17). O reforço foi então coberto com uma camada asfáltica com 40 mm de espessura, de acordo com as normas técnicas aplicáveis. O trecho experimental foi removido após aproximadamente 6 semanas. A profundidade da fresagem foi de 50 mm, ou seja, estendeu-se 10 mm abaixo do reforço. A fresagem foi feita usando uma pequena fresadora (Wirtgen W 500) com tambor de 0.50 m de largura. Durante o processo de remoção, já estava claro que a geogrelha de reforço não causava nenhum efeito negativo na operação de fresagem. Da mesma forma, foi notado que apenas
pequenos comprimentos de resíduos de fibras estavam presentes no material fresado. O operador da máquina estimou que sua fresadora trabalhou com aproximadamente 80% de sua capacidade em estradas não-reforçadas. O material fresado foi coletado e triturado para investigação de sua reciclabilidade. Os restos triturados foram adicionados em uma taxa de 30% à mistura para uma nova camada asfáltica, que foi então aplicada (contendo o material reciclado) no trecho experimental. Novamente, não foram observados efeitos negativos no processo. Ensaios na mistura para a nova camada asfáltica (contendo material reciclado) mostraram diferenças
Figura 1:Fresagem da camada asfáltica contendo HaTelit®
insignificantes comparadas com a amostra de referência sem fibras de reforço. A Figura 1 apresenta a operação de fresagem do revestimento asfáltico + camada de reforço com HaTelit no trecho experimental e a Figura 2 as fibras residuais da geogrelha no material fresado obtido no local. Finalmente, deve ser mencionado que ambos os ensaios de fresagem foram feitos com uma fresadora pequena. Máquinas mais potentes devem ser usadas para áreas maiores encontradas em estradas de escala real. Os resultados dos ensaios indicam que máquinas mais potentes não sofreriam nenhum efeito negativo em sua velocidade de fresagem. A Huesker tem produzido este reforço para pavimentos por quase 40 anos. Até a presente data, não
Figura 2: Fibras residuais curtas da geogrelha observadas no material fresado
2 INVESTIGAÇÕES DAS CARACTERÍSTICAS DE FRESAGEM DE ESTRADAS REFORÇADAS COM HATELIT® E RECICLAGEM DO MATERIAL FRESADO (RWTH AACHEN, 2008 [2])
foi encontrada nenhuma reclamação relativa à remoção destas camadas
A influência do reforço de
e Engenharia de Tráfego na RWTH
reforçadas com HaTelit, o que
pavimento com alto módulo de rigidez
Aachen University. Em sua própria
também mostra que o uso de HaTelit
nas características de fresagem
pista experimental com 26 m de
não causa nenhum efeito negativo na
foi investigada sob determinadas
comprimento e 1 m de largura,
fresagem.
condições pelo Instituto de Estradas
o Instituto aplicou, e em seguida Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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Comunicação Técnica
removeu, trechos de construção
asfalto (AB 0/11S). Nenhum defeito
de reforço. A Figura 3 apresenta a
diferente, usando métodos comuns
foi detectado no reforço durante
instalação do reforço com HaTelit
tipicamente empregados em campo.
a aplicação da camada asfáltica.
e a Figura 4 mostra a Instalação da
Vários trechos experimentais de
Não foi observado escorregamento
camada superficial de asfalto sobre o
construção de estradas, incluindo
nem formação de ondas na camada
reforço de pavimento.
alguns além dos limites da RStO, o manual alemão de construção e manutenção de estradas, foram construídos sobre uma camada de proteção contra geada. Os materiais da estrada foram aplicados por uma máquina pavimentadora montada sobre trilhos com mesa compactadora de alto desempenho. A superfície recebeu a compactação final por um rolo tandem vibratório. Uma pequena fresadora com um tambor de 500 mm de largura foi usada nos ensaios de fresagem. O objetivo da investigação foi analisar e quantificar as características de fresagem da construção da estrada reforçada em termos de processo de engenharia e maquinaria usada. Adicionalmente à investigação da curva granulométrica e do tipo e tamanho das fibras do reforço
Figura 3: Posicionamento do reforço de pavimento
encontrados na mistura asfáltica fresada, foi examinada a possibilidade de reciclagem da mistura asfáltica removida contendo fibras de reforço na forma de agregado de asfalto em camadas ligadas por betume.
3 METODOLOGIA DE ENSAIO Uma camada de binder de 60 mm (AB 0/16S) e uma base de asfalto foram aplicadas sobre a camada de proteção contra geada na pista experimental. Após período de cura de aproximadamente uma semana, o reforço de poliéster foi instalado de acordo com as instruções de instalação da Huesker. Ele foi então coberto com uma camada superficial de 40 mm de 112
Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
Figura 4: Instalação da camada superficial de asfalto sobre o reforço de pavimento
Após a conclusão das operações de fresagem, foram procuradas fibras presas no tambor da fresadora. Ficou claro que ao longo de toda a pista experimental não havia (apenas 2) fibras presas no tambor da fresadora. Durante esse ensaio, não foi observado efeito negativo no processo de fresagem. A Figura 6 mostra as fibras encontradas no material fresado e a Figura 7 mostra o tambor da fresadora após a fresagem.
4 RECICLAGEM: Figura 5: Fresagem da camada asfáltica superficial contendo o reforço
Efeito das fibras de reforço com HaTelit na Estabilidade Marshall: como parte dos ensaios de misturas asfálticas foi estudado o efeito das fibras, do reforço do pavimento, na mistura asfáltica reciclada. Corpos de prova para o ensaio Marshall foram feitos a partir do material da camada de binder com e sem fibras da camada de reforço e os valores de sua estabilidade e fluência Marshall foram determinados. A amostra de referência era equivalente à camada de binder aplicada na pista experimental. A variação com fibras
Figura 6: Fibras curtas residuais da geogrelha observadas no material fresado
do reforço de pavimento foi feita contendo a mesma granulometria de agregado e teor de ligante que a amostra de referência. Isso foi feito por meio da adição controlada da quantidade apropriada de agregado não contaminado e ligante à mistura asfáltica reconstruída. O agregado e o ligante utilizados pertenciam aos mesmos lotes do agredado e ligante utilizados para fazer a amostra de referência. Isso garantiu que a amostra de referência e a variação contendo a mistura asfáltica reconstruída e as fibras de reforço possuíssem a mesma granulometria de agregado e teor de ligante. A
Figura 7: Tambor da fresadora com praticamente nenhuma fibra.
quantidade de fibras do reforço do Revista Estradas N°25 | Outubro 2020
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de prova usados nos ensaios Marshall. Os valores de
e o objetivo dos ensaios era determinar o efeito dessas
estabilidade e fluência Marshall foram praticamente
fibras. Havia apenas pequenas diferenças com respeito
idênticos. Os resultados para os parâmetros do ensaio
à densidade aparente e índice de vazios entre os corpos
Marshall são mostrados na tabela a seguir.
Comunicação Técnica
pavimento era a maior diferença entre as duas variações
5 CONCLUSÃO Nenhuma indicação negativa foi observada ao longo dos ensaios na massa asfáltica para determinar o efeito das fibras de reforço de pavimento na reciclagem (com base nos parâmetros de estabilidade Marshall).
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REFERÊNCIAS [1] FGSV Arbeitspapier Nr. 69 „Verwendung von Vliesstoffen, Verbundstoffen und Gittern im Asphaltstraßenbau“ [2] Schlussbericht Nr. 0802791 „Untersuchung des Einflusses der Asphaltbewehrung HaTelit® auf das Fräsverhalten von Asphalt sowie der Wiederverwertung des Ausbauasphaltes“
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