REVISTA ESTRADAS N 26

Estradas

26

revista

Sociedade dos Técnicos Universitários do DAER

ISSN 1807-426X ANO 20 OUTUBRO 2021

anos Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

1

kartado Que tal conectar campo e escritório, centralizar as informações de serviços e alcançar melhores resultados?

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2 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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Publicação da Sociedade dos Técnicos Universitários do DAER/ Sociedade dos Engenheiros Civis do DAER Av. Borges de Medeiros, 1555 - Prédio Anexo CEP 90110-150 - Porto Alegre - RS (51) 3210.5076

Mensagem do Presidente 20 anos Estradas

04

Ponto de Vista

sumário

REVISTA ESTRADAS ISSN 1807-426X Ano 20 - N° 26 - Outubro 2021

Modelo Crowdshipping de distribuição 06 Especificação por desempenho de emulsões asfálticas 13

SUDAER PRESIDENTE Eng. Paulo Ricardo Aquino de Campos Velho VICE-PRESIDENTE Enga. Janete Colombo SECRETÁRIO R.P. Sabrina dos Santos Monteiro TESOUREIRO Eng. Luciano Dornelles

Artigos A importância do processo de britagem na forma dos agregados utilizados em tratamentos superficiais 20 Análise de irregularidade longitudinal de dois trechos monitorados em Santa Maria – RS 28

IDEALIZADORA Eng. Sayene Paranhos Dias

Utilização de polietileno triturado na estabilização de solo para aplicação como camada de pavimento 36

COMISSÃO EDITORIAL Enga. Bibiana Cardoso Fogaça Eng. Carlos Alexandre Pinto Toniolo Eng. Fabiano Fabrin Secchi Eng. José Octávio Guimarães Rodrigues Enga. Luana Rossini Eng. Márcio Tassinari Stumpf Enga. Marlova Grazziotin Johnston Eng. Rodrigo Malysz Enga. Sõnia Maria Bortoluzzi

A influência da pluviosidade e dos investimentos no índice de condição da manutenção em Rodovias Federais do Ceará 45

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

Considerações sobre a variação da pressão de enchimento dos pneus no raio de curvatura de diferentes tipos de pavimentos 53 Proposta de banco de dados de misturas asfálticas estudadas no Estado do Rio Grande do Sul 59 Análise do trecho do viaduto da RS 509 em santa maria em termos de fadiga e previsão de desempenho pelo software lvecd 68

Relato de Experiência Automatização de processos na gestão ambiental do contrato de apoio técnico (CAT) do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande Do Sul (DAER-RS) 75

Agenda

83

COMERCIALIZAÇÃO Padda Comunicação (51) 98280 2743

As informações, os conceitos e as opiniões emitidos nos textos assinados são de inteira responsabilidade de seus autores.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

3

mensagem do presidente

20 anos Estradas Eng. Paulo Ricardo Aquino de Campos Velho

Presidente da Sociedade dos Engenheiros Civis do DAER

SUDAER

“

Ao longo destas duas décadas a publicação se consolidou como uma referência na área de conhecimento voltada para a tecnologia de pavimentação e manutenção rodoviária, transportes e mobilidade.

Há seis décadas nascia a SEDAER, Sociedade dos

“

da época da fundação transforma-se em uma constelação

Engenheiros do DAER. Fundada por cento e quinze

e torna-se cada vez maior e mais relevante, de verdadeiro

engenheiros, todos civis, entre eles apenas uma mulher, a

protagonismo, a participação das mulheres na estrada

Sedaer chegava para ocupar o espaço de representação e

percorrida pela SUDAER.

promoção de atividades técnicas, científicas, culturais e

Ainda na década de 1980, cumprindo sua missão de

sociais em prol de seus associados, servidores do DAER.

estimular e realizar ações que possibilitem o desenvolvimento

Já naquele ano, preocupada com a situação da

e aperfeiçoamento técnico e científico de seus associados,

Autarquia, a SEDAER lança um manifesto no principal jornal

a SUDAER passa a publicar internamente o Boletim

em circulação à época, onde os signatários “sentem-se no

Informativo, com assuntos de interesse dos associados e

indeclinável dever de vir à presença dos responsáveis pela

relatos de experiências profissionais vivenciadas, considerado

coisa pública para manifestar a sua desconformidade com a

por muitos o embrião da Revista Estradas.

qual vem sendo conduzidos os destinos do órgão rodoviário

Prosseguindo no seu constante aprimoramento, a

do Estado”. Inicia-se a trajetória de lutas dos servidores de

SUDAER lança a Revista Estradas que está completando

nível superior do DAER.

20 anos de publicações ininterruptas. Ao longo destas duas

Na década seguinte à sua fundação, em sua constante

décadas a publicação se consolidou como uma referência

evolução, a SEDAER transforma-se em SUDAER e passa

na área de conhecimento voltada para a tecnologia de

a congregar advogados, administradores, engenheiros,

pavimentação e manutenção rodoviária, transportes e

arquitetos, contadores economistas, psicólogos, jornalistas,

mobilidade.

relações públicas..., enfim uma diversidade de categorias

O modelo adotado, apoiado na co-participação do

profissionais que transformam as aspirações da sociedade

setor público, da academia e das empresas privadas vem

gaúcha, no campo rodoviário, em realidade. A estrela solitária

demonstrando que a reunião de esforços de diferentes esferas

4 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

da sociedade é capaz de suscitar resultados importantes

qualidade técnica. A eles nosso reconhecimento e sinceros

para o progresso da ciência e da pesquisa científica,

agradecimentos.

inquestionáveis para assegurar o contínuo desenvolvimento da nação.

Fazer ciência nunca foi uma tarefa fácil. Dependente

A SUDAER não pode também deixar de exaltar e agradecer aos profissionais parceiros que com sua competência, esforço e entusiasmo, tornam possível esta

de processos cansativos e burocráticos, que desmotivam e

publicação. Nosso reconhecimento aos membros da Comissão

afastam aqueles que se dispõe a produzir conhecimento, a

Editorial que cedem seu valioso tempo para que este trabalho

ciência vive nestes tempos um momento delicado, sendo

se concretize.

contestada e desestimulada tanto por questões de ordem

Nesta importante data a Sudaer espera que Revista

orçamentária como atitudinal. A publicação da Revista

Estradas, considerada uma das mais relevantes publicações

Estradas só é possível graças ao trabalho dos pesquisadores,

na área rodoviária, continue a desempenhar seu papel na

universidades e empresas que, mesmo sob condições

difusão do conhecimento e da ciência por muitos e muitos

adversas, têm nos honrado com o envio de trabalhos de alta

anos.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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Modelo crowdshipping de distribuição Brasil: sem a regulamentação, da última milha: Um estudo sobre a ITS continua na teoria operacionalização

Denio Igor Silva de Pontes

ponto de vista

Faculdade CDL

Bruno Vieira Bertoncini

Por Ricardo Simões Departamento de Engenharia de Transporte Gerente de produtos da Perkons e membro Federal Técnicas do Ceará da Associação Universidade Brasileira de Normas (ABNT).

Lucas Dias de Pontes

Universidade de Fortaleza

José Clailton Menezes Jorge Universidade de Fortaleza

As inúmeras entregas em domicílio de produtos, somadas aos tradicionais abastecimentos de comércios varejistas, proporcionaram um elevado e crescente número de viagens dedicadas. Como consequência, congestionamentos, dificuldades para a mobilidade de pedestres, baixa produtividade operacional e poluição ambiental são alguns dos problemas enfrentados. O crowdshipping surge como uma alternativa para o transporte urbano de cargas. A solução possui, como proposta de valor, maior agilidade, baixo custo e sustentabilidade ecológica. Cidadãos comuns tornam-se potenciais agentes da logística da última milha. O objetivo desse estudo baseia-se em uma análise crítica do modelo crowdshipping. Variáveis chaves são identificadas na literatura, assim como restrições e fragilidades do modelo que devem ser consideradas para a operacionalização da solução através de uma plataforma. Fatores que afetam as preferências dos crowdshippers e dos remetentes/destinatários são destacados. Conclui-se que o modelo alternativo de transporte de mercadorias/encomendas pode ser uma opção para áreas urbanas.

1. INTRODUÇÃO

transbordo e a escassez de tecnologias e de alternativas para a mobilidade nos centros urbanos (Ragás et al., 2019).

Outro fator de complexidade é o crescimento do comércio

O crescimento demográfico e a urbanização

eletrônico, que trouxe perturbações profundas às cadeias

representam os principais desafios para as cidades de

de distribuição de mercadorias. O e-commerce intensificou

hoje. A principal explicação da crescente demanda de

o fluxo de encomendas em áreas densas. A ascensão

transporte de passageiros e de mercadorias nas áreas

do comércio on-line, juntamente com outros fenômenos

urbanas é a concentração e o crescimento do número

relacionados à organização das cadeias de suprimentos,

de cidadãos nas cidades (Thompson e Taniguchi, 2008;

está, portanto, por trás de uma nova demanda urbana e

Boerkamps et al., 2000).

metropolitana por serviços de logística (Dablanc et al.,

No Brasil, esses problemas são intensificados pelo crescimento desordenado da população urbana,

2017).

Desta forma, o tecido urbano deve ser reorganizado,

reflexo de municípios que não contam com Planos

adaptado às novas necessidades, e promover um uso

Diretores atualizados e Planos de Mobilidade Urbana

inteligente das infraestruturas existentes (Vuchic, 2005).

(Lei nº 12.587/2012). Além disso, somam-se as Regiões

Modelos alternativos que buscam fazer o melhor uso dos

Metropolitanas que não instituíram seus Planos de

recursos disponíveis estão surgindo em diversas áreas. Assim,

Desenvolvimento Urbano Integrado (Lei nº 13.089/2015).

emerge um novo paradigma socioeconômico denominado

Como resultado, observam-se engarrafamentos que influenciam e afetam a funcionalidade da mobilidade das

“economia compartilhada” (Rifkin, 2014).

Um sistema alternativo de remessa de mercadorias,

urbes, além da poluição sonora e ambiental, que impactam

modelado a partir de recursos coletivos (ou crowd-resources,

de forma direta a saúde dos cidadãos. De fato, os desafios

como conhecido na literatura), é o crowdshipping. Em

são crescentes para as redes de logística urbana e incluem

uma tradução livre, significa entrega feita por multidões.

uma maior intensidade de entregas, múltiplos pontos de

As pessoas comuns, em deslocamentos diários ou viagens,

6 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

passam a ser consideradas como potenciais entregadoras ou crowdshippers. A forma alternativa de entrega aproveita trajetos que já seriam realizados normalmente, excluindo, assim, viagens ad hoc para efetuar entregas (Marcucci et al.

2017).

O crowdshipping é uma solução disruptiva para os sistemas de logística de distribuição urbana. O modelo é projetado para permitir que os cidadãos se conectem por meio de plataformas on-line e organizem a entrega de mercadorias/encomendas ao longo de rotas de viagem planejadas. O modelo fundamenta-se no processo de interação entre remetente/destinatário e crowdshippers que inclui as tratativas negociais (Punel e Stathopoulos, 2017).

Desta forma, o objetivo deste trabalho é apresentar essa metodologia de entrega urbana até então pouco disseminada no país e no mundo, demonstrando as preferências dos stakeholders e os atributos necessários para o desenvolvimento de uma plataforma de crowdshipping.

Para isso, partimos da seguinte questão de pesquisa: quais atributos devem ser considerados para a operacionalização de uma plataforma de crowdshiping?

A estrutura do presente artigo é composta por esta introdução, métodos, fundamentação teórica, com os conceitos e definições de mobilidade urbana, logística de distribuição urbana e crowdshipping; e considerações finais.

2. MÉTODOS O procedimento metodológico consistiu em pesquisa bibliográfica (Lakatos e Marconi, 2003). Para isso, utilizouse dos seguintes descritores: economia compartilhada; mobilidade urbana; logística urbana e crowdshipping. A pesquisa é de natureza qualitativa e exploratória, ou seja, refere-se ao estudo de um ou alguns casos singulares, realizados em um quadro construtivista, conforme conceituado por Yin (1994) e David (2000) e sintetizado por Thiértart (2014). A escolha de uma abordagem qualitativa faz parte do desejo de compreender os microprocessos relacionados ao fluxo de logística urbana de cargas em um grande centro urbano, identificando as principais variáveis e restrições.

A revisão de literatura permitiu determinar as questões críticas principais e mais recorrentes nas implementações de crowdshipping urbano. A pesquisa sinaliza algumas motivações que possivelmente facilitariam e/ou dificultariam a difusão de uma iniciativa de crowdshipping. Deste modo, se propõe a estimular reflexões sobre a operacionalização do modelo.

Optou-se pela utilização do termo em inglês crowdshippers, em detrimento da denominação “entregador”, usualmente utilizada. Assim, mantêm-se os princípios Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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basilares do crowdshipping e diferencia-se o papel do agente

quais se restringem a pacotes de pequenas dimensões. Por

que realiza viagens dedicadas. Essa distinção fundamenta

outro lado, de acordo com o órgão de trânsito de Londres, os

os princípios de sustentabilidade e otimização dos recursos

VUCs experimentaram um crescimento substancial no tráfego

subjacentes ao ideal do crowdshipping.

desde o final dos anos 1990 (Department for Transport, 2019).

3. LOGÍSTICA DE DISTRIBUIÇÃO COLABORATIVA

Pelo porte das mercadorias, infere-se que uma quantidade

ponto de vista

considerável de entregas não precisaria, necessariamente, ser A logística de distribuição urbana se depara com os

realizada por VUCs dedicados. Nesse contexto, a mobilidade

desafios de movimentar produtos e serviços nos centros

compartilhada conectada apresenta-se como alternativa

urbanos, tais como congestionamentos, limitações de tráfego

factível para amenizar as externalidades negativas provocadas

de veículo de cargas e falta de locais específicos para carga e

pelo transporte convencional, além de proporcionar novas

descarga (Ragás et al., 2019). Como consequência, observa-

oportunidades para cidadãos e empresas.

se a produção de tecidos urbanos hostis, com perdas de

As pessoas podem aumentar a eficiência social, ambiental

bem-estar para o conjunto da sociedade: (a) pedestres com

e econômica, além de minimizar o desperdício trabalhando

dificuldades de mobilidade e (b) operadores logísticos com

em conjunto (Lacy et al., 2016). Compartilhar e cooperar

baixa produtividade operacional.

têm um potencial enorme, ainda não explorado (Heinrichs,

As características desse sistema estão em conflito

2013). A economia compartilhada incentiva ativamente o

direto com as infraestruturas urbanas modernas, que estão

desenvolvimento de serviços inovadores e o uso temporário

sendo cada vez mais reprojetadas em favor de caminhadas,

de ativos, sobretudo os recursos empregados no transporte de

ciclismo e transporte público, reduzindo a acessibilidade

pessoas e mercadorias.

para operações da última milha. Outras pressões sobre os operadores da última milha estão associadas à gestão dos

3.1. Crowdshipping

picos sazonais na demanda; aos tempos e às janelas de entrega reduzidos e aos níveis de devolução de produtos (Dablanc e Beziat, 2015; Dablanc et al., 2017).

Por outro lado, observa-se que uma quantidade

O crowdshipping prevê a entrega de mercadorias por qualquer pessoa que esteja se deslocando. Qualquer viagem que as pessoas realizem para satisfazer objetivos pessoais

considerável de mercadorias entregues nos centros urbanos

pode se tornar um vetor para o transporte de cargas, usando

é composta de pequenos volumes, conforme Tabela 1.

a capacidade de carga geralmente disponível. A integração

Entretanto, o transporte dessas mercadorias, em sua grande

dos movimentos de passageiros e mercadorias permite reduzir

maioria, é efetuado por veículos urbanos de carga – VUCs

o número total de viagens, aumentando o fator de carga e a

(dimensões, tara e peso bruto total, no Brasil, são definidos

eficiência do transporte de mercadorias. Como a viagem menos

pelas autarquias municipais de trânsito).

poluente é a que não é feita, o crowdshipping pode gerar

Tabela 1: Itens comprados on-line e entregues no Reino Unido (2016)

benefícios substanciais ambientais/sociais, evitando viagens dedicadas (McKinnon, 2016).

O crowdshipping é uma modalidade alternativa de entrega, enquadrando-se no arcabouço conceitual de economia colaborativa. O conceito é otimizar a movimentação dos cidadãos comuns, seja ela efetuada em um meio de transporte particular (veículos ou bicicletas), seja por transporte público ou até mesmo a pé, para fazer entregas. O crowdshipper é o agente encarregado de movimentar a encomenda.

Marcucci et al. (2017) identificaram, em geral, atitudes

Na Tabela 1, Allen et al. (2018) destacam que 42%

positivas em relação ao crowdshipping. De acordo com

das mercadorias entregues no Reino Unido adquiridas pelo

pesquisa realizada com estudantes universitários da cidade

e-commerce correspondem a pequenos pacotes (caixa do

de Roma, constatou-se que 87% dos estudantes declararam

correio e caixa de sapato), conforme a Tabela 1. Esse grupo

estar dispostos a atuar com crowdshippers, enquanto 93% dos

de produtos está em consonância com as preferências dos

estudantes aceitariam receber mercadorias pelos serviços de

crowdshippers identificadas por Marcucci et al. (2017), as

crowdshipping.

8 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

É importante destacar que o crowdshipping não deve ser considerado uma atividade de remuneração regular, mas uma maneira de obter renda extra (mesmo que parcial) de uma viagem ou percurso que seria feito de qualquer forma. Para Marcucci et al. (2017), colocar pessoas e automóveis nas ruas para fazerem exclusivamente entregas foge do conceito principal de crowdshipping.

Diante dessa constatação, os casos no Brasil que se autodenominam modelos de entrega de crowdshipping fogem dos princípios originais de economia compartilhada. Ou seja, constata-se que grupos empresariais (plataformas) empregam o conceito, mas, na prática, operacionalizam modelos de terceirização do serviço de entrega. Em outras palavras, a empresa que vende o produto terceiriza o serviço de entrega a uma plataforma que faz a intermediação e conecta um entregador.

3.1.1. Possíveis benefícios do crowdshipping para os stakeholders De acordo com a literatura, a forma alternativa de transporte de encomendas é vantajosa para todas as partes envolvidas. Em princípio, trata-se de uma solução ganhaganha. De fato, o remetente e o destinatário economizam dinheiro graças aos custos de transporte mais baixos, quando comparados aos do modelo de frete tradicional.

A lógica que fundamenta essa assertiva é que, como não haverá a mobilização de recursos específicos para a finalidade de entrega, o crowdshipper será recompensado apenas parcialmente pelo serviço, ajustado ao esforço empreendido.

Além do envio de encomendas do tipo C2C (consumer to consumer), o crowdshipping também pode ser útil às empresas, no caso do B2C (business to consumer) e do B2B (business to business). A modalidade pode imprimir maior capilaridade às entregas fracionadas, viabilizar entregas expressas ao canal e-commerce e logística reversa nos casos de troca.

No Brasil, o direito de locomover-se é garantido pela

financeiramente, mesmo que parcialmente, os custos de deslocamentos a que um viajante incorre. É possível idealizar o potencial dessa solução para cidades que fazem parte de uma região metropolitana ou que possuem uma “ponte aérea” com grande densidade de tráfego. Por exemplo, a movimentação pendular de moradores deslocando-se diariamente para regiões centrais e retornando às residências poderia gerar o benefício de uma renda extra obtida por meio de um serviço de entrega de encomendas.

Nas soluções mais modernas de crowdshipping, já se estima a integração com redes de Pickup e Drop-off – PODU (pontos de coleta e/ou de recebimento para troca). É uma rede de apoio à logística de distribuição, com pontos de transbordo. Os serviços de pontos de retirada (pickup points) ofertados por estabelecimentos comerciais normalmente estão posicionados em locais estratégicos de grande fluxo (Morganti et al., 2014). A kirana é uma alternativa indiana que mistura ponto de retirada com entrega autônoma. Os estabelecimentos se beneficiam com o advento de renda extra pelo serviço prestado, além de gerar aumento de fluxo nos estabelecimentos. A empresa holandesa Homerr criou uma variação denominada pickup point social. O modelo considera qualquer unidade habitacional um potencial ponto de retirada. Uma solução adaptada a áreas remotas. Outra estratégia que pode compor uma rede PUDO são os armários de encomendas automáticos (Automatic Parcel Lockers – APLs).

Outra vantagem da modalidade crowdshipping seria atenuar as externalidades dos VUCs, reduzindo o trânsito de veículos destinados exclusivamente a entregas. Com essa redução de veículos trafegando na malha viária urbana, espera-se contribuir para a redução de poluição sonora e ambiental, além de problemas relacionados à conservação da via pública e aos acidentes de trânsito.

3.1.2. Operacionalização da plataforma de crowdshipping Para operacionalizar a solução e conectar os atores

Constituição em seu art. 5º, XV, que prevê: “é livre a

envolvidos, o crowdshipper, encarregado de levar um

locomoção no território nacional em tempo de paz, podendo

produto de um ponto A a um ponto B, e o remetente, que

qualquer pessoa, nos termos da lei, nele entrar, permanecer

deseja enviá-lo a um destinatário, precisam ser aproximados

ou dele sair com seus bens”. Contudo, os meios financeiros

por meio de uma plataforma on-line (De Stefano, 2016;

e físicos para usufruir plenamente esse direito não são

McKinnon, 2016). A plataforma combinará interesses

garantidos e, muitas vezes, nem subsidiados. Como o

(remetente e destinatário) e disponibilidades (crowdshipper)

crowdshipping é modelado para gerar renda extra a qualquer

por meio de algoritmos computacionais e, a partir das

pessoa que esteja se deslocando, ainda que indiretamente,

compatibilidades, viabilizará a entrega.

o modelo é capaz de garantir essa prerrogativa constitucional. Em outras palavras, ele é capaz de viabilizar

Os crowdshippers podem postar suas ofertas (seus deslocamentos) em um outdoor virtual (oferta) e aguardar Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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que um possível remetente solicite seu serviço (demanda).

sustentabilidade e do engajamento de fazer um esforço

Esta estrutura pode utilizar o conceito de matchmaking.

para resolvê-los. De fato, o crowdshipping não deve ser

Esse processo representa uma função que aceita como

reconhecido como gerador de remuneração compatível à de

entrada um conjunto de descrições de ofertas e de

um emprego regular.

ponto de vista

demandas, provendo como resultado uma lista ordenada

Portanto, é importante otimizar as viagens e reduzir o

das melhores ofertas, com relação a cada uma das

volume de entregas de mercadorias ad hoc. Isso porque a

demandas (Eiter et al., 2001). A plataforma também

combustão de combustíveis nos motores produz emissões

disponibilizará a distribuição espacial da rede PUDO e

atmosféricas de gases do efeito estufa (GEEs). De acordo

sugerirá possíveis pontos ao longo do percurso, para que

com os dados do Ministério da Transição Ecológica da

as mercadorias sejam armazenadas temporariamente

França (SDES, 2020), 31% dos GEEs são provenientes

(Figura 1).

dos transportes. Dentre estes, as emissões do transporte

O valor do serviço de frete pode ser combinado

rodoviário representam 94%. Krzyzanowski et al. (2005)

diretamente entre os envolvidos ou sugerido pela

revelaram que as emissões nocivas adicionais provocadas

própria plataforma. Por meio de negociação direta

pelos congestionamentos afetam negativamente a saúde e o

entre os envolvidos, oportuniza-se a cobrança de taxas

bem-estar dos cidadãos.

diferenciadas, conforme o grau de urgência e as demais

Dito isso, é importante que a plataforma de

especificidades do serviço e/ou do produto. Outra

crowdshipping estime a pegada de carbono e a disponibilize

negociação de responsabilidade dos envolvidos diz

para os usuários. De fato, Fu e Saito (2018) constataram

respeito aos locais/pontos de entrega (ao crowdshipper)

que as preferências dos consumidores (destinatários no

e à coleta da mercadoria (pelo destinatário). Isso ocorre

B2C) por opções de entrega em domicílio podem ser

porque o crowdshipping não se encaixa, muitas vezes, no

influenciadas por incentivos ambientais, que incluem

conceito tradicional de entrega porta a porta. Por isso, a

informações sobre árvores preservadas e o equivalente de

implantação de uma rede PUDO representa uma solução

CO2 reduzido.

para a problemática dos pontos de transbordo (Figura 1).

Associada a uma estratégia de gamificação, a utilização pelos crowdshippers de transporte coletivo e de veículos não motorizados, ambos com potencial ambiental relevante, seriam bonificados (Marcucci et al., 2018). O objetivo é estimular mudanças a longo prazo, dos demandantes e dos ofertantes, em direção a estilos de mobilidade de mercadorias menos dependentes de viagens dedicadas, aproveitando o feedback ecológico e os elementos do jogo para motivar mudanças de comportamento (Cellina et al., 2016).

A segurança é importante para o crowdshipping, assim

Figura 1: Fluxos do transporte alternativo (crowdshipping) versus o transporte convencional

A monetização da plataforma pode variar conforme o

como para qualquer transporte de mercadoria. Portanto, cabe à plataforma adotar soluções de segurança para garantir as entregas (Marcucci et al., 2017). Algumas

modelo de negócio idealizado pelos desenvolvedores da

plataformas recomendam a verificação do conteúdo

solução. Uma opção pode ser cobrar uma taxa fixa ou um

dos pacotes antes de entregá-los; outras sugerem que

valor percentual por operação. Outras opções viáveis são a

o transbordo seja realizado em lugar público. A adoção

rentabilidade com a publicidade e a cobrança de assinaturas

de uma rede PUDO também oferece um maior nível de

de clientes (empresas) que utilizam a plataforma

segurança na operação.

continuamente.

O modelo deve ser calibrado para oferecer um

Em última análise, mesmo se eximindo de responsabilidades por eventuais avarias e desvios, e

serviço para o remetente/destinatário mais ágil e barato

declarando que a responsabilidade é das partes envolvidas,

que um serviço de frete tradicional, e também atrativo

a plataforma deverá fazer uso de ferramentas para garantir o

financeiramente para o crowdshipper. Contudo, a percepção

lead time, a integridade, a inviolabilidade, o endereçamento

de valor do modelo crowdshipping depende fortemente

correto da encomenda e a comprovação de entrega, nos

da conscientização das pessoas sobre os problemas de

termos acertados.

10 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

De acordo com Marcucci et al. (2017), remetentes e destinatários desejam manter contato direto, tanto com a empresa de crowdshipping como com o crowdshipper. Os

diminuição de viagens dedicadas e, consequentemente, menor quantidade de GEEs emitidos na atmosfera.

A literatura e as análises empíricas revelam que nem

autores também destacam que os crowdshippers valorizam

todas as entregas de crowdshipping são não dedicadas. Pelo

a privacidade e, em geral, não se sentem confortáveis

contrário, nas plataformas de compras de alimentos on-line,

com o rastreamento, o que contrasta com a preferência

o frete mais comum em áreas urbanas é, em sua totalidade,

revelada dos remetentes/destinatários pela rastreabilidade

o de entregas dedicadas. Nesse caso, o crowdshipper

das mercadorias, seguindo um atributo amplamente

trabalha para a empresa, mas não se beneficia das

disponibilizado pelas plataformas de compras on-line (Allen

vantagens de um contrato de trabalho regular. A ausência

et al., 2018).

de contratos, auxílios e apoios tem gerado alguns protestos

Para Punel e Stathopoulos (2017), a principal diferença

contra esse tipo de iniciativa (De Stefano, 2016). Dessa

do crowdshipping para as transportadoras convencionais

forma, sugere-se que os futuros negócios de transporte

está relacionada às questões de responsabilidade,

alternativo baseados no crowdsourced insiram em seus

confiança e reputação. Para compensar as preocupações

modelos os custos sociais e ambientais. Uma opção seria,

dos clientes, as empresas de crowdsourcing costumam ter

por exemplo, criar diferenciais competitivos, aplicando e

sistemas de classificação bidirecional para cada transação.

preservando os princípios seminais do crowdshipping.

As classificações podem garantir a transparência do

A compreensão incorreta do modelo crowdshipping,

desempenho, a qualidade do serviço e parecem ser centrais

como uma solução para o desemprego, pode revelar uma

para os usuários finais (Hall e Krueger, 2015; Panda et al.,

fragilidade. Essa percepção assemelha-se ao ocorrido

2015).

com o modelo ridesourcing. As soluções propostas tinham

Outro ponto relevante refere-se ao tempo adicional

também como ideal inicial o arcabouço conceitual de

despendido para realizar uma remessa. Atrasos não

economia compartilhada e de crowdsource. Contudo, ao

são bem aceitos. Isso implica que o desvio do caminho

longo do tempo, o modelo sofreu variações e inspirou uma

normal do crowdshipper deve ser minimizado (Marcucci

série de negócios fundamentados na geração de renda e na

et al., 2017). Essa restrição sintetiza a necessidade de

ocupação informal, usualmente reconhecido nas ciências de

disponibilizar uma rede densa de viagens. Para isso, é

gestão como “uberização”.

necessário garantir atratividade para os crowdshippers se

Pelo caráter disruptivo de transporte proposto,

inscreverem na plataforma, que, por sua vez, dependerá do

algumas questões ainda restam sem respostas e, portanto,

nível de demanda. Nesse sentido, uma medida oportuna é

carecem de pesquisas mais aprofundadas. São variáveis

a plataforma delimitar seu espaço geográfico de atuação

importantes que precisam ser estimadas para compor a

para obter escala inicial e saturação de áreas. É uma escala

construção de algoritmos mais assertivos. Dentre elas,

dessa natureza que garante a atratividade dos serviços de

podemos citar: (a) qual seria o valor atrativo e socialmente

ridesourcing (compartilhamento de carona entre motoristas

justo para o serviço do crowdshipper; (b) qual seria a

e passageiros), por exemplo, o UBER (Miller et al., 2017).

contribuição da rede PUDO para o sistema; (c) quais tipos de garantias estimulariam a demanda dos remetentes/

4. DISCUSSÕES Como destacamos, a adoção do crowdsourced ampara-se nos fundamentos de economia compartilhada, portanto, tem como princípio básico a otimização dos

destinatários. Com o auxílio de uma matriz SWOT, compilamos algumas hipóteses identificadas na literatura, disponíveis na Tabela 2.

Tabela 2: Análise do Modelo Crowdshipping

recursos disponíveis. Esse conceito, quando empregado ao transporte de mercadorias, justifica o crowdshipping. O modelo alternativo de transporte ampara-se na possibilidade de mobilizar cidadãos comuns em deslocamentos para efetuar fretes fracionados de mercadorias/encomendas.

Isso representa um potencial incalculável de cubagem que hoje é dissipado. Nesse sentido, o aproveitamento dessa capacidade traria benefícios econômicos, com custos de frete menores e geração de receitas, e ambientais, com a Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

11

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS A logística urbana de distribuição de cargas afeta de forma direta a população, o meio ambiente e a infraestrutura das cidades. Diante disso, o crowdshipping surge como uma solução ambientalmente sustentável para a movimentação de cargas nas cidades. Essa modalidade de transporte pode

ponto de vista

contribuir para a redução de viagens realizadas por VUCs. Sob outra perspectiva, a solução alternativa para a mobilidade de cargas em áreas urbanas oportuniza novos tipos de viagens que ainda não estão estimadas nos modelos atuais de frete nem nos modelos de negócios.

Nesse sentido, as milhares de pessoas que realizam viagens diariamente são percebidas como potenciais meios pelos quais o fluxo de mercadorias pode ser movimentado, contribuindo, assim, para a fluidez da mobilidade de cargas intracidades ou intercidades. Desta forma, a introdução do crowdshipping no Brasil poderia contribuir para a difusão de uma maneira nova e mais sustentável de fornecer serviços de logística de distribuição.

De fato, o crowdshipping tem um enorme potencial, o qual é impulsionado pelo crescimento dos serviços relacionados à economia compartilhada. Outro importante impulsionador é devido à expansão do comércio eletrônico, sobretudo motivado pelo isolamento social imposto pelo vírus da Covid-19. A crescente demanda pelo canal e-commerce aumentou a necessidade de sistemas de entrega mais rápidos e econômicos, o que amplia o potencial produtivo do crowdshipping.

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Alexander Marcos Vivoni

Engenheiro Químico – Consultor

ponto de vista

Especificação por Desempenho de Emulsões Asfálticas

Uma especificação por desempenho para ligantes asfálticos utilizados em misturas usinadas a quente já existe há vários anos nos EUA: a Especificação Superior Performance Pavement, ou SUPERPAVE. Ela foi uma grande mudança de paradigma, onde se deixou de utilizar ensaios empíricos sem correlação ao desempenho, e adotou-se ensaios mecanísticos de determinação de propriedades fundamentais e parâmetros reológicos intimamente correlacionados ao comportamento do ligante no pavimento.

Mas as emulsões asfálticas continuam a ser especificadas de forma empírica, mesmo sendo utilizadas em serviços de extrema importância na restauração e manutenção de pavimentos.

E é aí que entra o NCHRP 09-50.

O NCHRP 09-50 (National Cooperative Highway Research Program) foi um programa da FHWA (Federal Highway Administration) criado para propor uma especificação por desempenho de emulsões utilizadas em Tratamentos de Superfície, que é como eles chamam os Micro- Revestimentos Asfálticos a Frio (MRAF), Lamas Asfálticas e Tratamentos Superficiais (Chip Seals). Esse programa teve um investimento de meio milhão de dólares e foi concluído em junho de 2016.

Nele foram determinadas as principais características que uma emulsão para Tratamentos de Superfície deve

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

13

possuir, e quais os ensaios que melhor permitem avaliar essas

de bombeio e manuseio. Depois, aumenta-se a taxa de

características. No caso dos ligantes asfálticos para misturas

cisalhamento para se determinar o comportamento no

usinadas a quente, a propriedade mais importante relativa à

espargimento, e novamente mede-se a viscosidade em baixa

mistura é a viscosidade, que é determinada pelo viscosímetro

taxa de cisalhamento para se verificar o comportamento da

rotacional.

emulsão aplicada quanto ao escorrimento. Os valores de

ponto de vista

No caso de emulsões, também a viscosidade é

viscosidade considerados são as médias dos valores obtidos

importante, pois é a característica que mais se relaciona à

no minuto final de cada fase de cisalhamento. Isso pode ser

aplicação. Mas nas nossas especificações empíricas ela é

resumido na figura abaixo.

determinada como uma pseudo-viscosidade no viscosímetro Saybolt-Furol. De modo a tornarmos a nossa especificação empírica em algo relacionado ao desempenho, precisamos determinar a viscosidade da emulsão em condições próximas às encontradas durante sua aplicação em relação às taxas de cisalhamento por ela sofrida. E o viscosímetro Saybolt não nos permite variar a taxa de cisalhamento.

No caso de emulsões para MRAF e Lamas Asfálticas, como a mistura é feita em temperatura ambiente e em baixo cisalhamento, determina-se somente a viscosidade na taxa de cisalhamento mais baixa e a 25°C. Além da viscosidade, os ensaios de estabilidade ao armazenamento, carga de partícula, desemulsibilidade e peneira também são realizados.

E também obviamente o resíduo é determinado e deve ser recuperado para que se possa realizar ensaios relacionados ao desempenho no mesmo.

Um ligante asfáltico é fácil de ser amostrado de forma representativa, pois geralmente se trata de um produto homogêneo ao nível molecular.

Viscosímetro Rotacional

No caso de emulsões asfálticas, temos um problema: Elas não são homogêneas microscopicamente falando. Basta

Felizmente o viscosímetro rotacional permite.

conferir na foto abaixo.

No caso de Tratamentos Superficiais, a emulsão é submetida tanto a alto cisalhamento durante o espargimento quanto a baixo cisalhamento no bombeio e manuseio. Por isso, o ensaio preconiza a medição da viscosidade em altas e baixas de cisalhamento.

No caso do MRAF e das Lamas Asfálticas, a mistura com os agregados é considerada de baixo cisalhamento, então a viscosidade é medida somente nessa condição.

O ensaio adotado visa elaborar uma curva de viscosidade em baixas e altas taxas de cisalhamento para emulsões usadas em Tratamentos Superficiais. Nesse caso, o ensaio é feito a 60°C, temperatura usual de aplicação dessas emulsões. Mede-se primeiro a temperatura em baixas taxas de cisalhamento, para determinar as características 14 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Emulsão Asfáltica ao Microscópio – Aumento 1000 x – Foto Pessoal

ma emulsão asfáltica é uma dispersão de asfalto em

Logo, antes de pensar em ensaios ligados ao

água, mantida estável por um agente emulsificante. Essa

desempenho, deve-se pensar em uma melhor forma de se

dispersão pode ainda conter polímeros sob a forma de látex

obter o resíduo de uma emulsão.

disperso na água, ou incorporado ao asfalto.

Quando uma emulsão é aplicada, seja por espargimento (tratamentos superficiais), seja por mistura com os agregados

E novamente aqui entra o National Cooperative Highway Research Program 09-50, ou NCHRP 09- 50.

O NCHRP 09-50 foi um programa da Federal Highway

(micro-revestimento), ocorre a ruptura da mesma, ou a

Administration criado para se propor uma especificação

separação do asfalto da água. O ligante asfáltico misturado

por desempenho de emulsões utilizadas em Tratamentos

com o emulsificante e o polímero, se houver, constitui

de Superfície.

o chamado resíduo asfáltico da emulsão, e é o material

E o método recomendado pelo NCHRP 09-50, foi o

efetivamente responsável pela coesão da mistura asfáltica ou

ASTM D7497, que usa um forno ou estufa de convecção

do tratamento superficial.

forçada a 60°C para evaporar a água da emulsão, por 6

Então, o resíduo de uma emulsão, que é o que devemos

horas, em um molde de silicone de dimensões 101,6mm

analisar em termos de parâmetros mecanísticos, deve ser

de comprimento x 30,5mm de largura x 0,6mm de

obtido em laboratório por eliminação da água da emulsão.

espessura. A pequena espessura garante a cura completa

E hoje, o método da especificação brasileira para recuperar o resíduo é o NBR 14376, por destilação.

O problema com esse método é que o resíduo obtido por esse método é totalmente diferente do resíduo real que

da emulsão no tempo de forno. Cada molde possui 3 compartimentos com as dimensões citadas, conforme a figura abaixo.

A quantidade de resíduo obtido é pequena, mas

se forma nas condições normais de aplicação da emulsão. O

suficiente para uso em ensaios reológicos no DSR

resíduo obtido por destilação foi submetido a temperaturas

(Dynamic Shear Rheometer, ou Reômetro de Cisalhamento

extremamente elevadas, bem acima de 150°C, o que

Dinâmico), especialmente porque o resíduo de uma

certamente leva a uma completa degradação da estrutura

emulsão não sofre envelhecimento oxidativo por usinagem

que se formaria em condições mais brandas, como as que

em sua aplicação, logo não precisa ser submetido ao

ocorrem no campo.

RTFOT (Rolling Thin Film Oven test).

Quantidade Necessária de Resíduo – Ensaios no DSR

Molde em Silicone para Recuperação de Resíduo Asfáltico

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

15

Além disso, o resíduo de uma emulsão utilizado em

E os resultados mostraram que, para exsudação em

Tratamentos de Superfície não necessita ser submetido ao

resistência à formação de trilhas de roda, tanto em MRAF

PAV (Pressurized Aging Vessel), pois o mesmo visa simular

quanto em tratamentos superficiais, o parâmetro Jnr, ou

o envelhecimento de 10 anos em serviço, e Tratamentos de

Compliância não recuperável, se mostrou o mais adequado.

Superfície dificilmente atingem essa vida em serviço.

O Jnr é o parâmetro a ser determinado para o grau de

Logo, o molde da ASTM D7497 permite obter resíduo suficiente para os testes necessários. Mas que testes são

desempenho superior de emulsões tanto para MRAF e lamas quanto para tratamentos superficiais.

ponto de vista

esses?

Para responder a isso precisamos primeiro saber quais são os principais tipos de falhas que um Tratamento de Superfície pode apresentar em serviço, para então verificarmos quais parâmetros do resíduo melhor se correlacionam com essas falhas, e assim determinar os valores apropriados para esses parâmetros.

No caso dos Tratamentos Superficiais (chip seals), os principais defeitos que podem ocorrer são: a exsudação e a formação de trilhas de roda em altas temperaturas, e o arrancamento de agregados em temperaturas intermediárias

MMLS3 ou Simulador de Cargas Múltiplas em Escala 1:3

e baixas.

No caso do MRAF e lamas asfálticas, os principais defeitos que podem ocorrer são: a exsudação e a formação de trilhas de roda em altas temperaturas, o arrancamento de

Já para a retenção de agregados em temperaturas baixas e para resistência ao trincamento térmico, o melhor parâmetro foi o Módulo Complexo (G*),

agregados em temperaturas intermediárias e o trincamento

determinado em um ângulo de fase crítico (δc). Esse ângulo

térmico em temperaturas baixas.

de fase crítico é função da temperatura inferior esperada

Novamente, o NCHRP 09-50 entra em cena,

para o Tratamento de Superfície. A determinação do G* no δc

determinando quais propriedades do resíduo asfáltico melhor

envolve a elaboração de uma curva mestra usando o Reômetro

se correlacionam com esses defeitos, e quais os limites que

de Cisalhamento Dinâmico. Os detalhes são fornecidos no

devem ser adotados em uma especificação por desempenho.

método da AASHTO proposto, e fogem um pouco do escopo

E isso foi feito por meio de diversos ensaios, como

deste artigo. Logo, o Módulo Complexo G* em um ângulo

coesão Vialit para retenção de agregados em temperaturas

de fase crítico δc dependente do desempenho esperado é

baixas em chip seals, SENB (Single Edge Notched Beam)

o parâmetro a ser determinado para o grau de desempenho

para determinação de energia de fratura em temperaturas

inferior de emulsões tanto para MRAF e lamas quanto para

baixas para MRAF e lamas, e simulador de tráfego em escala

tratamentos superficiais. Assim, tanto o parâmetro para

1:3 para determinação de exsudação e formação de trilha de

determinação do grau de desempenho superior quanto o

roda em temperaturas elevadas e diversos níveis de tráfego,

inferior são feitos pelo mesmo equipamento, o Reômetro de

tanto para chip seals quanto para MRAF e lamas.

Cisalhamento Dinâmico. Isso representa uma simplificação em relação ao PG de ligantes a quente, que requer também o BBR (Bending Beam Rheometer ou Reômetro de Flexão de Viga), além dos já citados RTFOT e PAV. Já para temperaturas intermediárias optou-se por não incluir nenhum parâmetro na especificação, pois as falhas que podem ocorrer são mais relacionadas à interação da emulsão com o agregado durante a ruptura na aplicação do que a uma propriedade específica do resíduo. Logo, o desempenho em temperaturas intermediárias depende do agregado utilizado, e deve ser contemplado por ensaios na dosagem do Tratamento de Superfície.

Equipamento de Adesão Vialit 16 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Já sabemos quais ensaios realizar em uma emulsão

e no seu resíduo asfáltico. Agora precisamos de limites

Mas esse critério não pode ser adotado no caso de

para os parâmetros desses ensaios de modo a termos uma

emulsões para Tratamentos de Superfície, pois a maioria

especificação baseada em desempenho.

desses tratamentos possui espessura inferior a 20 mm.

E, também, estabelecer quais os graus de desempenho desejados.

Neste caso, se convencionou adotar a própria temperatura da superfície. E essa temperatura é geralmente 3,9°C mais

No caso dos ensaios na emulsão in natura, as tabelas abaixo resumem os ensaios e limites para Tratamentos Superficiais e MRAF. Ensaios em emulsões para Tratamentos Superficiais

elevada que a adotada no SUPERPAVE. Por conveniência, decidiu-se que o EPG (Emulsion Performance Grade) seria o PG mais 3°C, tanto no grau superior, quanto no inferior, apesar dessa correção não ser necessária neste último caso.

Assim, foram definidos os EPG superiores de 49, 55, 61, 67, 73 e 79 e inferiores de -7, -13, -19, 25, -31, -37, -43 e -49. É preciso também definir níveis de tráfego. Tratamentos de Superfície são dosados para níveis de tráfego diferentes de misturas a quente.

O tráfego foi definido então em função da AADT – Média Anual de Veículos por Dia. Tráfego Baixo: de 0 a 500 AADT Tráfego Médio: de 501 a 2.500 AADT Tráfego Alto: de 2.501 a 20.000 AADT Como explicado na Parte 3, o parâmetro relacionado à exsudação e trilha de roda adotado foi o Jnr. O mesmo foi correlacionado aos resultados do MMLS3 conforme os gráficos abaixo, adotando-se como limites os valores de 80% de área exsudada para o Tratamento Superficial e 5mm de

Ensaios em emulsões para MRAF

afundamento de trilha de roda para o MRAF. Esses limites foram obtidos por correlação com o desempenho conhecido das emulsões aplicadas e da experiência com o simulador de tráfego, conforme os gráficos abaixo.

Passa e classifica

Falha

No caso dos resíduos asfálticos, precisamos definir quais as temperaturas de pavimento a serem adotadas para os graus de desempenho.

Médio

Baixo

Falha

O SUPERPAVE se baseia em temperaturas de pavimento.

Os ligantes asfálticos precisam ter valores definidos de suas propriedades de modo a garantir que eles terão desempenho satisfatório dentro dos limites estabelecidos de temperatura de pavimento.

No caso da temperatura de desempenho superior, definiu-se a mesma como sendo a temperatura do revestimento asfáltico a 20 mm da superfície.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

17

Os valores de especificação do Jnr para as emulsões de Alto

Médio

Baixo

Falha

tratamentos superficiais e MRAF são os seguintes: Para Tratamentos Superficiais AASHTO T 350 – Na temperatura do EPG Superior Non recoverable creep compliance, Jnr Máx Jnr @ 3.2 kPa, 8 kPa^-1 (Tráfego baixo) Máx Jnr @

ponto de vista

3.2 kPa, 5.5 kPa^-1 (tráfego médio) Máx Jnr @ 3.2 kPa, 3.5 kPa^-1 (Tráfego alto) Para MRAF Non recoverable creep compliance, Jnr Máx Jnr @ 3.2kPa, 5 kPa^-1 (Tráfego baixo) Máx Jnr @ 3.2 kPa, 1.5 kPa^-1 (Tráfegos médio e alto) Limites de Exsudação para Tratamentos Superficiais –

E para a retenção de agregados nos tratamentos

Tráfegos Alto (a), Médio (b) e Baixo (c) Limites de Trilha de

superficiais e trincamento térmico no MRAF, o parâmetro

Roda para MRAF – Tráfegos Alto (a), Médio (b) e Baixo (c)

adotado foi o módulo complexo G* em um ângulo de fase crítico dependente do EPG inferior, relacionado à perda de

Passa e classifica

Falha

agregados pelo Vialit (tratamentos superficiais) e à energia de fratura SENB (trincamento térmico no MRAF), cujas relações são mostradas nos gráficos abaixo.

Médio

Baixo

Falha

Relação Vialit x G* no δc - Tratamentos Superficiais

Alta M

Baixo

Falha

Relação Energia de Fratura x G* no δc - MRAF

18 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

O δc em função do EPG inferior é dado pela tabela abaixo:

Da mesma forma que no caso dos limites para temperatura superior, os limites aqui também foram determinados com base no desempenho conhecido das emulsões aplicadas e da experiência com os ensaios. Os limites foram de 25% a 35% de perda de agregados para tratamentos superficiais (dependendo do tráfego) e de 0,01J de energia de fratura para o trincamento térmico do MRAF (que não depende do tráfego).

Para os tratamentos superficiais temos os seguintes limites de G*: DSR – Varredura de Frequência/Temperatura,

Esses valores dos parâmetros no resíduo asfáltico,

temperaturas 5°C e 15°C Resposta medida: G* no ângulo de

em conjunto com os parâmetros dos ensaios realizados na

Fase crítico, δc

emulsão, mostrados no início do artigo compõem a proposta

Máx. G* @ δc : 30 MPa (Tráfego baixo) Máx. G* @ δc

de especificação por desempenho para emulsões asfálticas

: 20 MPa (tráfego médio) Máx. G* @ δc : 12 MPa (Tráfego

apresentada como resultado final do NCHRP 09-50. Essa

alto)

especificação está em processo de validação por um outro O δc em função do EPG inferior é dado pela tabela abaixo:

NCHRP, o 09-63. Os resultados devem estar disponíveis em 2023.

Agora já podemos definir uma nomenclatura para emulsões classificadas por desempenho. Um exemplo seria: CRS-EPG 67-19M Onde: CRS = Cationic Rapid Setting, ou emulsão catiônica de ruptura rápida - Aqui se descreve o tipo da emulsão com relação à carga de partícula (aniônica ou catiônica) e ao tipo de ruptura (rápida, média, lenta ou controlada)

E para o MRAF temos:

EPG 67-19 – Grau de Desempenho de Emulsão

Resistência à Baixa Temperatura – Trincamento Térmico

(Emulsion Performance Grade) para temperaturas do

DSR – Varredura de Frequência/Temperatura,

revestimento entre 67°C e -19°C

temperaturas 5°C e 15°C Resposta medida: G* no ângulo de Fase crítico, δc Máx.

G* @ δc : 16 Mpa

M – Tráfego Médio Esse é de forma resumida o conceito de especificação por desempenho para emulsões. Como no caso da especificação SUPERPAVE para ligantes a quente, a adoção

Fonte das Figuras e Referência geral para o texto: NCHRP 9-50 - PerformanceRELATED Specifications for Asphaltic Binders Used in Preservation Surface Treatments - July 2016

do Grau EPG significa uma mudança de paradigma, difícil e trabalhosa, porém necessária para a melhor garantia da qualidade e durabilidade dos serviços de pavimentação.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

19

A importância do processo de britagem na forma dos agregados utilizados em tratamentos superficiais

artigos

José Wémenson Rabelo Chaves Universidade Federal do Ceará – UFC Lucas Calcante De Almeida Universidade Federal do Ceará – UFC Francisco Heber Lacerda De Oliveira Universidade Federal do Ceará – UFC Franklin José Chaves Universidade de Fortaleza - UNIFOR Jorge Alberto Leorne Aguiar Filho Universidade de Fortaleza - UNIFOR

Os tratamentos superficiais denotamse como um dos tipos de revestimentos asfálticos mais utilizados nos pavimentos rodoviários na região do Nordeste brasileiro. principalmente no Ceará, cerca de 61% da malha rodoviária é revestida por Tratamento Superficial por Penetração - TSP. Sendo os revestimentos asfálticos constituídos por agregados, ligantes asfálticos e, produtos complementares. A forma dos agregados graúdos utilizados em revestimentos asfálticos rodoviários influencia sua durabilidade, sobretudo quando aplicados em TSP. Neste sentido, este trabalho analisou a importância do processo de britagem, de agregados graúdos por meio da determinação do índice de forma. Foram obtidas duas amostras de agregados, uma normal e outra melhorada utilizadas em TSP, que foram ensaiados pelos métodos dos crivos e do paquímetro para a caracterização do seu índice de forma. Constatou-se que a quantidade dos agregados utilizados no britador terciário pode proporcionar um desgaste mais superficial da brita, conferindo-lhe uma forma mais cúbica que garante melhor desempenho ao revestimento.

Conclui-se que os métodos de ensaios utilizados realçam a diferença entre as formas das duas amostras de agregados, devido à alteração no processo de britagem.

Além disso, a forma dos agregados britados utilizados em tratamentos superficiais por penetração pode ser melhorada durante o processo de britagem, visando à obtenção de materiais que atendam às especificações técnicas das obras de pavimentação.

1 INTRODUÇÃO

A pavimentação viária é essencial para o desenvolvimento econômico e social, sendo indispensável a definição de critérios para seu projeto e execução de modo a garantir uma maior durabilidade em sua vida de serviço.

Para isso, é necessário conhecer as propriedades dos materiais utilizados (AGUIAR FILHO, 2017).

Os revestimentos asfálticos são constituídos por agregados, ligantes e, em alguns casos, produtos complementares. Os agregados britados empregados na pavimentação rodoviária passam por um controle das suas características físicas, geotécnicas e geométricas.

Dentre essas, a forma, cúbica ou lamelar, tem influência na qualidade e na durabilidade dos revestimentos asfálticos, principalmente os de espessura delgada como os Tratamentos Superficiais por Penetração (TSP).

As características das partículas dos agregados são dependentes da rocha de origem e do processo de produção, visto que é durante o processo de britagem que resulta a forma final dos agregados. A forma das partículas é caracterizada pelo índice de forma, que pode ser determinado de duas maneiras: pelo Método dos Crivos (DNER, 1994) e pelo

20 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Método do Paquímetro (ABNT, 2006). Os métodos em

Para Aguiar Filho (2017), a qualidade de rolamento e

questão apresentam procedimentos diferentes. O primeiro

durabilidade dos TSP está diretamente relacionada com a

ensaio é realizado por meio do uso de crivos redondos e

forma dos agregados britados empregados, pois o diâmetro

redutores, e o segundo, por sua vez, analisa por meio de um

do agregado da primeira camada determina a espessura

paquímetro a relação entre as dimensões – comprimento e

desse tipo de revestimento. A função do agregado no TSP é

espessura – do agregado.

de conferir resistência e estabilidade mecânica, resistindo

Diferentemente do que ocorre nos revestimentos densos,

às ações abrasivas do tráfego e transmitindo os esforços

a exemplo dos Concretos Asfálticos, os agregados graúdos

para as camadas inferiores do pavimento. Para a construção

presentes nos TSP estão mais expostos e, por conta disso,

de um TSP, na visão de Larsen (1985), os agregados que

necessitam de caracterização e seleção mais criteriosas,

atendam as características descritas anteriormente têm a

principalmente no que se refere ao índice de forma. Essa

forma mais cúbica.

exposição proporciona contato mais direto dos pneus dos veículos com o TSP, garantindo estabilidade, aderência e

2.1

Características dos agregados

segurança das operações.

Diante do exposto, este trabalho tem por finalidade,

Os agregados podem ser classificados de acordo com

analisar a importância do processo de britagem na

sua origem, em naturais e artificiais. Naturais são aqueles

caracterização dos agregados graúdos utilizados em

que não necessitam de fragmentação e os artificiais são

tratamentos superficiais, por meio de dois métodos distintos

extraídos da rocha de origem e carecem de processos

para obtenção do índice de forma.

mecanizados para sua fragmentação (MME-SGM, 2009).

Segundo a ABNT (1993), as dimensões dos agregados

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

graúdos variam entre 4,8 a 100 mm, sendo classificados conforme suas dimensões nominais.

Os TSP são uma das soluções mais adotadas para o revestimento de rodovias de baixo volume de tráfego no Brasil, principalmente devido ao seu caráter econômico (LOIOLA, 2009). Por sua vez, em países como a Nova Zelândia e os Estados Unidos, segundo Larsen (1985), o TSP é aplicado na manutenção preventiva de vias de médio e alto volume de tráfego. Na Austrália, essa técnica é tão bem desenvolvida que chega a 90% o índice de utilização do tratamento superficial para conservação de pavimentos flexíveis.

Balbo (2014) define os TSP como revestimentos finos, constituído por asfaltos e agregados, sendo executado sobre a base ou sobre o revestimento do pavimento, não sendo aplicado processos de usinagem. Ainda conforme Balbo (2014), O principal material utilizado como ligante nos TSP é os asfaltos diluídos e a emulsão asfáltica do tipo RR-2C, podendo ser a convencional ou elastomérica.

Os TSP são revestimentos obtidos por aplicação separada e sequencial de ligante betuminoso e agregado pétreo de granulometria previamente especificada, sendo a sua espessura final em função do diâmetro do agregado da primeira camada. Esse tipo de revestimento é classificado de acordo com BERNUCCI et al. (2010), conforme o número de camadas de agregados, em: Tratamento Superficial Simples (TSS), Tratamento Superficial Duplo (TSD) e Tratamento Superficial Triplo (TST).

Conforme Sena e Rezende (2001), as propriedades mecânicas de abrasão e dureza dos agregados têm relação com a rocha de origem. O basalto, que advém de rocha ígnea, é uma rocha adequada do ponto de vista de propriedades físicas e mecânicas devido sua alta resistência mecânica. De acordo com Chaves (2017), as características geotécnicas das rochas do estado do Ceará (local de extração dos agregados graúdos utilizados nesta pesquisa) são, principalmente de origem ígnea (plutônicas) e metamórficas (gnaisses), as quais atendem comumente as especificações com relação à perda ao choque, à abrasão e à durabilidade.

A forma das partículas é caracterizada pela determinação do índice de forma que pode ser obtido de duas maneiras, pelo Método dos Crivos (DNER, 1994) e pelo Método do Paquímetro (ABNT, 2006). Segundo Aguiar Filho (2017), agregados de forma cúbica (Figura 1a) possuem uma melhor disposição de seus grãos no revestimento, com uma maior presença de vazios, e, consequentemente, uma melhor penetração do ligante no do agregado da segunda camada. Os agregados lamelares (Figura 1b), em contrapartida, devido à sua forma irregular, proporciona aos revestimentos em TSP um menor número de vazios, dificultando a penetração das camadas superiores.

Com relação à influência da forma durante a execução dos TSP, agregados lamelares são mais susceptíveis à quebra durante o processo de compactação.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

21

artigos

a) Agregados de forma cúbica

b) Agregados de forma lamelar

Fonte: Bernucci et al., 2010

Figura 1- Forma dos agregados

2.2

Processo de britagem

Comumente, o procedimento de obtenção de agregados graúdos nas pedreiras, dividem- se em cinco etapas (Figura

De acordo com Figueira et al. (2004), britagem pode

2): (i) desmonte e transporte da rocha, (ii) britagem primária,

ser definida como o conjunto de operações que tem como

(iii) britagem secundária, (iv) britagem terciária e (v)

objetivo a fragmentação de blocos de rocha, levando-os a

armazenamento e peneiramento (AGUIAR FILHO, 2017).

granulometria compatíveis para utilização direta ou posterior

Entretanto, não existe um circuito padrão para as etapas

processamento. Trata-se de uma operação unitária, que

da britagem, podendo a britagem terciária ser suprimida,

pode ser realizada em sucessivas etapas com equipamentos

como também ser incluída a britagem quaternária, cujo fato

apropriados para a redução de tamanhos adequados a

está ligado às características de fragmentação do material,

diversas aplicações na Construção Civil e na Engenharia

ou à granulometria do produto final. (SVENSSON e STEER,

Rodoviária.

1990).

Figura 2 - Esquema simplificado de um processo de britagem dividido em cinco etapas

22 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

A britagem primária tem como alimentação a rocha proveniente do desmonte, com tamanhos máximos da ordem de 0,50 m a 1,20 m. Os britadores empregados são de grande

3 MÉTODO DE PESQUISA Visando atingir o objetivo proposto, foi realizado um

porte e operam fragmentando a rocha principalmente por

estudo de caso numa pedreira localizada no município de

choque e compressão (TAVARES, 2009). Segundo Xavier

Maracanaú, Região Metropolitana de Fortaleza, Ceará. Na

(2012), a britagem primária é realizada a seco e tem uma

pedreira estudada, foi realizado o acompanhado do processo

razão de redução em torno de 8:1. Nesse estágio são utilizados

de britagem de rocha sã, do tipo Gnaisse, que é utilizada para

os britadores de mandíbulas, giratório e de impacto.

produção de agregados a serem utilizados tanto na construção

Após a quebra no britador primário, materiais da ordem de 20 cm a 50 cm são encaminhados até o alimentador

civil como na pavimentação, especificamente nos TSP. No caso da pedreira estudada, é adotado um sistema

do britador secundário, com o objetivo de diminuir a

de peneiras que recebem tanto as partículas provenientes

granulometria do material pétreo a um tamanho compatível

do britador terciário, como também as partículas menores

à britagem terciária, ou o produto final (FIGUEIRA et al.,

dos outros britadores (primário e secundário), que devido

2004). De acordo com Wills e Finch (2006), os britadores

ao seu tamanho não precisaram passar por mais um estágio

secundários operam a seco e são muito mais leves e menos

de britagem. Esse sistema consiste em uma sequência

robustos quando comparados aos britadores primários, pois

de peneiras de borracha vulcanizada e metálicas com as

são alimentados com partículas de diâmetro bem menor, sendo

seguintes aberturas: 1.1/2’’ (38,0 mm), 1.1/4’’ (32,0 mm),

geralmente utilizado nessa etapa, britadores de martelos,

1’’ (25,4 mm), 3/4’’ (19,0 mm), 1/2’’ (12,7 mm), 3/8’’ (9,5

cônico e giratórios.

mm).

Segundo Figueira et al. (2004), a britagem terciária é, em

Inicialmente, foram coletadas duas amostras de

geral, o último estágio de britagem. No entanto, existem usinas

agregados graúdos, num total de 22,00 kg, separadas

com mais de três estágios, cujo propósito é a obtenção de

conforme as características de britagem – normal ou

materiais finos e areias. Essa etapa de britagem é responsável

melhorada, descritas na Tabela 1. A quantidade de material

por entregar o produto da britadeira, cuja granulometria

coletado foi em relação a faixa granulométrica dos agregados

máxima está compreendida na faixa de 25 mm a 3 mm.

graúdos e a metodologia de determinação do índice de forma

Os equipamentos utilizados nesse estágio são os britadores

dos agregados, pois no Método dos Crivos (DNER, 1994)

cônicos, com uma razão de redução de 4:1 ou 6:1.

a amostra foi graduada na faixa C, requerendo 6.000 g de

Em geral, os britadores cônicos são o tipo mais utilizado

material. Por sua vez, no Método do Paquímetro conforme a

na indústria da construção civil, principalmente, nas etapas

norma (ABNT, 2006) utiliza-se uma amostra de 5.000 g do

secundária e terciária do processo de britagem. Seu baixo

material coletado em campo para cada ensaio.

custo de operação e manutenção e elevada durabilidade são características que levam à sua utilização na redução de tamanhos de rochas de alta dureza (METSON, 2015).

Tabela 1 - Quantidade de agregados graúdos coletados e características de britagem

De acordo com Cabral (2007), tem-se buscado melhoramento nos processos de britagem para a obtenção de um material mais adequado ao uso na Construção Civil e na Pavimentação Rodoviária, principalmente em TSP. Sendo uma das principais preocupações a adequação dos equipamentos

Dentre as amostras, uma passou por melhoramentos por

visando deixar o produto final dentro das normas técnicas, no

meio do processo de britagem. Para isso, operou-se o britador

que se refere ao índice de forma.

cônico (Figura 3a) com a câmara cheia, proporcionando uma

Uma dessas alterações do processo de fragmentação refere-se à quantidade de material utilizando no britador.

Quando os britadores cônicos operam com a câmara cheia,

maior interação entre as partículas pétreas, objetivando a produção de agregados com a forma cúbica (Figura 3b).

No terceiro estágio do processo de britagem, foram

proporciona uma maior produção de finos e maior desgaste

produzidos agregados que variaram de 3/8’’ (9,5 mm)

nas partículas, reduzindo a formação de agregados lamelares

a 3/4’’ (19,0 mm), como exposto na Figura 4. Os

e, por consequência, produzindo agregados mais cúbicos,

agregados resultantes dessa etapa foram os que possuíram

estes apropriados à pavimentação rodoviária (BRIGGS e

granulometria e forma adequada para utilização nos

EVERTSSON, 1998; SILVA e MELO, 2020).

Tratamentos Superficiais por Penetração.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

23

artigos

a) Britador Cônico Furlan 43000

b) Agregados provenientes

Figura 3 - Britador Cônico utilizado com a câmera cheia e tamanho do material proveniente

Melhorada (3/4)”

Normal (3/4)”

Figura 4 - Amostras de agregados graúdos coletados

2.1

Método dos Crivos

P2 = soma das percentagens retidas no crivo redutor II, de todas as frações ensaiadas;

Para a elaboração do Método dos Crivos, foram ensaiadas

N = número de frações ensaiadas.

duas amostras: uma com a brita 3/4” melhorada na britagem e outra com a brita 3/4” normal, conforme o DNER (1994).

Esse índice varia de 0,0 a 1,0, sendo o agregado

O índice de forma da amostra foi determinado pela

considerado de cubicidade adequada quando se aproxima de 1,0 e lamelar quando se aproxima 0,0. Para aceitação de

equação 1

(1) Em que: F = índice de forma; P1 = soma das percentagens retidas no crivo redutor I, de todas as frações ensaiadas; 24 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

agregados graúdos para TSP é adotado o limite mínimo de 0,5 (DNIT, 2012).

2.2

Método do Paquímetro Para a elaboração do Método do Paquímetro, conforme

ABNT (2006), utilizaram-se duas amostras de 5.000 g do

material, uma com a brita melhorada na britagem e outra

Todas as medidas coletadas foram inseridas em um

com a brita normal. Através do ensaio de granulometria por

software de planilha eletrônica para o cálculo da relação c/e.

peneiramento (DNER, 1994), constatou-se que os agregados

Expressando o índice de forma dos agregados graúdos como a

graúdos coletados passaram na peneira de 19 mm, desse

média da relação c/e dos duzentos grãos medidos, conforme

modo, a quantidade mínima de amostra a ser ensaiada é

a equação 3. O procedimento foi feito para as duas amostras,

5.000 g (Tabela 2).

uma com brita melhorada na britagem e outra com brita

TABELA 2 - QUANTIDADE MÍNIMA DE MATERIAL PARA ENSAIO (ABNT, 2006).

normal.

(3) Em que:

As amostras (normal e melhorada) foram levadas a um peneirador vibratório com peneiras da série normal e intermediária (19 mm, 12,5 mm e 9,5 mm), de forma

I = Índice de forma do agregado; c = maior dimensão possível em qualquer direção do grão;

a dividi-la em frações. A quantidade de grãos retidos em

e = menor dimensão possível; e

cada peneira é aplicada na equação 2 para determinar- se a

200 = número total de grãos necessários para o ensaio.

quantidade de agregados a serem medidos.

Segundo este método, agregados britados de forma

(2)

cúbica, ou seja, de forma ótima terão índice próximo de 1,0, os grãos lamelares apresentarão valores bem mais elevados,

Em que:

geralmente acima de 3,0, não sendo recomendado sua

Ni = número de grãos para medição da fração i;

utilização em TSP.

Fi = porcentagem retida individual da fração i; F1 + F2 + ... + Fn = soma das porcentagens retidas individuais das frações que serão medidas;

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

200 = número total de grãos necessários para o ensaio.

Determinadas as quantidades de grãos a serem ensaiados

Nesta seção, apresentam-se os resultados dos índices de

por fração e com o auxílio de um paquímetro com resolução

forma dos agregados graúdos analisados nesta pesquisa por

de 0,1 mm, foram aferidos o comprimento (c) e espessura

meio da utilização dos dois métodos descritos – dos Crivos

(e) de cada grão (Figura 5), no qual o comprimento é a maior

e do Paquímetro. De posse desses valores, classificaram-

dimensão possível medida em qualquer direção do grão, e a

se os agregados quanto à forma e, por consequência, sua

espessura, a menor distância possível entre planos paralelos

adequabilidade para o uso em Tratamentos Superficiais por

entre si em qualquer direção.

Penetração.

Figura 5 - Aferição de medidas com o Paquímetro Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

25

4.1

Método dos Crivos

Percebeu-se, também, que as distribuições percentuais da quantidade de grãos de acordo com a relação c/e são um dos

Constataram-se os valores de índice de forma de

fatores determinantes na forma do agregado.

0,83 para os agregados graúdos produzidos por processo de britagem normal e 0,93 para os agregados graúdos da britagem melhorada. Conforme o DNER (1994), os agregados graúdos ensaiados podem ser considerados de cubicidade adequada, pois o valor do índice de forma se aproxima de 1,0. Vale ressaltar que a amostra dos agregados do processo

artigos

de britagem melhorada possui a forma mais cúbica que os produzidos por britagem normal em cerca de 12% no que diz respeito ao seu índice de forma.

Observou-se que essa diferença se deve a alterações no processo de britagem, visando um melhoramento do agregado graúdo produzido para obtenção de uma brita mais cúbica.

Acerca dos TSP, as duas amostras são adequadas para execução deste tipo de revestimento, pois o valor do índice de forma é maior que o limite mínimo de 0,5 estabelecido por

Figura 6 - Distribuição percentual da quantidade de agregados de britagem normal e melhorada com a relação c/e

DNIT (2012).

4.2

Método do Paquímetro

Obtiveram-se como índice de forma da amostra de agregados graúdos do processo de britagem normal o valor de

4.3 Resultado Geral TABELA 3 - VALORES MÉDIOS DO ÍNDICE DE FORMA DOS AGREGADOS GRAÚDOS DE BRITAGEM NORMAL E MELHORADA

2,36 e para a amostra de agregados da britagem melhorada de 1,87. Apesar do Método do Paquímetro não ser utilizado para classificação do índice de forma de agregados utilizados em TSP, os agregados das duas amostras são adequados quanto à forma, pois o valor do índice de forma está abaixo de 3,0, como descrito na ABNT (2006).

Devido às alterações no processo de britagem para

Para comprovar visualmente a diferença entre as duas amostras de agregados graúdos ensaiados nesta pesquisa,

obtenção de agregado graúdo melhorado, verificou-se que

uma porção de cada amostra foi distribuída uniformemente

esses agregados possuem a forma mais cúbica, podendo ser

sobre uma bancada (Figura 7), sendo possível verificar a

constatado pelo valor do seu índice de forma mais próximo

diferença na forma os agregados de forma cúbica e os de

de 1,0, ao contrário da amostra de agregados da britagem

forma lamelar. Nos agregados graúdos de forma cúbica tem-

normal, que possui índice de forma mais próximo de 3,0,

se uma melhor distribuição granulométrica que proporciona

conferindo- lhe, assim, uma presença maior de agregados

um melhor contato grão-grão e o intertravamento do esqueleto

com forma lamelar. Esta forma mais cúbica das partículas

sólido dos revestimentos em TSP.

que apresentaram o processo de britagem melhorado,

Os agregados lamelares possuem grãos de formas

especificamente na britagem terciária, também foi observada

mais angulares o que dificulta tanto o encaixe de grãos

nos estudos de Silva e Melo (2020).

menores, como também a penetração do ligante asfáltico

A partir dos valores dos índices de forma obtidos pelo

em decorrência da menor presença de vazios. O processo de

método do paquímetro para as amostras de agregados

britagem melhorado adotado, responsável pela a formação

graúdos dos processos de britagem normal e melhorada,

de partículas mais cúbicas, melhorou a forma dos agregados,

pode-se observar pelos gráficos da Figuras 6, que 74,5% dos

o que significa que são mais adequados para o uso em

agregados graúdos que possuíram seu processo de britagem

revestimentos asfálticos, principalmente nos TSP. Outro fator

melhorado, obtiveram a relação c/e menor que 2,0, enquanto

é o incremento da capacidade estrutural do revestimento,

que a maior parte (59%) dos agregados oriundos da britagem

garantindo uma maior durabilidade ao pavimento e uma

normal apresentaram a relação c/e maior ou igual a 2,0.

condição de rolamento do tráfego adequada.

26 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Figura 7 - Disposição de britas cúbicas e lamelares

5 CONCLUSÕES Evidenciou-se que o índice de forma dos agregados

partículas se dá principalmente, pelo choque com as

graúdos analisados neste artigo ficou melhor representado

paredes do equipamento, gerando partículas com forma

pelos resultados obtidos a partir do Método dos Crivos.

lamelar. Entretanto, quando o britador opera com uma maior

Apesar do Método do Paquímetro não ser empregado

quantidade de material, a fragmentação dos grãos se dá

no meio rodoviário, seu resultado corroborou com a

por cisalhamento e, também, por atrito entre as partículas,

conceituação do índice de forma das duas amostras

proporcionando um maior desgaste na superfície da brita,

ensaiadas.

conferindo uma forma cúbica ao agregado.

Apesar dos agregados graúdos obtidos do processo

Por meio dos estudos e ensaios de laboratório realizados

de britagem normal atenderem aos limites estabelecidos,

para este trabalho, pode-se concluir que a forma dos

a inclusão de uma etapa para melhoria do processo

agregados britados utilizados em tratamentos superficiais

de britagem possibilitou a obtenção de agregados com

por penetração resulta, principalmente, do processo de

uma forma cúbica, sendo mais adequados ao uso nos

britagem. Além disso, sua forma pode ser melhorada durante

Tratamentos Superficiais por Penetração. Quando o britador

este processo, visando à obtenção de materiais que atendam

opera com pequenas quantidades, a fragmentação das

às especificações técnicas das obras de pavimentação.

REFERÊNCIAS

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. DNER-ME 086/94.

Agregados: determinação do índice de forma. Norma Rodoviária. Diretoria Executiva.

Institutode Pesquisas Rodoviárias, Rio de Janeiro, 1994. Disponível em: http://ipr. dnit.gov.br/normas- e-manuais/normas/meetodo-de-ensaio-me/dner-me086-94.pdf.

Acesso em: 19 jul. 2019.

LARSEN, Johannes. Tratamento Superficial na Conservação e Construção de Rodovias.

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LOIOLA, Paulo Roberto Reis. Estudo de Agregados e Ligantes Alternativos para Emprego em Tratamentos Superficiais de Rodovias. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transporte). Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, 2009.

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METSON. Britador cônico HP5 da Metso é destaque na M&T Expo 2015. São Paulo.

Disponível em: <http://www.metso.com.br/brasil/noticias/2015/britador-conico-hp5da- metso-e-destaque-na-mt-expo-2015/> Acesso em: 17 nov. 2019.

MME - Ministério de Minas e Energia; SGM - Secretaria de Geologia, Mineração e Transformação Mineral. SINOPSE 2009. Disponível em: http://www.mmegov SVENSSON, Anders; STEER, James Frank. New cone crusher technology and developments in comminution circuits. Minerals Engineering. v.3, n. 2, p 83-103, .

TXAVIER, Mariana Sans Carvalho. Equipamentos de Fragmentação: uma revisão avaliando circuitos alternativos para moagem de finos. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Minas Gerais.

2012. Disponível em: https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-9CAJ7H/1/ monografia mariana_xavier_sans_de_carvalho_rev_34x.pdf. Acesso em: 20 de abr.

2019.

WILLS, Barry; FINCH, James. Mineral Processing Technology – An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery, 7 ed. ButterworthHeinemann. Queensland, 2006.

AGUIAR FILHO, Jorge Leorne. A importância da britagem na forma dos agregados utilizados nos revestimentos asfálticos. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação).

Universidade de Fortaleza (UNIFOR), Curso de Engenharia Civil, Fortaleza, 2017.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7809: Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 2006.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7225: Materiais de pedra e agregados naturais. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 1993.

BALBO, José Tadeu. Pavimentação asfáltica: materiais, projeto e restauração. 1. ed.

São Paulo: Oficina de Textos, 2014.

BERNUCCI, Liedi Legi Bariani; MOTTA, Laura Maria Gorreti. CERATTI, Jorge Augusto Pereira; Soares, Jorge Barbosa. Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Petrobras, ABEDA, 2010.

BRIGGS, Derek.; EVERTSSON, Carl Magnus. Shape potential of rock. Mineral Engineering, Santiago, v.11, n. 2, p 125-132, 1998.

CABRAL, Keillon Oliveira. Influência da areia artificial oriunda da britagem de rocha granito- gnaisse nas propriedades do concreto convencional no estado fresco e endurecido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal de Goiás (UFG), Goiânia, 2007. Disponível em: https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tde/669#:~:text=TEDE%3A%20 Influ%C3%AAncia %20da%20areia%20artificial,no%20estado%20fresco%20e%20endurecido. Acesso em: 13 fev. 2019.

CHAVES, José Franklin. Notas de Aula – Pavimentação e Drenagem. Universidade de Fortaleza (UNIFOR), Fortaleza, 2017.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

27

artigos

Análise de irregularidade longitudinal de dois trechos monitorados em Santa Maria - RS

1. INTRODUÇÃO Uma malha rodoviária bem conservada é um importante fator para o desenvolvimento econômico e social de qualquer nação. A construção e manutenção das rodovias demanda de um grande investimento nacional. Devido a isso é necessária uma boa otimização do uso de recursos de gestores para A irregularidade longitudinal medida na superfície é uma das principais avaliações das condições de funcionalidade de um pavimento rodoviário.

Desse modo, este trabalho avalia o desempenho do pavimento frente a irregularidade longitudinal e o volume de tráfego da via de dois trechos monitorados na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul. Os segmentos estão localizados na Avenida Hélvio Basso e na ERS-509 – “Faixa Velha”.

São apresentados os IRI dos anos de acompanhamento dos trechos bem como o NUSACE dos mesmos. O objetivo desse trabalho é contribuir com o banco de dados da Rede de Tecnologia em Asfaltos, ANP/PETROBRAS, no processo de atualização do Novo Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa), para os pavimentos asfálticos do Brasil. A partir das análises percebe-se que os valores de IRI dos dois trechos monitorados encontram sua superfície em ótimas condições, porém a Avenida Hélvio Basso apresenta maior N acumulado e valor de IRI.

aplicar em locais estratégicos.

Sabendo que a uma maior qualidade na superfície do pavimento tem efeito direto no desempenho do transporte rodoviário e no setor econômico, é necessário realizar monitoramentos constantes nas rodovias para avaliar essa estrutura, intervindo quando necessário e oferecendo segurança e conforto aos usuários. Diante disso, tem-se a medida de irregularidade longitudinal que ajuda a medir o quão bom ou ruim o pavimento asfáltico encontra-se.

Segundo Barella (2008), a irregularidade do pavimento encontra-se diretamente relacionada aos custos operacionais e à vida útil do pavimento.

Portanto, o presente trabalho busca avaliar o efeito da irregularidade longitudinal (IRI) frente ao tráfego de veículos de dois trechos monitorados na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul através da Rede Temática de Asfalto/ Petrobras. O trecho 1 é referente à Avenida Hélvio Basso e o trecho 2 é referente à ERS-509 conhecida como Faixa Velha.

28 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Pedro Schmidt Ilha

Universidade Federal de Santa Maria

Debora Tanise Bordin

Universidade Federal de Santa Maria

Lucas Dotto Bueno

Professor Universidade Federal de Santa Maria

Tatiana Cureau Cervo

Professor Universidade Federal de Santa Maria

Deividi da Silva Pereira

Professor Universidade Federal de Santa Maria

Luciano Pivoto Specth

Professor Universidade Federal de Santa Maria

2. REFERENCIAL TEÓRICO

diretamente a maneira com a qual a estrutura atende ao público que por ela trafega.

2.1.

Irregularidade longitudinal

Nakahara et al. (2006) afirmam que o crescimento da irregularidade com o tempo é condicionado à qualidade

A irregularidade longitudinal medida na superfície é um

executiva do processo construtivo, aos componentes

dos principais parâmetros de avaliação das condições de

estruturais (materiais utilizados e espessuras das camadas),

funcionalidade de uma estrutura de pavimento rodoviário.

solicitações do tráfego e fatores ambientais.

Apesar de bastante difundidos, os índices que determinam

Consequentemente, com o passar do tempo e o

e quantificam a irregularidade longitudinal envolvem

aumento dos valores acumulados de solicitações do tráfego,

uma série de aspectos que podem alterar a magnitude de

acarretando no surgimento de defeitos na superfície do

seus resultados. No Brasil, o parâmetro normatizado para

pavimento, atrelados ao comportamento dos materiais que

avaliação de irregularidade é o Quociente de Irregularidade

constituem a estrutura e às ações de degradação causadas

(QI). Todavia, a boa prática rodoviária e os Manuais de

pelas condições climáticas, as irregularidades longitudinais

Restauração (DNIT, 2006) e Gerência de Pavimentos (DNIT,

tendem a aumentar (BUENO, 2019).

2011) já adotaram o International Roughness Index (Índice

Os autores ainda recomendam que a irregularidade

Internacional de Irregularidade - IRI) como o principal

longitudinal seja monitorada desde as etapas iniciais da

quantificador dos desvios da superfície em relação a um

construção da estrutura do pavimento, objetivando quantificar

plano ideal de referência. A nível normativo, DNER PRO

o seu desempenho funcional ao longo do tempo baseado no

164/94 descreve a irregularidade longitudinal como o “desvio

parâmetro inicial da qualidade construtiva obtida após o final

da superfície da rodovia em relação a um plano de referência,

da reabilitação ou execução de novo segmento rodoviário.

que afeta a dinâmica dos veículos, a qualidade de rolamento e as dinâmicas sobre a via”.

Barella (2008) elabora uma explicação mais simples e completa, englobando a normativa brasileira, americana e de Domingues (2004), a qual o autor afirma, “A irregularidade

De acordo com o DNIT (2006a), podem-se classificar os equipamentos que realizam a determinação de irregularidade longitudinal na rodovia em sistemas de medidas diretas do perfil longitudinal, sistemas de medidas indiretas do perfil

longitudinal de um pavimento representa o conjunto dos

longitudinal, sistemas baseados na reação do veículo e ainda

desvios indesejáveis de sua superfície, que atrapalha o

sistemas de medidas com sonda sem contato.

rolamento rápido e suave dos veículos, gera insegurança e onera seus usuários, além de acelerar a degradação do

2.2.

Perfilômetro inercial

pavimento”. Hajek et al (1998) complementam salientando que a irregularidade longitudinal é um dos mais importantes indicadores do desempenho do pavimento, pois ela afeta

Barella (2008) relata que, no Brasil, começou-se a usar efetivamente os perfilômetros inerciais no ano de 2003.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

29

A primeira grande operação de fins práticos realizada com

pelas normativas nacionais é o Quociente de Irregularidade

este tipo de equipamento, de acordo com o autor, ocorreu

(QI), expresso em contagens/km. O International Roughness

na Rodovia dos Bandeirantes (São Paulo/SP), onde foram

Index ou Índice Internacional de Irregularidade (IRI),

medidos os perfis longitudinais das obras de artes especiais

expresso em m/km, bastante difundido e utilizado, não

para cálculo de irregularidade em pequenos intervalos de

é normatizado, embora mencionado diversas vezes por

espaço. O autor em sua tese de doutorado, desenvolve e

documentos oficiais do DNIT. (BUENO, 2019)

válida no meio acadêmico o perfilômetro inercial usado nesse estudo.

artigos

Os módulos de medição a laser utilizados neste

Hajek et al (1998) afirmam que, desde então, o IRI se tornou um índice padrão reconhecido para medir a irregularidade longitudinal de pavimentos rodoviários,

equipamento funcionam por triangulação. A posição deste

utilizado relevantemente como indicador de serventia e

feixe é registrada por um sensor especial, para o qual o

necessidade de manutenção rodoviária. Os autores ainda

reflexo do laser na pista é direcionado (BARELLA, 2008).

citam algumas vantagens do uso do IRI, são elas:

O autor descreve que cada um dos módulos laser tem a sua transmissão de dados administrada por um sistema

a) Aplicabilidade geral dos seus resultados: o IRI,

eletrônico microcontrolado de acordo com as solicitações

baseado em um perfil, deve ser um índice geograficamente

de um gerenciador. Esse microcontrolador verifica, a altas

transferível e estável, invariável com as condições climáticas

frequências, todos os pontos do sensor, determinando o

encontradas no momento do levantamento, permitindo a sua

dado de maior intensidade da luz refletida pelo laser na

aplicação em comparações de irregularidade e modelagem

superfície avaliada, originando assim o resultado da medida

do desempenho de pavimentos; b) Alocação equitativa de recursos: quando adotado

adquirida.

Barella (2008) ainda salienta a similaridade na

por grandes agências rodoviárias, o IRI pode proporcionar

concepção de funcionamento do perfilômetro inercial da

uma alocação mais equitativa dos fundos de conservação/

Cibermétrica em relação aos demais. Conforme o autor,

manutenção do pavimento; c) Rentabilidade: abertura de um mercado comercial,

a base de aquisição consiste em efetuar as medidas dos sensores de aceleração, deslocamento e do hodômetro de

já que as agências rodoviárias podem contratar medidas de

forma rápida e simultânea. O processamento de tais dados

IRI;

consiste em duas integrações dos valores registrados pelos acelerômetros.

Este resultado determinará o posicionamento vertical

d) Disponibilidade do perfil real do pavimento: o perfil necessitado para o cálculo do IRI pode servir para determinar a origem do problema de irregularidade e

instantâneo de cada um dos módulos que contém os

projetar tratamentos e manutenção adequada em locais

acelerômetros, verificando assim a localização vertical

específicos do trecho avaliado.

relativa da carroceria do veículo no qual os sensores estão instalados. Sabe-se assim se os módulos estavam,

Sayers et al (1986a) descrevem variadas maneiras

no instante da medição, acima ou abaixo da sua posição

de calcular o IRI a partir de um determinado perfil real

referencial com o veículo parado, quantificando também

(computador analógico e perfil contínuo, integração

a magnitude desta diferença em termos de aceleração

numérica computacional, correlação com outros índices e

gravitacional.

uso de uma matriz de transição contínua de estado).

O perfil vertical é determinado baseado nos dados

A metodologia de cálculo mais difundida parte do uso

de deslocamentos medidos pelo laser e calculados pelas

de uma matriz de transição contínua de estado. Assim

integrações das acelerações verticais. Feito isso, opera-se

como o cálculo do QI, a determinação do IRI com base em

uma adição ou subtração de uma medida pela outra, em

um perfil longitudinal não chega a ser destacadamente

cada um dos módulos, conforme a posição revelada pelos

complexa, porém a normativa americana ASTM E 950/09,

acelerômetros (Barella, 2008).

que trata do cálculo deste índice de irregularidade, não descreve manualmente suas operações.

2.3. Internacional Roughness Index ou Índice internacional de irregularidade (IRI)

Sayers et al (1986b), Sayers (1995), Karamilhas (2005) e Barella (2008) buscam em seus respectivos trabalhos descrever as diretrizes de cálculo para determinar

No Brasil, a escala padrão de irregularidade adotada

30 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

o IRI, em m/km.

3. METODOLOGIA Serão abordados maiores detalhes sobre os dois trechos:

3.2.

ERS-509 - Faixa Velha

A ERS-509 – Faixa Velha é uma estrutura de

Avenida Hélvio Basso e ERS-509 – “Faixa Velha”, bem como

pavimento novo onde também é realizado o monitoramento

os procedimentos adotados nas contagens de tráfego e ensaio

semestralmente do trecho de 280 metros. O local encontra-

de IRI.

se um uma altitude média de 108 metros com uma latitude

3.1.

Avenida Hélvio Basso

A Avenida Hélvio Basso é um trecho de pavimento de estrutura nova onde teve sua liberação de tráfego em 18 de maio de 2013. O trecho encontra-se em uma altitude média de 85 metros e inicia na latitude 29º42’46,77” Sul, longitude 53º48’39,59” Oeste e termina na latitude 29º42’37,96” Sul, longitude 53º48’43,59” Oeste. O trecho em monitoramento pelo grupo GEPPASV (Grupo de Estudos e Pesquisas em Pavimentos e Segurança Viária) corresponde a 280 metros.

Sua composição está apresentada na Figura 1 onde consiste em um subleito de solo argiloso, classificado por Santos (2015) como A-6 (Sistema Rodoviário de Classificação – TRB), uma camada de sub-base, constituída por duas sobreposições de macadame seco – MS – (cada uma com 200mm), seguida por brita graduada simples. O

29º41’38,59” Sul, longitude 53º45’28,27” Oeste inicial e latitude 29º41’38,86” Sul, longitude 53º45’39,69” Oeste final. Esse trecho, mais recente, teve sua liberação do tráfego em 3 de março de 2016. A partir de então iniciaram-se os monitoramentos.

A composição estrutural do pavimento construído na ERS-509 consiste em duas camadas (cada uma com 50mm) sobrepostas de asfalto borracha (ECOFLEX AB08, com 0,03% DOPE), assentes sobre uma base de brita graduada simples. A sub-base consiste em macadame seco disposto sobre um subleito de solo argiloso, classificado pela metodologia TRB como A-7-6, reforçado por 600mm de pedra detonada e 400mm de pedra pulmão. A Figura 2 apresenta o sistema de camadas presente na ERS-509.

3.3.

Contagens de Tráfego

Ao longo do período de operação dos trechos de Santa

revestimento é composto por uma camada de 60 mm de

Maria/RS, no primeiro momento, foi contabilizado o tráfego

concreto asfáltico, dosado com ligante asfáltico convencional

real em um final de semana típico (sábado e domingo) e em

(50/70) e diâmetro máximo nominal dos agregados de

uma noite/madrugada típica (das 22 horas do dia anterior

12,5mm. A Figura 1 apresenta a estrutura de camadas do

às 6 horas do dia seguinte) de uma quarta- feira. Entende-

pavimento.

se que este processo permite distribuir de maneira mais

Figura 1: Estrutura do pavimento monitorado na Av. Hélvio Basso em Santa Maria/RS

Figura 2: Estrutura do pavimento monitorado na ERS-509 em Santa Maria/RS Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

31

adequada o fluxo de veículos ao longo dos dias úteis e finais

Os dados obtidos com os sensores diagonais não foram

de semana, assemelhando da melhor maneira possível o

considerados no cálculo da irregularidade. Os valores obtidos

tráfego contabilizado e o tráfego real.

de IRI representam a média dos resultados provenientes das

As contagens de tráfego ocorrem semestralmente nos

trilhas de roda externa e interna, filtradas as ocorrências de

dois trechos em análise a partir da data das suas respectivas

“Cartas Controle” ou “Gráficos de controle”, seguindo as

liberações do tráfego. Portanto, são utilizados valores reais

recomendações em Oliveira et al (2013).

renovados semestralmente e não são empregadas taxas

A determinação da irregularidade nos dois trechos até

de crescimento. A discriminação do tráfego foi efetuada

2016 foram obtidos pelo equipamento da Pavesys Engenharia

conforme recomendações do Manual de Execução de Trechos

conforme apresentado na Figura 3.

artigos

Monitorados (DNIT, 2011).

O cálculo do número de repetições do eixo padrão (N) foi realizado conforme recomendações do Manual de Estudos de Tráfego (DNIT, 2006b), mediante utilização dos fatores de equivalência de carga (FEC) desenvolvidos pela USACE. A escolha de utilizar o FEC da USACE se deve pela maior disseminação do seu uso pelos órgãos rodoviários nacionais. Além disso, é importante salientar que devido a impossibilidade de realizar pesagens dos veículos comerciais, todos os eixos dos veículos comerciais utilizados na composição do N foram considerados com a sua carga máxima legal. A Tabela 1 apresenta os eixos adotados na composição da matriz de tráfego, com seus limites de carregamento estabelecidos pelo CONTRAN (1998).

TABELA 1: CARGAS MÁXIMAS LEGAIS DOS EIXOS COMERCIAIS ADOTADOS NA COMPOSIÇÃO DO TRÁFEGO

Figura 3: Perfilômetro inercial da Pavesys Engenharia

A partir de 2017 o GEPPASV da Universidade Federal de Santa Maria em parceria com a ANP/PETROBRAS adquiriu o seu equipamento para operar nos trechos monitorados de Santa Maria/RS. A partir desse ano os parâmetros de irregularidade foram determinados pelo novo equipamento da UFSM, conforme apresenta a Figura 4.

Até o ano de 2015, os dados de tráfego foram coletados semestralmente em uma semana típica, durante 16 horas (das 6 às 22 horas) em três repetidos dias (terça, quarta e quinta feira). A partir de 2016, devido à consistência comprovada dos dados adquiridos, foi definida a manutenção de aquisição do tráfego semestral em um único dia (quartafeira) de uma semana típica. A consistência comprovada está esclarecida com maiores detalhes em Bueno (2019).

3.4. Irregularidade Longitudinal As avaliações de irregularidade nos dois trechos, Avenida Hélvio Basso e ERS-509 – Faixa Velha, foram executadas com perfilômetro inercial a laser. Foram

Figura 4: Perfilômetro inercial da UFSM

O novo equipamento adquirido opera em uma taxa de aquisição de dados de aproximadamente 4.000 medidas/segundos e uma velocidade operacional

considerados apenas os dados obtidos dos sensores

mínima de 30km/hora. Posteriormente ao levantamento

posicionados nas trilhas de roda interna e externa da faixa

de campo os dados eram processados através do software

sobre a qual o veículo de operação trafegava.

CiberShell. Essa ferramenta foi desenvolvida pela

32 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Cibermétrica para equipamento dos dados gerados pelo

Portanto é notável que mais veículos comecem a circular por

perfilômetro. Esse processo segue 3 etapas que podem ser

pistas duplicadas.

observadas em Bueno (2019).

Os dados obtidos no levantamento de campo são

Como já mencionado na metodologia, os ensaios de IRI foram realizados com dois equipamentos diferentes.

referentes a uma única passagem do veículo, onde o

Essa mudança de equipamento ocasionou uma mudança de

perfilômetro estava acoplado no carro. Esse processo só era

patamar dos resultados obtidos com os dois equipamentos

repedido caso o operador indicasse alguma anomalia como:

utilizados no período de monitoramento. Portanto, optou-se

redução de velocidade abaixo do limite inferior, perda de

por expurgar os dados de irregularidade medidos de fevereiro

comunicação sensor/computador ou desvio no percurso.

de 2015 a junho de 2016, na Avenida Hélvio Basso.

4. RESULTADOS E ANÁLISES

Interpretou-se, sob o ponto de vista prático, que ocorreram acentuações inconsistentes dos valores de irregularidade longitudinal nesse período. Para um maior aprofundamento

Referente a contagem de tráfego, sendo os dois trechos pistas duplas, foram escolhidas as pistas com maior número

do tema se faz necessário a leitura em Bueno (2019).

A Tabela 2 apresenta os valores processados de IRI dos

N para cada trecho, ou seja, a faixa da direita. Na Avenida

trechos medidos ao longo do tempo e a Figura 6 apresenta

Hélvio Basso o valor do tráfego anual médio acumulado

a relação do dos valores de IRI em função da NUSACE

aproximado desse local até 2018 foi de NUSACE= 7,52x106

acumulado.

e para a ERS-509 – Faixa Velha o valor aproximado foi de aproximadamente NUSACE = 4,45x106.

TABELA 2: IRI (M/KM) DA AVENIDA HÉLVIO BASSO E ERS-509 – FAIXA VELHA

Para o entendimento da magnitude da composição de veículos que trafegam nas duas pistas monitoradas tem-se a Figura 5 que apresenta os valores de NUSACE acumulado para a Avenida Hélvio Basso e ERS-509 – Faixa Velha frente aos meses de monitoramento do IRI.

Figura 6: Valores de IRI da Avenida Hélvio Basso e ERS-509 – Faixa Velha

Segundo DNIT ES 031/2006 o pavimento satisfatório Figura 5: Tráfego acumulado dos trechos monitorados em Santa Maria/RS

Segundo a classificação de Ceratti et al (2015) tanto a Avenida Hélvio Basso como a ERS-509 – Faixa Velha encontram-se, atualmente, em um volume de tráfego moderado (106<N≤107).

Ainda, pode-se considerar um aumento constante no

deve apresentar um IRI ≤ 2,7. Além disso o Manual de Restauração do DNIT (2006) determina uma classificação dos IRI. O trecho monitorado da ERS-509 – Faixa Velha é considerado um excelente pavimento frente à irregularidade longitudinal, pois seus valores de IRI estão na faixa de 1 a 1,9 m/km. Já o trecho monitorado na Avenida Hélvio Basso é considerada, ao longo da sua trajetória um pavimento

tráfego dos dois trechos analisados e. Esse fato ocorre porque

com uma boa irregularidade, pois sua faixa de valor de IRI

os trechos em análises fazem parte de um pavimento novo,

concentra-se entre 1,9 e 2,7 m/km.

que foi construído para duplicar a via e o acompanhamento começou quando foi liberado para a utilização do tráfego.

Pode-se observar que há uma pequena redução de alguns monitoramentos para outros, porém essas classificações Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

33

são consideradas corriqueiras com comportamento aleatório para ensaios de campo. Segundo Paterson (1987), essas diferenças são partes naturais de conjunto de dados

Para obter um novo método de dimensionamento é

empíricos. Essa diferença pode ter ocorrido pela diferença

indispensável ter um grande banco de dados de trechos

de operador do equipamento devido ao acompanhamento de

monitorados, portanto, esse trabalho busca colaborar com a

muitos anos. Barella (2008) também afirma que qualquer

Rede de Tecnologia em Asfaltos ANP/PETROBRAS.

troca de operador ou alteração no alinhamento escolhido pode ocasionar oscilações nos resultados de irregularidade.

Ainda é possível comparar os dois trechos e perceber que

artigos

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Referente ao IRI, em geral, os dois trechos monitorados, Avenida Hélvio Basso e ERS-509 – Faixa Velha, encontramse em bons estados de irregularidade. Porém é fundamental

a Avenida Hélvio Basso é a que apresenta maior volume de

obter um banco de dados maior para os respectivos trechos

tráfego e também a que apresenta uma maior irregularidade

para obter modelos de previsão de desempenho mais

na sua superfície. Essa maior irregularidade da superfície

completos. Além disso, é necessário monitorar trechos mais

pode dar-se por diferentes hipóteses como:

carregados para poder fazer outras análises.

maior tempo de abertura de tráfego, maior volume de

Contudo, é fundamental realizar levantamentos de campo

tráfego, arranjos diferentes das camadas estruturais que

no setor rodoviário para poder evoluir os conhecimentos

a ERS-509 - Faixa Velha ou ainda devido sua camada de

perante a fatores externos que muitas vezes não são passíveis

revestimento ser com ligante convencional.

de obtenção apenas com ensaios laboratoriais.

AGRADECIMENTOS À Rede de Tecnologia em Asfaltos ANP/PETROBRAS e Pavesys Engenharia, pelo apoio às pesquisas do GEPPASV/UFSM.

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BARELLA, R. M. Contribuição para a avaliação da irregularidade longitudinal de pavimentos com perfilômetros inerciais. 362 p. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo, São Paulo/SP, 2008.

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Tese de Doutorado. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria/RS, 2019.

CERATTI, J. A. P; BERNUCCI, L. B; SOARES, J. B. Utilização de ligantes asfálticos em serviços de pavimentação. 1ª Edição. ABEDA, Rio de Janeiro/RJ, 2015.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM (DNER). PRO 164/94. Calibração e controle de sistemas medidores de irregularidade de superfície de pavimento (Sistemas Integradores IPR/USP e Maysmeter). Rio de Janeiro/RJ, 1994.

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DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA E TRANSPORTES (DNIT). Sistema

34 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

de Gerência de Pavimentos – Relatório dos levantamentos funcionais das rodovias federais. Rio de Janeiro/RJ, 2011b.

HAJEK, J. J; KAZMIEROWSKI, T. J; MUSGROVE, G. A switch to the International Roughness Index. 77th Annual Meeting of the Transportation Research Board.

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KARAMILHAS, S. M. Critical Profilers Accuracy Requirements. 125 p. Report UMTRI-2005-24. University of Michigan University of Michigan Transportation Research Institute (UMTRI), Ann Arbor (EUA), 2005.

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SAYERS, M. W. On the Calculation of International Roughness Index from Longitudinal Road Profile. Transportation Research Reco

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Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

35

artigos

Utilização de polietileno triturado na estabilização de solo para aplicação como camada de pavimento

Priscila Fernanda Lesczynski Engenheira Civil

Roberta Centofante

Perquisadora URI - Frederico Westphalen

A busca constante por componentes que confiram ao pavimento uma maior durabilidade, levando em conta o apelo ambiental e a preocupação com os custos, conduz à possibilidade de utilização de materiais alternativos provenientes de descarte. Desta forma, diferentes técnicas de estabilização de solo vêm sendo estudadas, considerando a diminuição de valores relacionados com a execução e materiais, bem como de impactos ambientais. A presente pesquisa baseou-se na análise da viabilidade técnica da utilização de polietileno triturado em diferentes proporções (1%, 3% e 5%) para a estabilização de solo, visando a aplicação em camadas do pavimento. O solo utilizado é proveniente de uma jazida do interior do município de Frederico Westphalen/RS, às margens da BR-158, e o polietileno é da empresa MS Comércio de Sucatas, localizada no mesmo município.

Para o desenvolvimento da pesquisa, foram realizados ensaios de caracterização física e mecânica do solo e das misturas. Os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de CBR, onde o solo obteve um valor de CBR de 16,09% e expansão de 1,10%, podendo ser usado como subleito. As misturas com teores de 3% e 5% apresentaram valores inferiores de CBR e superiores de expansão quando comparadas com o solo puro, sendo consideradas impróprias para uso na pavimentação. Já a mistura com 1% de polietileno apresentou valor de CBR de 21,89% e expansão de 0,51%, mostrando ser possível sua utilização na camada de sub-base de pavimentos.

1 INTRODUÇÃO

camadas, de acordo com Balbo (2007), possuem funções específicas com relação ao comportamento mecânico. Então,

No Brasil, o modo rodoviário apresenta grande

com o intuito de aliviar pressões sobre o subleito e reduzir

importância em relação aos demais por ser o principal

espessura de revestimento, bem como seu custo, emprega-

meio de transporte utilizado. A Confederação Nacional

se as camadas de base e sub-base, onde ambas podem

dos Transportes – CNT (2019) afirma que este modo de

ser constituídas com solo estabilizado mecanicamente,

transporte é responsável pelo deslocamento de 61% de toda

granulometricamente ou quimicamente. Além disso, a sub-

a carga e por 95% de todos os passageiros, exercendo, assim,

base também pode ser empregada de forma a diminuir custos

um papel fundamental no quadro econômico e social do país.

e espessura da base.

Além disso, ainda de acordo com a CNT (2019), o território

Assim, a busca constante por componentes que confiram

nacional possui mais de 1,7 milhão de rodovias, sendo que

ao pavimento uma maior rigidez e durabilidade, conduz

somente 213.453 quilômetros são pavimentados, o que

a possibilidade de utilização de materiais alternativos

corresponde a apenas 12,4%.

provenientes de descarte, sendo esta uma solução alternativa

Bernucci et al. (2008) citam que o pavimento rodoviário

ecologicamente correta. Diferentes técnicas de estabilização

é formado por várias camadas com função de resistir aos

de solo vêm sendo estudadas levando em consideração

esforços provenientes do tráfego e do clima, garantindo

a diminuição de valores relacionados com a execução

condições de trafegabilidade e segurança aos usuários. Essas

e materiais, bem como de impactos ambientais, como

36 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

pode ser visto nos trabalhos de Poncio (2017) e Martins e

geotécnicas de rodovias por ser um material proveniente de

Belchior (2018). Estas alternativas ecologicamente corretas

descarte.

demonstram um desenvolvimento ecoeficiente de obras geotécnicas, uma vez que fornecem um destino correto para aquele material descartado irregularmente no meio.

A grande produção de resíduo plástico e a falta de destinação final adequada têm provocado preocupação e estimulado novas pesquisas, como pode ser observado no

2

REFERENCIAL TEÓRICO

2.1

Estabilização de solo

A estrutura do pavimento é composta por diversas

trabalho de Arao (2016). De acordo com o Fundo Mundial

camadas de espessuras finitas, projetadas, no sentido

para a Natureza – WWF (2019), em estudo realizado, o

estrutural, de forma a receber e transferir esforços, oriundos

Brasil é apontado como o quarto maior produtor de lixo

do tráfego e das intempéries. Os materiais utilizados

plástico do mundo, com 11,3 milhões de toneladas/ano, e

nas camadas estruturais do pavimento são, sobretudo,

menor reciclador, com 145 mil toneladas/ano, equivalendo a

constituídos por agregados, solos e, ocasionalmente, aditivos

1,28%, ficando abaixo da média mundial de 9%. O mesmo

como cal, cimento, emulsão asfáltica, entre outros, podendo

relatório cita que 2,4 milhões de toneladas de plástico são

ser classificados segundo seu comportamento frente aos

descartadas de forma irregular, poluindo o meio ambiente.

esforços como materiais granulares e solos, materiais

O Consórcio Intermunicipal de Gestão de Resíduos

estabilizados quimicamente ou cimentados, e materiais

Sólidos – CIGRES é um empreendimento que foi criado

asfálticos (Senço, 2007; Bernucci et al., 2008; Balbo,

como alternativa economicamente viável e ambientalmente

2007).

correta, no que diz respeito a resíduos sólidos, e como forma

O processo de estabilização de um solo tem como função

de viabilizar a implantação de novos programas e tecnologias

atribuir capacidade de suporte, melhorando sua estabilidade,

que possam apoiar o desenvolvimento autossustentável

através de métodos químicos, mecânicos ou granulométricos,

direcionado à proteção do meio ambiente e qualidade de

mediante estudo preliminar para conhecimento da

vida da população. O CIGRES está localizado no município

resistência do maciço e segundo análises econômicas e

de Seberi, BR 386, km 43, Linha Osvaldo Cruz, e tem como

técnicas, conduzindo a consideráveis reduções nos tempos

missão receber os resíduos sólidos gerados pelos municípios

de execução de obras, possibilitando a industrialização do

consorciados, fazer a triagem, tratar e acondicionar

processo construtivo (Caputo, 2014; Marques, 2006; Hilário,

adequadamente, atendendo todas as normas e técnicas

2016). Dentre os processos de estabilização, destaca-se a

exigidas para a correta execução (CIGRES, 2018). Conforme

estabilização física, esta podendo ser granulométrica ou por

informações repassadas pelo diretor do CIGRES, Willian

compactação.

Fernando de Borba, no ano de 2018 o empreendimento

A compactação de solo consiste na técnica que objetiva

foi responsável por reciclar 908.597 kg (quilogramas) de

proporcionar um maior contato entre os grãos e homogeneizar

plástico, equivalendo a uma porcentagem de 4,6% de todo

o solo, em outras palavras, visa provocar um aumento da

material recolhido pelo Consórcio na região abrangida, cerca

densidade ou redução do índice de vazios, relacionada a

de 31 municípios.

uma energia de compactação e uma umidade ótima e, com

Sendo assim, o emprego de resíduos plásticos para

isso, resultando em uma melhora das características do

reforço de solos apresenta-se como uma forma de estimular

solo, contribuindo para que o solo deforme menos, sendo

sua valorização em obras geotécnicas, por ser uma

essa metodologia utilizada na pavimentação de modo a

estabilização de baixo custo e que permite obter ganhos

complementar outros métodos de estabilização (Pinto, 2006;

significativos de resistência, os quais podem ser conhecidos

Marques, 2006).

por meio de ensaios de CBR (California Bearing Ratio). Tal

A estabilização granulométrica é considerada a técnica

solução tem ponto de vista ambiental e técnico (Souza,

mais utilizada no país, sua metodologia consiste na alteração

Gardete, Luzia, 2017).

das propriedades dos solos por meio da retirada ou adição de

Como alternativa técnica, o presente trabalho realizou

partículas de solo (material de enchimento), com emprego

um estudo da viabilidade do uso do polietileno triturado

de um material ou na mistura de dois ou mais materiais,

para estabilização de solo para aplicação como camada

de modo que se enquadrem dentro de uma determina

de pavimento, na condição de melhorar o comportamento

especificação (Marques, 2006; Senço, 2007). Segundo o

mecânico da estrutura, induzindo a incrementos de

DNIT (2006), em pavimentos asfálticos as camadas de base

resistência, e buscando amenizar o custeio das obras

e sub-base granulares são constituídas por solos, britas de Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

37

rochas, de escória de alto forno, ou pela mistura desses

diferentes materiais, como forma de obter-se um novo material

materiais. Essas camadas que são puramente granulares, são

mais resistente e com maior durabilidade. Diversos tipos de

flexíveis e estabilizadas granulometricamente por compactação

materiais vêm sendo estudados com o objetivo de melhorar

de um material ou de mistura de materiais com granulometria

as propriedades mecânicas de alguns solos. Dentre as novas

apropriada.

técnicas, pode-se citar as que utilizam materiais plásticos, tais

Conforme Pinto (2006), quanto mais bem distribuída

artigos

a granulometria, maior será o entrosamento e o atrito entre

como fibras poliméricas ou até mesmo resíduos plásticos.

Casagrande (2005), em seu estudo, cita a influência no

as partículas, tendo em vista que os grãos finos tenderão a

comportamento mecânico de areia e argila com adição de

ocupar os vazios entre os grossos. A estabilidade depende

fibras de polipropileno de 0,5% e 1,5%, respectivamente,

também da variação dos grãos, quanto ao tamanho e forma das

para aplicação em obras de terra. A autora salienta que este

partículas, em relação a sua distribuição e atrito. A relação entre

método proporciona um desenvolvimento de um novo material

a quantidade de finos e a quantidade de agregados graúdos

geotécnico com características próprias, observado pela melhoria

tem grande importância devido ao nível de compactação e,

das propriedades mecânicas do novo material. A inclusão das

consequentemente, equilíbrio na estabilidade do material,

fibras altera significativamente o comportamento destes 2 tipos

conforme pode ser observado na Figura 1. A Figura 1 (a) mostra

de solos, aumentando suas resistências, sendo estes efeitos

um material com elevado índice de vazios, alta permeabilidade

dependentes das características da fibra, como comprimento e

e baixa compactação. Já na Figura 1 (c), o material apresenta

diâmetro, e do teor. A análise dos resultados indicou que solos

excesso de finos entre os grãos maiores, tornando o solo instável

estabilizados com fibras de polipropileno possuem características

pela falta de maior contato entre os grãos. Na Figura 1 (b), o

adequadas para possíveis utilizações em liners de cobertura de

material se apresenta em equilíbrio, com os grãos de pequena

aterros sanitários e aterros sobre solos moles.

granulometria preenchendo os espaços vazios entre os grãos mais volumosos.

De acordo com o DNIT (2006), para empregar materiais nas diversas camadas do pavimento, deve-se obter:

Senez (2016) analisou a influência no comportamento mecânico de uma areia com inserção de fibras de PET (Polietileno Tereftalato) obtidas diretamente através da reciclagem do resíduo PET, para fins de estabilização de solo.

- Para subleito, CBR ≥ 2% e expansão ≤ 2%;

O estudo baseou-se na verificação de 2 misturas diferenciadas

- Para reforço de subleito, CBR maior que o do subleito e

pelas características das fibras (diâmetro e comprimento) na

expansão ≤ 1%;

quantidade de 0,5%. As misturas apresentaram resultados

- Para sub-base, CBR ≥ 20%, IG = 0 e expansão ≤ 1%;

satisfatórios com relação ao aumento da resistência, colaborando

- Para base, CBR ≥ 80%, expansão ≤ 0,5%, LL ≤ 25% e IP

para uma diminuição de recalques medidos em até 60%.

≤ 6%.

Tendo como base solos siltosos para proporcionar maior capacidade de resistência, Silva (2007) retrata a estabilização

2.2 Utilização de materiais alternativos para fins de estabilização de solo

realizada com vários materiais, dentre eles o uso de fibras de PET, polipropileno e raspas de pneu. O estudo baseou-se na verificação de misturas com diferentes porcentagens de fibras e raspas de pneu, com variações de 0,5% e 1% e de 2% e 7,5%,

A estabilização de solo consiste na melhoria das

respectivamente. Para avaliar a possibilidade de melhoria nas

características geotécnicas do solo, através da adição de

características dos solos, foram utilizados ensaios de CBR. Os

Figura 1 – Distribuição granulométrica e proporção de finos.

Fonte: Yoder e Witczak, 1975

38 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

valores de CBR encontrados para as misturas com fibras e raspas

Os polietilenos diferenciam-se pelas condições reacionais e

de pneu foram todos superiores ao do solo puro, com exceção

pelo sistema catalítico utilizado no processo de polimerização,

da mistura com 7,5% de raspa de pneu. Com relação às fibras,

sendo três os principais tipos, como: PEBD (polietileno de

a mistura com 0,5% de polipropileno foi a que obteve o melhor

baixa densidade), PEAD (polietileno de alta densidade) e

resultado de CBR, com um valor de 18,39% e uma expansão

PELBD (polietileno linear de baixa densidade) (Candian, 2007;

de 0,33%. Com a análise de todos os resultados do estudo foi

Coutinho, Mello e Santa Maria, 2003; Wasilkoski, 2002; Silveira,

possível informar que as fibras de polipropileno proporcionaram

2012).

melhores rendimentos no que diz respeito à resistência em relação ao solo puro.

Do ponto de vista ambiental e técnico, Souza, Gardete e

O polietileno de baixa densidade – PEBD é um polímero de cadeias ramificadas longas, que possui uma combinação de propriedades única, combinando tenacidade, boa resistência ao

Luzia (2017) apresentaram, em sua pesquisa de estabilização

impacto, alta flexibilidade, fácil processabilidade, propriedades

de solo do tipo areia argilosa, uma solução interessante

elétricas notáveis e estabilidade, parcialmente cristalino

com a utilização de resíduo plástico obtido da trituração de

(50 – 60%), com temperatura de fusão entre 110 e 115º C,

etiquetas de embalagem confeccionadas em polietileno e

sendo suas propriedades físicas em função de três variáveis

polipropileno. A quantidade de resíduo incorporado foi de 1%,

independentes, tais como peso molecular, distribuição de peso

2% e 3% e a caracterização da resistência do solo foi realizada

molecular e tamanho da ramificação; muito resistente à água e

utilizando o ensaio CBR. A resistência do solo estabilizado

algumas soluções aquosas, inclusive a altas temperaturas; possui

foi incrementada para 1% de resíduo plástico apresentando

permeabilidade baixa à água quando comparado com outros

resistência decrescente com o incremento de resíduo plástico

polímeros (Coutinho, Mello, Santa Maria, 2003; Wasilkoski,

após esse valor. Os valores de CBR para 1% de resíduo plástico

2002). A Mais Polímeros (2019), cita algumas aplicações do

foram incrementados de 14% para 19% (para penetração de

PEBD, como: filmes para uso geral, frascos flexíveis, embalagens

5 mm). Observou-se também um aumento significativo da

para líquidos, veículos para masterbatch, contráteis, utilidades

expansibilidade para incorporações de resíduo plástico superiores

domésticas, filmes para produtos de higiene, plastificação, entre

a 1%, passando de 2,1% para 4,3% quando o conteúdo de

outros.

resíduo plástico aumentou de 1% para 3%. A utilização de

O polietileno de alta densidade – PEAD é um polímero que

resíduos plásticos para estabilização de solos apresenta-se

apresenta baixo teor de ramificações, sendo altamente cristalino

como uma forma de promover a sua valorização, sendo uma

(acima de 90%), e consequentemente seu ponto de fusão

forma de estabilização de baixo custo permitindo obter ganhos

ocorre com temperaturas mais elevadas; características elétricas

significativos na resistência dos solos.

do PEAD são diminutamente afetadas pela densidade e peso molecular que tem este polímero, enquanto que as propriedades

2.3 Polietileno O polietileno – PE é uma resina termoplástica parcialmente

mecânicas sofrem forte influência de diversos fatores, como peso molecular, teor de ramificações, estrutura morfológica e orientação; é considerado relativamente resistente ao calor,

cristalina e flexível, obtida por meio da polimerização do etileno.

ligeiramente permeável a compostos orgânicos, e com reduzida

Dentre os hidrocarbonetos poliméricos, a estrutura do polietileno

permeabilidade à água e gases; apresenta como propriedades

é a mais simples, sendo planar e obedecendo a conformação

elevadas resistências químicas, mecânicas e ao stress cracking,

de zig-zag, constituídos pela repetição de monômeros; são

como também, elevada rigidez, fluência, abrasão, impacto e

inertes face à maioria dos produtos químicos, devido à sua

fendilhamento sob tensão ambiental; o PEAD se apresenta

natureza parafínica, seu alto peso molecular e sua estrutura

mais duro e resistente, enquanto que o PEBD é mais flexível e

parcialmente cristalina; sob temperaturas abaixo de 60º C, tem

transparente (Candian, 2007; Coutinho, Mello e Santa Maria,

comportamento parcialmente solúveis em todos os solventes;

2003). A Mais Polímeros (2019), cita algumas aplicações do

não são tóxicos em condições normais, podendo ser usados em

PEAD, como: filmes, sacolas, paletes, utilidades domésticas,

contato com produtos alimentícios e farmacêuticos, contudo

assentos sanitários, capacetes, embalagens para detergentes

certos aditivos podem ser agressivos; era classificado pela sua

e tensoativos, embalagens para cosméticos, reservatórios

densidade e pelo tipo de processo utilizado na sua fabricação,

automotivos, bombonas para produtos químicos, brinquedos,

já, na atualidade, são mais apropriadamente descritos como

tampas, potes, cabos, tubos corrugados, isolamento de fios,

polietilenos ramificados e polietilenos lineares (Wasilkoski, 2002;

bobinas picotadas, caixas para uso industrial, entre outros.

Coutinho, Mello, Santa Maria, 2003).

O polietileno linear de baixa densidade – PELBD apresenta

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

39

a estrutura molecular com ramificações curtas, o que torna mais

processo de reciclagem, sendo um composto de PEBD, PEAD

cristalino quando comparado ao polietileno de baixa densidade –

e PELBD. O material foi doado pela empresa MS Comércio

PEBD, sendo a principal diferença entre eles; essas ramificações

de Sucatas, localizada no Bairro Industrial, no município

de cadeia curta têm influência sobre algumas propriedades

de Frederico Westphalen – RS. Após o recolhimento foi

físicas, como rigidez, densidade, dureza e resistência à tração;

armazenado para, posteriormente, efetuar o processo de

apresenta melhores propriedades mecânicas e maior temperatura

peneiramento.

artigos

de fusão, em relação ao PEBD, demonstrando que este

A misturas para realização dos ensaios foram compostas

polímero é de difícil processamento devido a maior resistência

por solo e polietileno triturado, com granulometria passante

a deformação de superfície e a maior sensibilidade a fraturas

na peneira 4,75 mm, ilustrado da Figura 2. Os corpos de

do material fundido; em comparação ao PEAD, se apresenta

prova (CPs) foram moldados em três diferentes proporções de

com menor resistência à tração e dureza, contudo, no caso de

material: 95% solo e 5% polietileno, denominada PL9505;

filmes, à medida que se aumenta o teor das ramificações do

97% solo e 3% polietileno, denominada PL9703; e 99%

material, ele exibe maior resistência ao impacto e ao rasgamento

solo e 1% polietileno, denominada PL9901. A escolha das

(Wasilkoski, 2002; Silveira, 2012; Coutinho, Mello, Santa Maria,

porcentagens das misturas solo-polietileno foi baseada em

2003). A Mais Polímeros (2019), cita algumas aplicações do

estudos de resultados de outras pesquisas de estabilização

PELBD, como: sacaria industrial, stretch, empacotamento de

de solo com materiais similares ao polietileno, como pode ser

sólidos e líquidos, filmes multicamadas, filmes agrícolas, fraldas,

visto nos trabalhos de Souza, Gardete e Luzia (2017), Senez

laminação, coextrusão, embalagens, entre outros.

(2016), Silva (2007) e Casagrande (2005)

3

MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização dos procedimentos para execução deste

trabalho, em um primeiro momento, foram feitas pesquisas bibliográficas, em livros, revistas, dissertações, teses e etc., com base no tema escolhido a fim de possuir uma fundamentação teórica adequada e relevante, em que se buscou dar ênfase na estabilização de solos para a pavimentação, principalmente a estabilização granulométrica com material alternativo proveniente de polietileno triturado. Em um segundo momento, os conhecimentos teóricos foram aplicados com exemplos práticos como os ensaios no Laboratório de Solos – LS da Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões – URI, Campus de Frederico Westphalen.

O solo utilizado nesta pesquisa foi retirado da jazida localizada na Volta Grande, às margens da BR – 158, com as coordenadas S27º24’08,5” e W53º24’23,4”, no município de Frederico Westphalen – RS. Sendo recolhido, aproximadamente, 300 kg de amostra de solo da jazida, coletada a uma profundidade de cerca de 60 cm, como forma de evitar a camada superficial e resíduos orgânicos.

O material foi acondicionado em embalagens plásticas para manter as características, o mesmo foi seco, destorroado, peneirado, para posterior realização dos ensaios. As amostras de solo foram preparadas de acordo com a NBR 6457 (ABNT, 2016) – Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização.

O polietileno triturado utilizado no estudo foi obtido do

40 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Figura 2 – Mistura de solo e polietileno triturado

3.1

Ensaios de caracterização

Através dos ensaios de caracterização é possível conhecer as propriedades fisicas do solo, sendo feita análise granulométrica para determinação do tamanho das partículas, determinação dos limites de consistência analisando o comportamento do solo na presença de água, e a determinação da densidade das partículas sólidas e o seu volume, para posterior correlacionar com as suas propriedades mecânicas.

O peso específico dos grãos é uma relação entre o peso das partículas sólidas e o seu volume, considerando os vazios

foram considerados os ensaios de compactação e Índice de Suporte Califórnia (ISC).

Também chamado de ensaio de Proctor, a compactação

existentes, sendo normatizado pela NBR 6458 (ABNT, 2016) – Grãos de pedregulho retidos na peneira de abertura 4,8 mm

tem como finalidade determinar o teor ótimo de umidade

– Determinação da massa específica, da massa específica

para uma máxima densidade seca, através da redução de

aparente e da absorção de água. O resultado do teste é uma

seus vazios pelo processo de aplicação de pressão, impacto

média obtida de, pelo menos, duas amostras ensaiadas. Este

ou vibração, sendo normatizado pela NBR 7182 (ABNT,

ensaio já havia sido realizado pela Universidade Federal de

2016) – Solo – Ensaio de Compactação. Para esta pesquisa,

Santa Maria (UFSM) por Poncio (2017) e Pessotto (2017).

o solo e as misturas foram ensaiados no nível de energia

Os valores obtidos pelos autores foram adotados neste

intermediária utilizando um cilindro pequeno, com soquete

trabalho, devido ao solo utilizado ter sido o mesmo.

grande, aplicando-se 21 golpes em cada uma das 3 camadas

O ensaio granulométrico visa determinar a porcentagem

do material, sem o reuso do material e com secagem prévia

em peso que cada faixa de tamanho de partículas representa

da amostra. O ensaio de compactação foi realizado para

na amostra a ser ensaiada. A NBR 7181 (ABNT, 2016)

a amostra de solo e para as três misturas solo-polietileno

– Solo – Análise Granulométrica, indica duas maneiras

triturado.

O Índice de Suporte Califórnia, também conhecido

de realizar o ensaio, uma por peneiramento e outra por sedimentação. No presente trabalho, a análise do solo foi

como California Bearing Ratio (CBR), tem como função

baseada nos dados apresentados por Pessotto (2017), visto

a determinação da capacidade de suporte de um solo

que o solo coletado foi do mesmo local. O polietileno foi

compactado, sendo expresso em porcentagem. O ensaio é

submetido ao processo de peneiramento para conhecimento

normatizado pela NBR 9895 (ABNT, 2016) – Solo – Índice

das frações granulométricas, sendo que o mesmo foi realizado

de Suporte Califórnia – Método de Ensaio, e pelo DNIT-ME

3 vezes devido suas partículas terem formato muito irregular.

172/2016 – Solos – Determinação do Índice de Suporte

Os Limites de Atterberg, também conhecido como

Califórnia utilizando amostras não trabalhadas – Método

Índice de Consistência, é um método criado para a análise

de Ensaio. O ensaio de ISC foi feito em cilindro grande

do comportamento do solo na presença de água, que

e compactado com energia intermediária com auxílio de

através de ensaios define o Limite de Liquidez (LL), Limite

soquete grande, aplicando-se 26 golpes em cada uma das

de Plasticidade (LP) e o Índice de Plasticidade (IP). O LL

5 camadas do material, sendo realizado com o solo e as três

é definido como o teor de umidade do solo com que uma

misturas solo-polietileno triturado. Foram ensaiadas duas

ranhara, aberta propositalmente, feche sob a impacto de

amostras de cada material, sendo necessário repetir o ensaio

25 golpes do aparelho de Casagrande. O LP é determinado

pela terceira vez para o solo natural e a mistura com 3% de

como o teor mínimo de umidade para moldar uma amostra

PE triturado.

de solo em formato de cilíndrico com 3 mm de diâmetro, rolando na palma da mão, até que a mesma comece a fraturar. O IP é determinado efetuando-se a subtração do LL pelo LP. Os ensaios são normatizados pela NBR 6459

4

ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1

Ensaios de caracterização

(ABNT, 2016) – Solo – Determinação do limite de liquidez – Método de Ensaio e pela NBR 7180 (ABNT, 2016) –

O ensaio de peso específico real dos grãos foi repetido duas

Solo – Determinação do limite de Plasticidade – Método de

vezes, utilizando-se três amostras de solo cada. Segundo Poncio

Ensaio. Para a elaboração destes ensaios foram separadas

(2017) e Pessotto (2017), o peso específico dos grãos foi obtido

2 amostras de 200 g de solo e 2 de 100 g, para LL e LP,

por meio da média dos dados encontrados, sendo o resultado

respectivamente, como forma de obter-se o resultado por

final na ordem de 3,01 g/cm³.

meio de uma média entre os valores encontrados.

Conforme Pinto (2006), o peso específico real dos grãos dos solos varia pouco, situando-se em torno de 2,7 g/cm³. Solos

3.2

Ensaios mecânicos

arenosos costumam apresentar pesos específicos de 2,65 g/ cm³, enquanto que, argilas lateríticas, os valores podem chegar

Os ensaios mecânicos são realizados para se conhecer o

até 3,0 g/cm³. Nesse contexto, o valor médio obtido de 3,01 g/

comportamento tensão-deformação do solo, para determinar

cm³ de peso específico real dos grãos, para a amostra de solo em

o seu uso com maior grau de confiabilidade. Para este estudo

análise, indica que o mesmo se caracteriza como laterítico.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

41

A curva granulométrica do solo, elaborada por Pessotto (2017), foi determinada por ensaio de peneiramento (mecânico e manual) e por ensaio de sedimentação, utilizando-se defloculante para o desprendimento da argila. A composição do solo obtida foi de 39,07% de argila, 31,1% de areia e 29,83% de silte.

A curva granulométrica realizada com o polietileno, foi determinada por ensaio de peneiramento (mecânico e manual). Devido suas partículas possuírem formatos muito

artigos

irregulares, foi utilizado 3 amostras de material, obtendose uma média entre os valores encontrados. A composição do polietileno obtida foi de 95,96% de grãos na faixa denominada como areia e 4,04% como pedregulho.

Figura 3 – Curvas de compactação do soslo e das misturas

Através dos ensaios de limites de liquidez e plasticidade foi analisado o comportamento do solo na presença de água,

Os resultados encontrados referentes à umidade ótima das

permitindo, assim, avaliar seus limites de consistência, ou

compactações demonstram que, em relação ao solo, a adição

seja, sua plasticidade. Para os testes foram utilizadas duas

de materiais plásticos fornece valores reduzidos de umidade

amostras de solo para cada ensaio. Obteve-se a média para

às amostras. Tal característica pode ser comprovada com os

o limite de liquidez (LL) de 42% aos 25 golpes, e para o

resultados obtidos por Souza, Gardete e Luzia (2017) e descrito

limite de plasticidade (LP) 31%. Por meio da diferença

na literatura de Pinto (2006). Em relação ao solo natural,

entre os valores de LL e LP, o Índice de Plasticidade (IP) do

as variações de massa específica aparente seca máxima das

material foi de 11%, o que classifica o material como média

misturas são afetadas conforme a quantidade e o tipo de

a alta plasticidade, sendo compatível com sua granulometria

material, bem como suas características (formato e tamanho

argilosa, conforme descrito por Poncio (2017) e Calgaro

dos grãos), podendo variar para mais ou para menos, tal fato

(2018) em suas análises com solo do mesmo local.

pode ser observado nos resultados obtidos por Silva (2007).

Segundo a autora, o solo A utilizado em seu estudo possui uma

4.2

Ensaios mecânicos

fração granulométrica predominante de 69 % de argila com massa específica de 1,34 g/cm³, e para as misturas (sisal 0,5%,

O ensaio de compactação foi executado para cada tipo

polipropileno fino 0,5%, polipropileno 0,5% e 1%, raspas de

de mistura e para o solo natural, sendo que todo material

pneu 7,5%, polietileno tereftalato – PET 0,5% e 1%) foram

utilizado é passante na peneira 4,75 mm. Por meio

obtidos os seguintes valores de massa específica aparente seca

dos resultados, é possível perceber que quanto maior a

máxima: 1,33 g/cm³, 1,41 g/cm³, 1,345 g/cm³, 1,315 g/cm³,

quantidade de material plástico, menor é o valor da umidade

1,37 g/cm³, 1,332 g/cm³ e 1,368 g/cm³, respectivamente.

ótima. Foi possível identificar que com acréscimo de 1% de

Após finalização da compactação do solo e das misturas e

polietileno a massa específica aparente seca tem seu valor

da obtenção das curvas de compactação já citadas, foi realizado

superior ao do solo, enquanto que as adições com 3% e 5%

o ensaio de Índice de Suporte Califórnia (ISC). Por meio deste

ficam abaixo. A umidade ótima do solo ficou em 25,2% e

procedimento, pode-se verificar a viabilidade de aplicação dos

a mistura com maior teor de polietileno ficou com 23,4%,

materiais nas diversas camadas do pavimento. Ressalta-se que

como pode ser observado na Tabela 1 e na Figura 3. Tanto o

os corpos de prova foram compactados no seu peso específico

solo, quanto as misturas foram ensaiadas apenas na energia

aparente seco máximo e no teor de umidade ótima respectivos.

intermediária, que é mais assemelhada a energia empregada

Na Tabela 2 e na Figura 4 estão descritos os valores medianos

em campo.

dos resultados ensaios de expansão e ISC. Tabela 1 – Resultado dos ensaios de compactação

42 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Tabela 2 – Resultado dos ensaios de ISC e expansão

que diz respeito à resistência em relação ao solo. Nesse contexto, é possível afirmar que a estabilização de solos com adições de resíduos plásticos, com teores máximos de 1%, melhora a capacidade de suporte e reduzem expansões, tornando possível sua utilização e aplicação em camada de pavimento. Por mais que seja uma pequena quantidade de material, apenas 1%, em grande escala isso poderia gerar uma economia considerável e, ainda, ajudar na reutilização desse material proveniente de descarte, bem como, contribuir para a correta destinação Figura 4 – Comparativo de ISC e expansão

O DNIT (2006) requer o valor de ISC maior ou igual a 20% e expansão menor ou igual à 1% para permitir a aplicação do material na camada de sub-base. Com os resultados obtidos, pode-se observar que os valores de ISC e expansão para o solo e as misturas com 3% e 5% de polietileno ficaram abaixo do requerido para utilização como sub-base de pavimento, enquanto que a amostra de solo com 1% de polietileno superou os valores mínimos da normativa, tornando viável sua utilização como sub-base.

Já para base, o órgão define que o ISC deve ser maior ou igual à 80% e expansão menor ou igual a 0,5%, o que torna inviável a aplicação das amostras estudadas. No caso do subleito e do reforço do subleito, é exigido CBR maior ou igual à 2% e expansão menor ou igual à 2% para aplicação no subleito e expansão menor ou igual à 1% para o reforço do subleito, sendo assim, apenas o solo e a mistura com teor de 3% pode ser empregues no subleito.

Souza, Gardete e Luzia (2017), na tentativa de estabilizar uma areia argilosa, também obtiveram bons resultados de ISC e expansão para adições de etiquetas de plásticas na ordem de 1%, porém para adições com 2% e 3% valores de ISC foram reduzidos e as expansões elevadas. Silva (2006), retrata, em sua pesquisa, a estabilização de solos siltosos realizada com misturas com diferentes porcentagens de fibras e raspas de pneu, com variações de 0,5% e 1% e de 2% e 7,5%, respectivamente. Os valores de CBR encontrados para as misturas com fibras e raspas de pneu foram todos superiores ao do solo natural, com exceção da mistura com 7,5% de raspa de pneu. Com relação às fibras, a mistura com 0,5% de polipropileno foi a que obteve o melhor resultado de CBR, com um valor de 18,39% e uma expansão de 0,33%. Com a análise de todos os resultados do estudo foi possível informar que as fibras de polipropileno proporcionaram melhores rendimentos no

e não poluição do meio ambiente.

5 CONCLUSÕES O solo analisado possui uma alta plasticidade e sua granulometria é de predominância fina, sendo classificado como argilo-siltoso de alta compressibilidade pelos sistemas SUCS e TBR. Conforme os ensaios de compactação na energia intermediária, foi obtido peso específico aparente seco máximo de 1,470 g/cm³ e umidade ótima de 25,2% para amostra com solo natural.

Para as misturas, as massas específicas aparente seca máxima com teor de 3% e 5% de polietileno tiveram valores reduzidos, enquanto que para o teor de 1% ficou superior, quando comparados com o solo. Já para a umidade ótima, conforme o teor de polietileno aumentou a umidade diminuiu, comportamento este previsto pela literatura de outros trabalhos.

Segundo os resultados obtidos no ensaio de ISC, pode-se confirmar que o solo natural, pode ser aplicado com restrição em camadas de pavimentos, necessitando de melhoria, pois o mesmo apresentou valores de CBR de 16,09% e expansão de 1,10%. Com bases nesses dados, o solo natural pode ser utilizado apenas em camada de subleito devido a sua expansão ser superior a 1%.

Analisando os resultados das misturas, as amostras com teores de 3% e 5% não obtiveram bom desempenho de ISC e expansão, sendo indicado apenas o uso, com restrição, para camada de pavimento o material com 3%.

Já para a mistura com 1% de polietileno, atingiu-se todos os requisitos para utilização na pavimentação, com ISC de 21,89% e expansão de 0,51%. Nesse contexto, concluise que o material com teor de 1% de polietileno tem sua viabilidade confirmada para utilização como sub-base de acordo com a normativa do DNIT (2006).

A definição dos materiais, as quantidades e o estabelecimento das características a serem utilizadas

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

43

é de suma importância. Apesar de os resultados de CBR

pavimento. Dessa forma, além da correta destinação do

não serem todos satisfatórios perante a norma, conclui-

resíduo, haverá uma diminuição significativa da utilização

se que, se utilizado menor quantidade de polietileno

do solo e da exploração das jazidas naturais, bem como

triturado na mistura, ele poderá apresentar melhor

a possibilidade de redução de espessura de camadas de

desempenho, podendo ser reaproveitado em camada de

maior valor econômico.

artigos

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44 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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Sabrina Rodrigues Gonçalves

Lucas Cavalcante de Almeida

Universidade Federal do Ceará - UFC

Centro Universitário Christus - UniChristus

Evanilson de Lima Siqueira

Francisco Heber Lacerda de Oliveira

Universidade Federal do Ceará - UFC

artigos

A influência da pluviosidade e dos investimentos no índice de condição da manutenção em Rodovias Federais do Ceará Dep de Engenharia de Transportes - DET / Universidade Federal do Ceará - UFC

A infraestrutura rodoviária nacional ainda é carente de estratégias de manutenção e reabilitação (M&R) adequadas

1 INTRODUÇÃO

ao seu desempenho. Uma das formas de conduzir a indicação racional dessas estratégias ao longo da vida útil da infraestrutura ocorre por meio de levantamentos periódicos das suas condições funcionais e estruturais. Desde 2017, o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes adota o Índice de Condição da Manutenção (ICM) para avaliar a condição funcional do pavimento e verificar sua conservação. O ICM, na sua obtenção, considera

A região Nordeste concentra a maior extensão de infraestrutura rodoviária do Brasil, com cerca de 31% da malha pavimentada, conforme CNT (2019). As rodovias são obras extensas cuja superfície permanece exposta às intempéries do ambiente provocadas pelas variações climáticas ao longo dos anos. No caso do Nordeste,

alguns defeitos presentes no revestimento, além de aspectos de

observam-se períodos com maiores volumes de chuvas

roçada, drenagem e sinalização, de modo a melhor orientar a

seguidos de longos períodos de estiagem, característicos do

tomada de decisão quanto às estratégias de M&R. Todavia, sabe-se

clima tropical semiárido da região (RAMALHO, 2013). No

que o ICM pode ser influenciado pelas condições de pluviosidade da

estado do Ceará, local de estudo desta pesquisa, o período

região de implantação e operação da rodovia e pelos investimentos

de maior intensidade de chuvas é de janeiro a abril.

financeiros ao longo do tempo, além do caráter subjetivo vinculado

Nesse sentido, verifica-se a importância de um

ao método. Nesse sentido, este artigo objetiva analisar a influência

adequado Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP)

da pluviosidade e dos investimentos financeiros no ICM em cerca

para manter a malha rodoviária em condições funcional e

de 2.300 km de rodovias federais no estado do Ceará durante o

estrutural aceitáveis, alocando recursos de forma otimizada

período de abril de 2019 a maio de 2020. Os resultados mostram que as rodovias tendem a uma classificação do ICM de regular a péssima com o aumento da pluviosidade média, porém melhoram sua condição a partir do incremento de investimentos financeiros em atividades de M&R e com o fim da estação chuvosa. O estudo

e racional. Para Albuquerque (2007), o conhecimento da malha rodoviária, por meio do levantamento de dados em campo, constitui o primeiro passo a ser dado por órgãos rodoviários com o propósito de melhor gerenciar a infraestrutura rodoviária. Com informações assertivas acerca do estado de conservação das rodovias, os tomadores de

pretende contribuir para a importância do levantamento frequente

decisão são capazes de alocar os recursos financeiros de

das condições de pavimentação, da presença de dispositivos de

forma eficaz. Afinal, o processo decisório, seja no setor

drenagem para combater os efeitos danosos das chuvas e da

público ou privado, deve ser de natureza técnico-política

alocação de recursos financeiros por parte da gestão pública para

e subsidiado por informações e parâmetros objetivos

melhoria da qualidade de conforto ao rolamento e segurança da

(BIANCO, 2016).

infraestrutura rodoviária nacional.

Com isso, para que os recursos disponíveis possam ser Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

45

trabalhos técnicos artigos

otimizados por meio de investimentos

cálculo do ICM considera tanto as

estratégicos visando alcançar níveis

condições da superfície do pavimento

expressões (2) e (3) encontram-se na

de serviço satisfatórios foram criados

quanto da conservação da área lateral

Tabela 2. A Tabela 3, por sua vez,

indicadores numéricos que classificam

da rodovia. Os elementos avaliados

apresenta a classificação do ICM,

a rodovia conforme seu estado de

para classificação da superfície dizem

conforme o DNIT (2017).

conservação, dentre os quais tem-se o

respeito à frequência de ocorrência

Índice de Gravidade Global (IGG) e o

de panelas, de trincas e de remendos

constata-se que a maior fonte de

Levantamento Visual Contínuo (LVC),

na faixa de rolamento do pavimento,

águas que penetram nas estruturas

regulamentados por (DNIT, 2003a

podendo ser classificados como

dos pavimentos é oriunda das

e 2003b), e, o mais recente, Índice

baixo, médio ou alto. No que se

precipitações, podendo ocasionar

de Condição da Manutenção (ICM),

refere à conservação na lateral da

infiltrações tanto pela superfície como

instituído por DNIT (2017). Em vista

rodovia são avaliados a presença ou

pelos bordos do mesmo (MOLTON,

disso, o objetivo deste artigo é analisar

não dos elementos de sinalização,

1980). A água em excesso tem

a influência da pluviosidade e dos

tanto horizontais quanto verticais,

influência sobre o desempenho dos

investimentos no ICM em rodovias

como faixas e marcas no pavimento,

materiais constituintes da estrutura do

federais do estado do Ceará durante o

placas, etc., dispositivos de drenagem

pavimento e, com o passar do tempo,

período de abril/2019 a maio/2020.

e altura da vegetação marginal, este

é convertido em perda de serventia

último conhecido como roçada, esses

(PEREIRA, 2003). Com isso, tem-se o

elementos relacionados à conservação

surgimento de trincas e panelas, dentre

da rodovia podem ser classificados

outros, defeitos que influenciam no

como bom, regular ou ruim (Tabela 1).

valor do ICM; no caso de remendos,

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O Índice de Condição da

Os valores das parcelas das

No quesito pluviosidade,

Segundo (DNT 2017), todos

Bernucci et al. (2008) os descrevem

Manutenção (ICM) é o índice usado

esses elementos são avaliados a cada

como um tipo de defeito que apesar

como referência para decisões

quilômetro em uma faixa da pista

de estar relacionado à conservação

de ações preventivas e corretivas

de rolamento, num levantamento

da superfície, caracteriza-se pelo

da malha rodoviária federal e

visual usando um veículo equipado

preenchimento de panelas ou de outro

parametrização da avaliação da

com velocímetro/odômetro calibrado

orifício.

sua condição de manutenção

numa velocidade média de 40km/h.

(DNIT, 2017). Para Gurjão et al.

As ocorrências são registradas com

estrutural do pavimento, os

(2020), o ICM possui o propósito

uma marcação manual num formulário

períodos com maiores pluviosidades

de caracterização da superfície do

padrão de planilha ou tablet. Em

representam uma maior disponibilidade

pavimento, sendo um dos principais

condições desfavoráveis de tempo,

hídrica para as vegetações à margem

indicadores atuais que influencia na

como dias chuvosos ou com pouca

da rodovia, favorecendo o seu

segurança do usuário e na conservação

iluminação, está vedada a realização

crescimento. No contexto dos fatores

qualitativa da rodovia, abrangendo,

do levantamento. O ICM é calculado

com impacto no ICM, Valente e

além das condições do pavimento, as

pela expressão (1), na qual a condição

Nogueira (2018) afirmam que o prazo

condições do sistema de drenagem,

da superfície do pavimento (IP),

com o qual a sinalização na rodovia

sinalização e roçada. Em concordância

expressão (2), possui um peso de 70%

resiste adequadamente está associado

com isso, Grangeiro (2020) afirma que

e a da sua conservação (IC), expressão

a múltiplos fatores, dentre os quais as

o ICM é o parâmetro utilizado para

(3), de 30%.

intempéries, de forma que o desgaste

Além de reduzir a capacidade

avaliar a condição que as rodovias se

provocado pelo tráfego e a ação dos

encontram, além disso, serve para

fatores climáticos comprometem a

acompanhar as ações realizadas na

durabilidade da sinalização.

malha rodoviária, exclusivamente

No que diz respeito aos

como referência para suas devidas

investimentos aplicados em

manutenções.

manutenção de rodovias, para

Segundo DNIT (2017), para a

Benevides (2006), a utilização de

realização do levantamento de campo

informações confiáveis e critérios de

das rodovias federais brasileiras, o

decisão possibilita o estabelecimento

46 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

de um programa de construção,

pode ser administrada pelo poder

(ICM) de oito rodovias federais

manutenção e reabilitação de

público ou, quando concedida,

em trechos do estado do Ceará,

pavimentos, permitindo o máximo

pelo setor privado. No entanto, o

totalizando cerca de 2.300

retorno possível para os recursos

investimento público federal ainda tem

km de extensão, no período de

disponíveis. No Brasil, isso se torna

um papel importante a cumprir, seja na

abril de 2019 a maio de 2020.

uma tarefa ainda mais desafiadora

manutenção e adequação das rodovias

Paralelo a isso, foi realizado um

uma vez que os recursos são escassos.

pavimentadas, seja na implantação

comparativo desses dados com

Segundo CNT (2019), a porcentagem

e pavimentação das rodovias não

a pluviosidade média do referido

do Produto Interno Bruto (PIB)

pavimentadas e planejadas (CNT,

estado e os investimentos mensais

brasileiro destinada a investimentos

2019).

em manutenção no mesmo período.

públicos federais nas rodovias do país apresenta tendência de queda desde

A Figura 1 apresenta as rodovias

3 MÉTODO DE PESQUISA

estudadas, em suas respectivas

2011.

extensões, além do resumo do

De acordo com Alves (2016), a conservação das rodovias no Brasil

Foram analisados valores de

método aplicado à pesquisa em

Índice de Condição e Manutenção

TABELA 1 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS DO CÁLCULO DO ICM

questão.

TABELA 2 - VALORES DE REFERÊNCIA PARA IP E IC.

TABELA 3 - CLASSIFICAÇÃO DO ICM

Fonte: DNIT (2017)

Figura 1: Fluxograma resumo do método de pesquisa.

Fonte: Autores (2021).

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

47

Os dados mensais de ICM foram obtidos junto ao

A Figura 3 detalha os valores de ICM médio das oito

Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

rodovias federais e a Tabela 4 apresenta uma análise

(DNIT) para cada quilômetro das rodovias analisadas. A

estatística dos valores de ICM.

partir desses dados, foram calculadas as médias mensais de ICM, classificando os trechos das rodovias segundo a

trabalhos técnicos artigos

escala de referência do DNIT (2017), e relacionando-as com a pluviosidade média (mm), obtida junto à Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME) e os investimentos médios mensais em manutenção oriundos do DNIT. Com esses dados, foi feita uma análise estatística de R de Pearson, analisando os valores de correlação entre as variáveis (ICM médio, pluviosidade e investimento).

Foram gerados gráficos do tipo BoxPlot para visualização da distribuição dos dados de ICM e possíveis outliers. Além disso, foram elaborados mapas de calor com os valores de ICM ao longo das rodovias para os meses de dezembro/19

Figura 3: ICM médio mensal para as rodovias estudadas de abril/19 a maio/20 Fonte: DNIT (2019 - 2020), adaptado pelos autores.

TABELA 4: ANÁLISE ESTATÍSTICA DO ICM MÉDIO ENTRE ABRIL/19 A MAIO/20, POR RODOVIA.

e abril/2020, respectivamente, meses com pluviosidade baixa e alta no estado do Ceará, para a visualização dos locais nos quais o ICM apresentou variações significativas.

Deve-se ressaltar que, nesta análise específica, não foi possível projetar os mapas de calor em toda a extensão das rodovias devido aos dados de latitude e longitude de algumas rodovias estarem incompletos. O tratamento dos dados foi feito em nuvem no Google Collaboratory, usando a linguagem de programação Python.

4

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Fonte: Autores (2021).

Percebe-se que das oito rodovias estudadas, seis apresentam ICM médio classificado como Bom no período analisado; as exceções foram para as rodovias BR-122 e BR-402, que apresentaram ICM médio com classificação

Os dados para média mensal de precipitação no estado

Regular. Também pode-se notar que as médias mais elevadas

do Ceará, nos meses analisados, encontram-se na Figura 2.

são expressivas nos meses de abril, maio e junho, período

Observa-se que os meses de maior pluviosidade foram os de

final da quadra chuvosa. Os valores tendem a diminuir nos

abril/19, com cerca de 190,0 mm, e os de janeiro a abril de

outros meses do ano, classificando o ICM de Regular a Bom,

2020, com média de 193,25 mm, caracterizando a quadra

elevando-se novamente no início da quadra chuvosa do

chuvosa no Ceará.

estado.

Dentre as rodovias analisadas, a BR-122 apresenta os valores de ICM médio mais elevados, considerados péssimos (cerca de 71,0 nos meses de abril/19 e abril/20), seguida pela BR-402 (próximo a 52,0 no mês de janeiro/20). A BR020 apresentou o menor ICM médio (aproximadamente 8,0) no mês de novembro/19; porém, nesse mês, apenas 6,5% da referida rodovia tinha dados de ICM por trecho, não sendo suficiente para uma classificação adequada, embora a média represente que os seus trechos analisados estavam com o ICM classificado como Bom. Dentre as demais rodovias, as

Figura 2: Pluviosidade média mensal no estado do Ceará de abril/19 a maio/20.

Fonte: FUNCEME (2019 - 2020), adaptado pelos autores.

48 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

que apresentaram os menores valores de ICM médio foram a BR-222, a BR-304 e a BR-230, sendo esta última com a menor média (cerca de 11,0) no mês de outubro/19.

Os investimentos mensais do DNIT foram aplicados

4.1 Análise do indicador R de Pearson

a correção dos defeitos, tais como remendos, serviços de roçadas, reparo nos dispositivos de drenagem e

A análise estatística avaliou a ocorrência de correlação

sinalização, e, por consequência, atenuar a deterioração

entre os dados de ICM, pluviosidade e investimento. A Tabela

do pavimento. A Figura 4 apresenta uma visão geral dos

5 mostra a matriz de correlação entre as variáveis para cada

valores investidos em cada rodovia ao longo do período

rodovia estudada neste artigo.

analisado.

TABELA 5 - MATRIZ DE CORRELAÇÃO

Figura 4: Investimento mensal por rodovia.

Fonte: DNIT (2021) - Adaptado pelos autores.

Pela análise da Figura 4, a rodovia com maiores investimentos ao longo dos meses estudados foi a BR116, com um total de R$ 26,6 milhões acumulado ao longo do período, correspondendo a um total de 35,16% de todo o investimento em manutenção no Ceará. Esse maior investimento ocorreu no mês de abril/20 (R$ 5,6 milhões), que coincide com o mês que apresentou o maior ICM médio (cerca de 37,0).

A BR-230 apresentou destaque nos investimentos nos

Fonte: Autores (2021).

meses de julho/19 (R$ 11,2 milhões) e agosto/19 (R$ 6,5

A correlação mais forte entre variáveis foi de 0,59 na

milhões), que foram suficientes para reduzir pelos quatro

BR-222 entre a pluviosidade e o ICM médio e a mais fraca foi

meses seguintes os seus valores de ICM, sendo outubro/19

na BR-226 de 0,01 entre as mesmas variáveis. Uma possível

o mês com o menor valor de ICM. A BR-230 recebeu

explicação para este comportamento seria que a BR-222 está

24,22% de todo o investimento em manutenção rodoviária

localizada no Norte do estado, possuindo maiores incidências

do estado do Ceará, sendo a segunda rodovia com mais

de chuvas, enquanto a BR-226 está na Região Central com

investimentos.

menor incidência.

As rodovias BR-122 e BR-402 apresentaram

Apesar das análises gráficas mostrarem uma tendência do

os valores mais críticos de ICM (71,05 e 51,52,

ICM médio aumentar com as médias pluviométricas, sabe-se

respectivamente), ao passo que registram investimentos

que existem outros fatores que influenciam no valor de ICM,

mais baixos ao longo do período analisado (6,06% e

o que explica essa correlação numérica não ser forte. Além do

5,13% do total investido, respectivamente). A exceção

investimento mensal em manutenção, as cargas do tráfego,

está no mês de julho/19 no qual a BR-402 apresentou R$

a sinalização, a condição dos dispositivos de drenagem,

2,1 milhões em investimento em manutenção e obteve

a subjetividade vinculada ao método, que depende da

queda nos valores de ICM nos dois meses seguintes,

percepção do avaliador que realiza o levantamento em campo,

contudo, ainda classificados como regulares.

e outros fatores podem ter influência na classificação do ICM. Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

49

4.2 Análise dos outliers

Portanto, para a melhor compreensão do estado das rodovias, realizou-se a análise dos outliers. Para avaliar

O ICM médio consiste na média aritmética simples

a distribuição dos valores de ICM em cada mês e os possíveis outliers dos valores calculados por trecho, foram

essa média pode não ser um parâmetro adequado para

elaborados gráficos do tipo BloxPlot para as rodovias

análise dos trechos devido à grande variação dos dados.

estudadas (Figura 5).

trabalhos técnicos artigos

do ICM de todos os trechos das rodovias. Contudo,

Figura 5 - Gráfico boxplot para as rodovias estudadas.

Fonte: Autores (2021).

A partir da Figura 5 constata-se que as rodovias BR-122 e BR-402 apresentaram dados mais distribuídos, com a presença de poucos outliers apesar de registrarem as piores médias de ICM nos meses em estudo. A BR-122 conseguiu reduzir os ICM no período de maiores investimentos

maiores investimentos no período para essa rodovia, mas que aumentam no início do ano de 2020.

4.3 Mapas de calor para os dados de pluviosidade e ICM

(dezembro/19), no entanto, os valores aumentam novamente com o retorno do período de chuvas em 2020. Os boxplot

Nas rodovias BR-020, BR-116, BR-222, BR-226, BR-

correspondentes à rodovia BR-122 são maiores devido à

230 e BR-304 (Figura 5), apesar de as caixas do boxplot

variação de dados, isso pode ser explicado pela extensão da

serem menores e estarem concentradas na classificação

rodovia (455 km) atravessando, assim, regiões de diferentes

de ICM Bom ou Regular, é evidente a presença de outliers

índices pluviométricos do estado (que variam de 50 mm

revelando que em alguns pontos das rodovias há valores

a 400 mm). A BR-402 também apresenta maiores caixas,

extremos, superiores a 70; esses pontos representam

com os valores e ICM que tendem a diminuir no período

possíveis locais que necessitam de alguma atividade de

de julho a dezembro de 2019, fato que coincide com os

manutenção.

50 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

As figuras 6 e 7 apresentam os mapas de calor que

elevada pluviosidade, uma quantidade elevada de valores

representam o comportamento do valor do ICM ao longo de

de ICM superiores a 50 e 70 (classificados como Ruim e

cada trecho das rodovias, a partir dos dados disponíveis de

Péssimo), principalmente nas rodovias BR-122 e BR-020,

latitude e longitude, nos meses de dezembro/19 e abril/20,

que atravessam áreas do estado nas quais a pluviosidade

considerando os meses com melhor e pior ICM médio,

média mensal dos municípios ultrapassa 300 mm, conforme

respectivamente.

a Figura 8.

Dezembro / 2019

Figura 6 - ICM nas rodovias em dezembro/19 Fonte: Autores (2021).

Abril / 2020

Figura 7 - ICM nas rodovias em abril/20 Fonte: Autores (2021).

São apresentados na Figura 6, dados ICM ao longo das rodovias estudadas no mês de dezembro/19 que registrou baixa pluviosidade média no estado do Ceará (cerca de 10,0 mm). A maioria das rodovias apresenta dados de ICM classificados como Bom ou Regular, com exceção de

Fonte: FUNCEME (2019 - 2020).

alguns trechos na BR-122, situado no centro do estado. É possível observar no mês de abril/20, marcado por uma

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

51

5 CONCLUSÃO

no pavimento pode ser verificado com um ou dois meses subsequentes.

No presente estudo, a análise entre os dados de

aumento do ICM, como tráfego, drenagem e vegetação.

apresenta uma correlação fraca entre as variáveis. Todavia,

É importante ressaltar, também, a subjetividade na

percebe-se uma tendência no aumento do valor de ICM

determinação do ICM, uma vez que seu resultado depende

médio em decorrência do aumento da pluviosidade média

da percepção do avaliador responsável pelo levantamento de

do estado do Ceará. Nos meses que registram pluviosidades

campo, o que pode causar variações nos seus resultados.

mais baixas, os valores de ICM são menores, o que atesta

artigos

Além disso, há outras variáveis que interferem no

ICM médio, pluviosidade e investimento em manutenção

Por fim, constata-se a tendência de aumento do ICM

a influência da pluviosidade na qualidade funcional das

com o aumento da pluviosidade média do estado do Ceará

rodovias analisadas. Todavia, esta relação não é uma

e, em alguns casos, sua redução com os investimentos

causalidade direta uma vez que, ao analisar as variáveis

mensais. Tal condição reforça a importância da presença

discutidas por meio do coeficiente R de Pearson, não se

dos dispositivos de drenagem para combater os efeitos

identifica correlação linear direta forte, haja vista que

danosos das chuvas, e da manutenção adequada que

após as chuvas foram feitas atividades de manutenção

garanta o funcionamento desses dispositivos, bem como dos

que contribuíram para o decréscimo do ICM nos meses

investimentos do poder público para melhoria das condições

conseguintes. Dessa forma, o efeito danoso das chuvas

de segurança e operação nas rodovias nacionais.

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DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Norma 006/2003PRO. Avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos - Procedimento. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Rio de Janeiro. DNIT, 2003a

PEREIRA, Antonio Carlos Oquendo. Influência da drenagem subsuperficial no desempenho de pavimentos asfálticos. 2003. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2003.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Norma 007/2003-PRO. Levantamento para avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de pavimentos flexíveis e semirrígidos para gerência de pavimentos e estudos e projetos Procedimento. Rio de Janeiro. DNIT, 2003b.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. Instrução de Serviço Nº 10, de 11 de setembro de 2017. Dispõe sobre a rotina de procedimentos

52 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

RAMALHO, Maria Francisca de Jesus Lírio. A fragilidade ambiental do Nordeste brasileiro: o clima semiárido e as imprevisões das grandes estiagens. Sociedade e Território, v. 25, n. 2, p. 104-115, 2013.

VALENTE, Leonel Regis; NOGUEIRA, Kevin Neves. Estudo de caso de sinalização viária na Rodovia BR-414 (trecho saída de Anápolis-go à base aérea de Anápolis). TCC, Curso de Engenharia Civil, UniEvangélica, Anápolis, GO, 90p. 2018.

Felipe H. Cava

Departamento de Engenharia de Transportes – Escola Politécnica da USP

artigos

Considerações sobre a variação da pressão de enchimento dos pneus no raio de curvatura de diferentes tipos de pavimentos Carlos. Y Suzuki

Departamento de Engenharia de Transportes – Escola Politécnica da USP

1. INTRODUÇÃO O raio de curvatura de uma bacia deflectométrica é determinado analiticamente por meio da Equação 1, Um importante parâmetro normalmente considerado para a avaliação estrutural de um pavimento existente, além da deflexão máxima, é o raio de curvatura da bacia de deformação obtido por levantamento de campo. No Brasil, o raio de curvatura é calculado de forma simplificada, admitindo-se que a bacia tem a forma parabólica e passando por dois pontos pré-estabelecidos, conforme preconizam os métodos de ensaios DNER-ME 24/94 e DNER-ME 61/94, que empregam a viga Benkelman para o inventário deflectométrico. Considerando que a prova de carga citada considera a carga do eixo padrão de 8,2 tf e a pressão dos pneus de 80 psi, pretende-se neste trabalho, efetuar uma verificação teórica da influência da variação das pressões dos pneumáticos no parâmetro citado, uma vez que, na prática, a frota circulante de caminhões em nosso país tem apresentado pressões da ordem de 120 psi. A análise mostrou que não há influência da pressão dos pneus nas deflexões coletadas entre as rodas. Por outro lado, as deflexões máximas da estrutura aumentam com o acréscimo de pressões dos pneus. O raio de curvatura sofre uma redução de 15 a 30% em função da pressão de enchimento dos pneus.

considerando que a linha elástica pode ser representada por uma função f(x) que descreve as variações da deflexão y em relação à distância x do ponto de aplicação da carga.

(BALBO, 2007)

(1)

Segundo DNER (1994b), o raio de curvatura da bacia de deflexões pode ser calculado pela Equação 2, admitindo-se uma função parabólica e considerando a distância x igual a 25 cm.

(2)

R = raio de curvatura [m] D0 e D25 = deflexão a zero e a 25 cm afastado do ponto de aplicação da carga [10-2mm] Esse parâmetro, em complementação à deflexão máxima Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

53

isolada, tem a capacidade de fornecer uma indicação da

verificar a representatividade do ponto de análise da viga

condição estrutural, tanto da superfície, como também da

Benkelman para avaliação das deflexões em pavimentos.

base do pavimento analisado. Segundo o DNER (1994a) e DNER (1994b), o cálculo das deflexões com viga

3. METODOLOGIA

Benkelman deve ser realizado utilizando pneus diagonais com dimensões 1000x20 ou 900x20, com 12 lonas e pressão dos pneus de 80psi.

artigos

Segundo WONG (2001), a forma de construção

As análises foram realizadas por meio do software mePADS, o qual utiliza a teoria do sistema de camadas elásticas. A distribuição de tensões na área de

da carcaça do pneu é importante para definição das

contato pneu-pavimento é assumida como circular e

características, como a pressão de enchimento dos

uniformemente distribuída. Foram analisados quatro

pneus, e do seu comportamento ao rolamento. Segundo

tipos de estruturas de pavimento, cada uma com 4

FERNANDES JR (1994), os pneus diagonais começaram

camadas, conforme Tabela 1. As deflexões na superfície

a ser substituídos pelos pneus radiais na década de 70,

do pavimento foram analisadas abaixo de uma das rodas

pois estes apresentam menor consumo de combustível e

e entre as rodas do eixo solicitante, conforme Figura 2. A

menor desgaste dos pneus. A pressão de pneus do eixo

bacia de deflexões foi obtida para distâncias de 0, 25, 30,

rodoviário padrão tem sido substituída por valores mais

45, 60, 90 e 120 centímetros do ponto de aplicação da

próximos dos que solicitam a estrutura em campo, como

carga no eixo longitudinal, conforme Figura 3.

sugere MOTALEB (2007), AASHTO (2008), AUSTROADS (2017) e outros.

TABELA 1 - ESTRUTURAS ANALISADAS

Foi realizada uma pesquisa recente na rodovia Regis Bittencourt (BR116/SP) que revelou que menos de 2% da frota de caminhões trafega com a pressão do eixo rodoviário padrão (80psi). Além disso, a distribuição de campo apresenta uma assimétrica negativa e com pressão média dos pneus de 116psi, conforme Figura 1. A distribuição das pressões de pneus foi obtida com uma amostra de 1860 pneus, sendo que não foram encontrados pneus diagonais durante o período de coleta.

Figura 1 - Distribuição da pressão de enchimento dos pneus na Rodovia Regis Bittencourt.

2. OBJETIVOS Este artigo tem como objetivo verificar a influência da pressão de enchimento dos pneus nas deflexões da superfície do pavimento e no cálculo do raio de curvatura.

Além disso, este trabalho tem como objetivo específico 54 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Figura 2 - Pontos de análise das deflexões no eixo transversal

deflexões distantes do ponto de aplicação da carga, obtidas pela Viga Benkelman, são também as deflexões máximas na estrutura e não sofrem influência da pressão de enchimento dos pneus. O comportamento de pavimentos com camadas cimentadas pode ser também avaliado empiricamente através da utilização de parâmetros da bacia deflectométrica que relacionam a deflexão máxima (D0) com o raio de curvatura (R), entre eles RxD0 e R/D0.

A Figura 4 ilustra a bacia de deflexões no pavimento flexível (1) solicitado pela carga do eixo padrão com pressão de pneus de 140psi. A deflexão máxima na estrutura, abaixo da aplicação da carga, é ligeiramente maior para deflexões críticas. Por outro lado, as deflexões distantes do ponto de aplicação da carga são coincidentes para os pontos de análise Figura 3 - Pontos de análise no eixo longitudinal.

no eixo transversal. A Figura 5 ilustra a bacia de deflexões para as 4 estruturas analisadas com solicitação de 120psi.

Foi considerada a solicitação do eixo rodoviário padrão, com carga de 8,2 toneladas, e a pressão de enchimento dos pneus variando de 80 a 140psi, com acréscimos de 20psi.

Para cada estrutura, foram obtidas as deflexões máximas na

TABELA 2 - DEFLEXÕES DA VIGA BENKELMAN EM FUNÇÃO DA PRESSÃO DE PNEUS

superfície do pavimento, obtida abaixo do ponto de aplicação de carga, e as deflexões entre as rodas do semieixo, obtida por meio da viga benkelman. Através da Equação 2, foram calculados os raios de curvatura e verificada a sensibilidade do parâmetro quanto a pressão de enchimento dos pneus.

Além das deflexões, foram obtidas as deformações máximas de tração na fibra inferior do revestimento asfáltico e as tensões críticas de tração na base cimentada. Estas respostas estruturais e a vida útil à fadiga do pavimento também foram analisadas em função do raio de curvatura da bacia de deflexões.

4. RESULTADOS OBTIDOS TABELA 3 - DEFLEXÕES CRÍTICAS EM FUNÇÃO DA PRESSÃO DE PNEUS

A bacia de deflexões quando o pavimento é solicitado pelo eixo rodoviário padrão foi calculada considerando as deflexões da viga Benkelman, ou seja, com a referência entre os pneus do semieixo, e com base nas deflexões críticas na estrutura. A Tabela 2 apresenta as deflexões simuladas com o emprego da Viga Benkelman, em diferentes pressões de enchimento dos pneus. A Tabela 3 apresenta as deflexões críticas nas estruturas em função da pressão de pneus.

As deflexões D0 obtidas com a Viga Benkelman permanecem constantes em função da pressão de enchimento dos pneus. Por outro lado, a deflexão máxima na estrutura sofre um acréscimo de aproximadamente 5% entre a mínima e máxima pressão de pneus analisada. As Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

55

Como as deflexões obtidas pela Viga Benkelman não são influenciadas pela pressão dos pneus, a análise do raio de curvatura considerando as deflexões entre os pneus do semieixo, conforme as normas DNER-ME 24/94 e DNERME 61/94, pode resultar em conclusões equivocadas. A validade do conceito do raio de curvatura se agrava com o processo de deterioração da estrutura, diminuindo o módulo de resiliência efetivo e aumentando as deflexões críticas

artigos

na estrutura. A relação entre as deflexões obtidas pela Viga Figura 4 - Bacia de deflexões para pavimento Flexível (1) com pressão de pneus de 140psi.

Benkelman (D0vb) e as deflexões máximas (D0máx) na estrutura é apresentada na Equação 3, com um coeficiente de regressão (R²) de 0,999. A Equação é utilizada apenas para as deflexões abaixo do ponto de aplicação de carga, chamada de D0. A Tabela 4 apresenta o valor-p para os coeficientes da regressão, onde a interseção apresenta o maior valor-p.

(3)

TABELA 4 - VALOR-P DA REGRESSÃO DE DEFLEXÃO MÁXIMA Figura 5 - Bacia de deflexões críticas com pressão de pneus de 120psi.

Através da análise de sensibilidade em função da pressão de enchimento dos pneus, Equação 2, o raio de curvatura não sofre variação quando analisado pelas

O método de dimensionamento de reforço de pavimentos,

deflexões da viga Benkelman. Entretanto, para deflexões

resulta em um valor elevado de repetições admissíveis

críticas ocorre uma redução de 30% no raio de curvatura

na estrutura, dada a baixa sensibilidade das deflexões

da estrutura de pavimento semirrígido, em função da

quanto a pressão de pneus. Além disso, o critério de fadiga

pressão de enchimento dos pneus. Pavimentos flexíveis e

é considerado como crítico para o dimensionamento de

invertidos apresentam uma redução média de 15% no raio

pavimentos em função da pressão de enchimento dos pneus.

de curvatura em função da pressão dos pneus. A Figura 6

Em pavimentos invertidos, a adoção de uma camada rígida

ilustra a variação do raio de curvatura em função da pressão

na sub-base resulta em flexão isolada entre o revestimento

de pneus.

e essa camada. Como consequência, a estrutura apresenta uma linha neutra para o revestimento asfáltico e outra para a camada de sub-base, ambas as camadas com deformações de tração na fibra inferior. Dessa forma, em pavimentos invertidos o critério de fadiga no revestimento asfáltico também é considerado crítico para a avaliação estrutural.

Contudo, devido a facilidade de obtenção dos dados da viga Benkelman e do raio de curvatura da estrutura, foi realizada a regressão das deformações de tração no revestimento asfáltico em função destes parâmetros, conforme Equação 4.

A regressão leva em consideração as deformações de tração

Figura 6 - Variação do raio de curvatura em função da pressão de pneus

56 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

máximas obtidas nas estruturas de pavimentos flexíveis e invertidos, com coeficiente de regressão (R²) de 0,918.

Assumindo o critério de fadiga da ASPHALT INSTITUTE

TABELA 6 - VALOR-P DA REGRESSÃO DE TENSÃO DE TRAÇÃO NA BASE CIMENTADA

(1991), com base na Equação 5 e módulo de resiliência do revestimento asfáltico de 3500MPa (508000psi), a Equação 6 apresenta a regressão do número de repetições que levam a estrutura à fadiga em função do raio de curvatura e da pressão dos pneus. A Tabela 5 apresenta os valores-p dos coeficientes de regressão, onde a interseção e o raio de curvatura apresentam elevada representatividade na

Para o pavimento semirrígido invertido, a Equação

correlação. A pressão de enchimento dos pneus apresenta

9 apresenta a regressão de tensões de tração críticas na

valor-p de 0,052 para ambas as equações e, embora maior

sub-base cimentada em função do raio de curvatura e da

que 0,05, foi mantida na regressão por ser considerado um

pressão de enchimento dos pneus. A Equação 10 apresenta

parâmetro importante.

a regressão do número de repetições que levam a sub-base cimentada à fadiga em função dos mesmos parâmetros.

(4)

(5)

(6)

(9)

(10)

A Tabela 7 apresenta o valor-p para os coeficientes da TABELA 5 - VALOR-P DA REGRESSÃO DE DEFORMAÇÃO DE TRAÇÃO E NÚMERO DE

regressão. Assim como no pavimento semirrígido, embora o coeficiente de regressão seja elevado, o valor-p dos

REPETIÇÕES ADMISSÍVEIS

coeficientes são maiores do que 0,05, o que indica uma baixa representatividade dos parâmetros na equação.

TABELA 7 - VALOR-P DA REGRESSÃO DE TENSÃO DE TRAÇÃO NA SUB-BASE CIMENTADA

Em estruturas de pavimentos semirrígidos e invertidos, o critério de fadiga na camada cimentada resulta no menor número de repetições do eixo solicitante, sendo considerado como um critério crítico. Dessa forma, foi realizada a regressão da tensão crítica de tração na base cimentada em função do raio de curvatura e da pressão de pneus, conforme Equação 7, com coeficiente de regressão (R²) de 0,995. A Equação 8 apresenta a regressão do número

5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

de repetições que levam a camada cimentada à fadiga em As análises mostraram que as deflexões que são

função dos mesmos parâmetros.

obtidas entre as rodas do semieixo não correspondem

(7)

as deflexões máximas na superfície do pavimento. Por consequência, as deflexões da Viga Benkelman não

(8)

indicam a condição estrutural real do pavimento. As normas utilizadas no Brasil, para análise de deflexões em pavimentos e para o cálculo do raio de curvatura, indicam

A Tabela 6 apresenta o valor-p para os coeficientes da

o uso de pneus diagonais com pressão de inflação de

regressão. Embora o coeficiente de regressão seja elevado,

80psi. Contudo, pesquisas realizadas na rodovia Regis

o valor-p dos coeficientes são maiores do que 0,05, o que

Bittencourt em São Paulo mostraram que os veículos

indica uma baixa representatividade dos parâmetros na

comerciais trafegam com pneus radiais e com pressão de

equação.

inflação média de 116psi.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

57

A análise mostrou que não há influência da pressão dos pneus nas deflexões coletadas entre as rodas. Por outro lado, as deflexões máximas da estrutura aumentam com o acréscimo de pressões dos pneus. O raio de curvatura sofre uma redução de 15 a 30% em função da pressão de enchimento dos pneus. Nesse artigo foi realizada a regressão entre as deflexões máximas e as obtidas com o uso da Viga Benkelman, onde a correção ocorre em função da pressão dos pneus. Além disso,

artigos

foram desenvolvidas equações que relacionam o raio de curvatura e a pressão dos pneus com os parâmetros críticos de avaliação da estrutura, como a deformação e a tensão de tração. Com base nessas equações, é possível obter a relação entre as deflexões obtidas em campo com o ensaio de Viga Benkelman e as respostas estruturais críticas que solicitam a estrutura do pavimento.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AASHTO (2008). Mechanistic-empirical pavement design guide: a manual of practice. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA. ASPHALT INSTITUTE, (1991). Thickness design- asphalt pavement for highways and streets, 9th ed., The Asphalt Institute, Manual Series No.1 (Ms-1).

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Disponível em: < http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/normas/ DNER-ME061-94.pdf> (Acesso em 15/04/2021).

FERNANDES JR, J.L; (1994). Investigação dos efeitos das solicitações do tráfego sobre o desempenho de pavimentos. Tese (Doutorado). Programa de pós-graduação em Engenharia de Transportes, Escola De Engenharia De São Carlos. São Carlos.

Disponível em: < https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18137/tde-09042018102257/pt-br.php> (Acesso em 15/04/2021) MOTALEB, A (2007). Impact of high-pressure truck tires on pavement design in egypt.

Emirates Journal for Engineering Research, 12 (2), 65-73, 2007. Disponível em: < https://eng.uaeu.ac.ae/en/research/journal/issues/v12/pdf_iss2_12/9.pdf> (Acesso em 15/04/2021).

WONG, J.Y (2001). Theory of Ground Vehicles. Toronto, 2001.

58 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Proposta de banco de dados de misturas asfálticas estudadas no Estado do Rio Grande do Sul Lucas Dotto Bueno

Fernando Dekeper Boeira

Cléber Faccin

Professor - Faculdade Cesurg Marau, Marau – RS

Doutor em Engenharia Civil - CCR ViaCosteira/ CCR ViaSul

Luciano Pivoto Specht

Silvio Lisboa Schuster Engenheiro Civil - pesquisador – UFSM– RS Chaveli Brondani

Professor - pesquisador – UFSM – RS

Deividi da Silva Pereira

artigos

Professor - pesquisador – UFSM– RS

Engenheira Civil - pesquisador – UFSM– RS

Professor - pesquisador – UFSM – RS.

Pedro Orlando Borges de Almeida Júnior

Alessandro Michelin

Engenheiro Civil - pesquisador – UFSM– RS

Faculdade Cesurg Marau, Marau – RS

O setor rodoviário brasileiro passa por momento de atualização em virtude da implementação, pelo DNIT, de um novo método mecanístico-empírico de dimensionamento de pavimentos flexíveis. Para o novo método de dimensionamento (MeDiNa), o conhecimento das propriedades e do comportamento mecânico das misturas é essencial para a garantia de um projeto adequado ao tráfego. O objetivo do presente artigo foi organizar um banco de dados de misturas asfálticas, a partir de pesquisas realizadas no Estado do Rio Grande do Sul, com base nos dados necessários para realização de um projeto no Método MeDiNa. Tal trabalho se justifica em função da importância dos parâmetros de projeto e devido ao compartilhamento de dados ser fundamental para evolução dessas metodologias. Para isso, foram obtidos dados de misturas asfálticas de 26 estudos, totalizando 133 misturas de diferentes características e regiões do Estado. Foi possível observar uma elevada variação das propriedades e dos tipos de materiais, ressaltando a importância da realização dos ensaios laboratoriais. Os dados estão disponíveis para consulta por meio de interface gráfica do PowerBI, juntamente com a indicação das referências dos trabalhos catalogados.

1 INTRODUÇÃO As rodovias possuem alta relevância no contexto econômico e social do Rio Grande do Sul, sendo o emprego de pavimentos revestidos por concreto asfáltico a solução mais utilizada na construção e recuperação das mesmas.

O comportamento mecânico das misturas asfálticas empregadas nos revestimentos de pavimentos depende, dentre outros fatores, dos materiais constituintes, das ações do tráfego e das condições climáticas da localidade.

O projeto de concepção de uma mistura asfáltica a ser empregada como revestimento está intimamente relacionada à sua necessidade de desempenho em campo.

Esse desempenho pode ser previsto mediante avaliação de propriedades mecânicas, obtidas por meio de ensaios laboratoriais.

O conhecimento dessas propriedades é de suma Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

59

importância no dimensionamento e especificação das

projetista a utilização da mistura asfáltica coerente com o

camadas de revestimentos dos pavimentos quando da

tráfego em que a mesma será utilizada (FRANCO e MOTTA,

utilização de métodos mecanísticos-empíricos como o

2020).

artigos

MeDiNa (Método de Dimensionamento Nacional), em

Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é

implementação no país pelo DNIT. O Método originou-

organizar um banco de dados de misturas asfálticas

se de convênio realizado entre o Instituto de Pesquisas

pesquisadas no Estado do Rio Grande do Sul, contendo

Rodoviárias do DNIT (IPR/DPP) e a Universidade Federal do

parâmetros de projeto necessários para aplicação no Método

Rio de Janeiro, com apoio da ANP/PETROBRAS e diversas

MeDiNa, a fim de auxiliar o projetista numa fase de estudos

instituições de ensino e pesquisa espalhadas pelo Brasil.

prévios e avaliações de diferentes soluções para a camada

A sigla MeDiNa foi escolhida para homenagear o professor

de revestimento. Cabe ressaltar que os valores expostos

Jacques de Medina, grande precursor da Mecânica dos

neste documento devem ser interpretados como referenciais

Pavimentos no Brasil (FRANCO e MOTTA, 2020).

exemplificativos. Recomenda-se, na fase de projeto de

Medina e Motta (2015) descrevem que, para o

pavimentos novos ou restaurações, a realização dos devidos

dimensionamento de pavimentos revestidos por concreto

ensaios, conforme orientação do Manual de Utilização do

asfáltico por uma rotina mecanística-empírica, o projetista

MeDiNa, disponível em Franco e Motta (2020).

deve fornecer ao sistema computacional do projeto os dados de entrada (fatores ambientais, tráfego, propriedade dos materiais e técnicas construtivas). Posteriormente, o processamento mecanístico busca evitar que a degradação dos mecanismos de ruptura considerados atinjam valores maiores que os estabelecidos como limitadores para o

2. METODOLOGIA 2.1 Procedimento de consulta e organização dos dados

trecho analisado de maneira precoce, tendo como referência o número de solicitações do eixo padrão (N) de projeto.

Nesta pesquisa, considerando buscas em sites de

Para que o roteiro tenha sucesso, deve-se considerar

instituições de ensino superior do RS, foram encontrados

adequadamente o tráfego atuante sobre a estrutura ao

26 estudos desenvolvidos no Estado (trabalhos de conclusão

longo da sua vida de projeto, os materiais considerados em

de curso, dissertações, teses e artigos), produzidos na

sua concepção, suas propriedades de rigidez e danificação

Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Universidade

e a rotina de cálculo de esforços empregada na etapa

Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Universidade

mecanística.

Federal do Pampa (UNIPAMPA), com foco em misturas

O Estado do Rio Grande do Sul é caracterizado pela

asfálticas, especificamente em dados necessários ao

utilização de diferentes materiais na produção de concretos

dimensionamento mecanístico-empírico de um pavimento

asfálticos. Estudos realizados por Faccin (2018), Schuster

flexível no Método MeDiNa. Apenas nessas instiuições de

(2018), Brondani (2019) e Pires (2020), ao avaliarem mais

ensino foram identificados trabalhos com tais informações,

de 30 misturas asfálticas utilizadas em obras rodoviárias

demonstrando que, no RS, até o presente momento, há

no Estado do Rio Grande do Sul, encontraram elevadas

poucos laboratórios que realizam os ensaios previstos no

variações das propriedades mecânicas e de danificação das

MeDiNa.

mesmas, explicadas pela grande quantidade de variáveis

A partir disso, os resultados de Módulo de Resiliência,

envolvidas: diferentes tipos de ligantes, agregados, faixas

Flow Number (FN) e das curvas de fadiga dos trabalhos

granulométricas, utilização de misturas mornas, dentre

foram organizados para compor um banco de dados. Além

outras.

disso, os valores de Resistência à Tração (RT), Resistência

Os parâmetros de projeto das misturas asfálticas

Retida à Tração (RRT), teor de ligante e informações do tipo

necessários para dimensionamento de um pavimento

de ligante, tipo de agregado e faixa granulométrica também

com revestimento asfáltico no MeDiNa são o Módulo

foram catalogados.

de Resiliência (MR) (DNIT 135/2018-ME) e as curvas

Em relação aos dados de fadiga, no Método MeDiNa, as

de fadiga obtidas por meio do ensaio de compressão

curvas de fadiga das misturas asfálticas devem ser obtidas

diametral à tensão controlada (DNIT 183/2018-ME). Para

a partir de ensaios de carregamento repetido, à tensão

a deformação permanente, o critério utilizado é o Flow

controlada, usando o ensaio de compressão diametral de

Number (DNIT 184/2018-ME), ficando, assim, a cargo do

tração indireta (DNIT 183/2018-ME). O programa permite

60 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

apenas as relações do número de ciclos com a deformação

2.2 PROCEDIMENTO DE ANÁLISE DOS DADOS

específica resiliente de tração, conforme Equação 1 (FRANCO e MOTTA, 2020).

.ε_t^k2

N_fad=K_1 .ε_t^k2

Na Figura 2, estão apresentadas, assim como na N_fad=K_1 (1)

Onde: N_fad = número de ciclos; ε_t = deformação específica resiliente de tração;

plataforma, as localizações das britagens dos materiais utilizados na produção dos concretos asfálticos, as quantidades de ensaios observados e suas características principais.

Além dos dados gerais, estão disponíveis informações relativas aos ensaios laboratoriais, apresentados a seguir.

k1 e k2 = parâmetros da curva de fadiga.

A ferramenta possibilita filtrar, de maneira dinâmica, as

Em virtude de que todos os dados desses ensaios foram

ligante, a faixa granulométrica e o tipo de mistura. Conforme

misturas, conforme a localização da britagem, o tipo de

obtidos antes da edição da norma DNIT 183/2018-ME, os

a Figura 2, pode-se observar uma elevada variabilidade de

parâmetros e classificação foram recalculados, conforme

materiais e características das misturas estudadas no Estado.

o referido documento normativo. Para entendimento do

As referências dos trabalhos encontram-se listadas na

procedimento de cálculo da fadiga no programa MeDiNa,

plataforma, juntamente com os links de acessos aos estudos,

da classificação das misturas por Classes de Fadiga e das

possibilitando ao público interessado realizar consultas

funções de transferência, recomenda-se a leitura do Manual

adicionais, tais como os dados volumétricos de dosagem, a

de Utilização do Software (FRANCO e MOTTA, 2020) e do

composição granulométrica, os ensaios de caracterização dos

trabalho de Fritzen (2016).

ligantes e dos agregados, etc.

Posteriormente, os dados foram organizados em planilha

A fim de complementar o levantamento de dados, foi

eletrônica e disponibilizados na internet por meio da

realizada uma análise exploratória dos mesmos, com objetivo

plataforma Power BI, possibilitando uma consulta dinâmica

de identificar as relações e varialibilidades das propriedades

das misturas e dos resultados dos ensaios. A página

das misturas e ressaltar a importância da realização dos

pode ser acessada por meio do QR Code da Figura 1 ou

ensaios. As análises foram realizadas por meio do software R

acessando https://abre.ai/misturasrs.

(R CORE TEAM, 2020).

Figura 1 – QR Code de acesso a plataforma Power BI contendo dados de concretos asfálticos do RS

Figura 2 – Dados gerais das misturas catalogadas no RS Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

61

3 RESULTADOS

percebem-se maiores valores de módulo para as misturas com ligantes modificados. No entanto, há misturas com ligante

Nessa seção, são apresentados os dados de Módulo de

convencional de elevado MR.

Resiliência, Flow Number e curvas de fadiga, juntamente com uma análise estatística dos mesmos. Os dados de RT, RRT e

trabalhos técnicos artigos

teor de ligante podem ser consultados na página da internet acessada por meio do QR Code da Figura 1.

3.1 Dados de Módulo de Resiliência No Método MeDiNa, o Módulo de Resiliência das camadas asfálticas é considerado como elástico linear e deve ser obtido por meio de ensaio cíclico por compressão diametral em pequenas deformações, na temperatura de 25°C (DNIT 135/2018-ME) (FRANCO e MOTTA, 2020). Na Figura 3, é

Figura 4 – Box Plot relacionando MR com o tipo de ligante

Já, ao avaliar a relação do MR com as faixas

apresentada a página de consulta aos dados de MR, contendo

granulométricas, conforme Figura 5, pode-se perceber que as

as localizações, as quantidades de ensaios observados e suas

misturas com Faixa B do DNIT apresentam maiores valores e

características principais.

as misturas com gap-graded os menores.

Para os concretos asfálticos avaliados, percebem-se diferenças significativas de Módulos de Resiliência, mostrando que os valores típicos no Rio Grande do Sul variam entre 1761 a 11520 MPa, com média de 7035 MPa. Tal variabilidade é explicada pela utilização de diferentes misturas, ligantes, faixas granulométricas e agregados de distintas regiões.

Na Figura 4, são apresentados os box plots relacionando os resultados de MR com o tipo de ligante asfáltico. As misturas que apresentaram os menores valores de MR são as com ligante do tipo asfalto borracha. Para as demais,

Figura 3 – Dados de Módulo de Resiliência 62 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Figura 5 – Box Plot relacionando MR com o tipo de faixa granulométrica

No entanto, essas características das misturas e materiais utilizados podem estar relacionadas, conforme pode-se observar na Figura 6, na qual o box plot apresenta os resultados de MR

para o grau de compactação dos corpos de prova, carga de 204 KPa e temperatura de ensaio de 60º C. Além dos limites presentes no manual do MeDiNa, Faccin

para os três tipos de ligantes mais utilizados (CAP 50/70, AMP

et al. (2021) propuseram critérios diferentes de FN para

60/85 e AB-08) e suas respectivas faixas granulométricas.

misturas asfálticas densas e quentes no Estado do RS, ao avaliar o desempenho em campo de 18 trechos. Os valores estão apresentados na Tabela 2.

TABELA 1: RECOMENDAÇÕES DE LIMITES DE FN PRESENTES NO MANUAL DO MEDINA (FRANCO E MOTTA, 2020)

Figura 6 – Box Plot com resultados de MR para três tipos de ligantes e suas respectivas faixas granulométricas

Os resultados demonstram a influência tanto do tipo de ligante quanto da faixa granulométrica. Cabe ressaltar que outros fatores também devem ser considerados quando da elaboração de um projeto de pavimentação, como o tipo de agregado, tipo de mistura e parâmetros de dosagem.

1 As condições de tráfego e da via Normais são aquelas quando se tem velocidades acima de 60 km/h, via sem intersecções, sem terceira faixa e/ou temperatura máxima do revestimento asfáltico moderada.

As condições Severas implicam em tráfego lento (velocidade menor do que 60 km/h), intersecções, terceira faixa, praças de pedágio, tráfego canalizado, paradas de ônibus e/ou temperatura máxima do revestimento elevada. Considera-se a temperatura máxima moderada do revestimento asfáltico quando a temperatura máxima média de sete dias consecutivos, a 20 mm de profundidade, determinada conforme norma AASHTO M 323 – Superpave Volumetric Mix Design, for igual ou inferior a 64°C. Quando a mesma temperatura máxima média for superior a 64°C, então se considera elevada.

3.2 Dados de Flow Number A deformação permanente da camada asfáltica no

TABELA 2: RECOMENDAÇÕES DE LIMITES DE FN PROPOSTOS POR FACCIN ET AL. (2021)

programa MeDiNa é desconsiderada para o cálculo do afundamento de trilha de roda. Mas, para que isso seja efetivamente válido, a mistura asfáltica deve respeitar o critério do ensaio para obtenção da classe de desempenho do Flow Number. Os limites das classes de desempenho das misturas asfálticas quanto à deformação permanente estão apresentados

Nota: Limites propostos considerando ATR crítico de 7 mm para tráfegos leves e médios e 5 mm para tráfegos pesados e extremamente pesados.

na Tabela 1 (FRANCO e MOTTA, 2020).

Conforme Witczak et al. (2002), o Flow Number é um

Na Figura 7, é apresentada a página de consulta

parâmetro oriundo do ensaio uniaxial de carga repetida que

aos dados de Flow Number, contendo as localizações, as

melhor se relaciona com a deformação permanente. O ensaio é

quantidades de ensaios observados e suas características

normatizado em DNIT 184/2018-ME, a qual especifica 97%

principais.

Figura 7 – Dados de Flow Number

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

63

Para os resultados de Flow Number, também identificou-

granulométricas. Além disso, quando da elaboração de um

se elevada variação do parâmetro para as misturas estudadas

projeto de dosagem, faz-se necessária a análise das demais

no Estado do RS, com resultados de 18 até 10.000 ciclos,

características, o que foge do escopo do presente trabalho.

sem atingir FN, caso de ligantes modificados e altamente modificados. Na Figura 8, são apresentados os box plots

trabalhos técnicos artigos

relacionando os resultados de Flow Number com o tipo de ligante asfáltico.

Figura 10 – Box Plot com resultados de Flow Number e suas respectivas faixas granulométricas CAP 50/70.

Analisando os valores de FN e os critérios do manual Figura 8 – Box Plot relacionando Flow Number com o tipo de ligante

Os resultados demonstram a elevada associação deste

do DNIT, apresentados na Tabela 1, das 114 misturas avaliadas, 18 delas, incluindo 7 com ligante modificado, não seriam recomendadas para utilização como revestimento por

parâmetro com o tipo de ligante. No geral, as misturas com

apresentar FN menor que 100 ciclos. A plataforma possibilita

asfalto modificado apresentam maiores valores de FN, com

uma análise de todas as classes recomendadas na Tabela 1.

ressalvas para as misturas mornas e para aquelas aglutinadas

Conforme Faccin et al. (2021), as misturas com asfalto

com asfalto borracha, fato relatado nas pesquisas realizados

borracha e misturas mornas podem apresentar baixos valores

no Estado por Pires (2020) e Faccin et. al (2021). No

de FN e bom desempenho em campo, demonstrando a

entanto, pode-se observar elevada variabilidade das misturas

necessidade de um estudo mais aprofundado da utilização do

com ligante modificado AMP 60/85, com valores de 19

parâmetro FN como critério para deformação permanente para

ciclos para uma mistura do tipo CPA, até 10.000 ciclos, sem

esses tipos de misturas. A norma Americana AASHTO R 35

atingir FN.

(AASHTO, 2017), por exemplo, recomenda menores valores

Analisando, separadamente, na Figura 9, os resultados de Flow Number para as misturas com asfalto borracha e CAP 50/70, as quais apresentam, de maneira geral, os menores

de FN para misturas mornas em comparação às quentes, além de diferentes procedimentos de moldagem em laboratório.

De acordo com a Instrução de Serviço IS-247 - Estudos

números de ciclos, pode-se observar valores entre 18 e 822

para Elaboração de Projetos de Implantação usando o MeDiNa

ciclos.

(DNIT, 2021), quando do emprego de misturas asfálticas especiais, tais como aquelas compostas por asfalto-borracha, granulometria dos agregados descontínuas (Gap-graded, SMA, CPA, entre outras) ou com outras particularidades, que não atendam aos requisitos das Tabela 1, tendo porém expectativa de desempenho adequado para as condições previstas, de acordo com a avaliação do projetista, serão aceitos ensaios e/ou estudos complementares, com critérios objetivos e devidamente referenciados, que demostrem a adequação do material para uso no projeto.

Figura 9 – Box Plot relacionando Flow Number e ligantes AB-8 e CAP 50/70

As características, como faixa granulométrica, tipo de agregado, dosagem e tipo de mistura são relevantes

3.3 Dados de fadiga das misturas asfálticas As recomendações de classes de fadiga de acordo com

para explicar essas variabilidades. Na Figura 10, por

o tráfego, indicadas na Instrução de Serviço IS-247 (DNIT,

exemplo, pode-se observar diferenças significativas para

2021), são apresentadas na Tabela 3. Assim como para o

um mesmo tipo de ligante (CAP 50/70) e diferentes faixas

critério de FN, a referida Instrução de Serviço alerta que,

64 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

quando do emprego de misturas asfálticas especiais, que não atendam aos requisitos das Tabela 3, tendo porém expectativa de desempenho adequado para as condições previstas, de acordo com a avaliação do projetista, serão aceitos ensaios e/ou estudos complementares, com critérios objetivos e devidamente referenciados, que demostrem a adequação do material para uso no projeto.

TABELA 3: CLASSES DE FADIGA RECOMENDADAS DE ACORDO COM O NÚMERO N (DNIT, 2021)

Figura 12 – Box plots relacionando os resultados de FFM com o tipo de ligante asfáltico

4 CONCLUSÕES Este artigo buscou organizar um banco de dados de Na Figura 11, está apresentada a página de consulta aos

misturas asfálticas estudadas no Estado do Rio Grande do

dados de fadiga, contendo as localizações, as quantidades de

Sul, caracterizando-as quanto aos parâmetros que podem

ensaios observados e suas características principais.

ser utilizados como dados de entrada no dimensionamento

Para os dados de curvas de fadiga, identificaram-se poucos estudos e dados, com uma elevada variabilidade do

mecanístico-empírico por meio do MeDiNa. Os resultados demonstram que a maioria das misturas

parâmetro para as misturas em utilização no Estado do RS.

estudadas são misturas densas, se enquadram na Faixa C

Na Figura 12, são apresentados os box plots relacionando os

do DNIT e apresentam na sua composição o CAP 50/70. De

resultados de Fator de Fadiga da Mistura (FFM) com o tipo

maneira geral, misturas contendo ligantes com adição de

de ligante asfáltico. Pode-se perceber, para um mesmo tipo

polímero apresentam maior rigidez e resistência à deformação

de ligante, CAP 50/70, para 9 misturas avaliadas, valores

permanente, quando comparadas a misturas com ligantes

de FFM variando entre 0,62 a 1,30 e, consequentemente,

não modificados. Misturas com asfalto borracha apresentam

misturas em diferentes classes de fadiga.

baixos valores de MR e de Flow Number, entretanto tais

Figura 11 – Dados de Fadiga

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

65

conclusões não são suficientes para apontar tendências de desempenho em pista.

Os dados apresentados nessa pesquisa servem para guiar o projetista em seu dimensionamento e auxiliá-lo na fase de estudos; no entanto, os parâmetros próprios de cada material

trabalhos técnicos artigos

devem ser obtidos por meio de testes laboratoriais da mistura asfáltica. O compartilhamento de dados entre os profissionais é fundamental para avanço dos métodos de projeto e conhecimento dos técnicos do setor.

O banco de dados será atualizado quando da publicação de novos trabalhos, podendo ser consultado pelo mesmo QR Code ou link. Contribuições de melhorias, ajustes e novos dados podem ser enviadas por e-mail para os autores do trabalho.

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BRONDANI, C. (2019) Estudo do efeito deletério da água em misturas asfálticas a quente produzidas no rio grande do sul. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria – RS. DNIT. Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes. Instrução de Serviço IS-247: Estudos para Elaboração de Projetos de Implantação usando o Método de Dimensionamento Nacional – MeDiNa. Rio de Janeiro: DNIT, 2021.

FACCIN, C. Concretos asfálticos em utilização no Rio Grande do Sul: Comportamento mecânico e desempenho em campo quanto à deformação permanente. 222p. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria/RS, 2018.

FACCIN, C., SPECHT L. P., SCHUSTER, S. L., BUENO, L. D., BOEIRA, F. D., BRONDANI, C., PEREIRA, D. S., NASCIMENTO, L. A. H., 2021. Flow Number parameter as a performance criteria for asphalt mixtures rutting: evaluation to mixes applied in Brazil Southern region, International Journal of Pavement Engineering, DOI: 10.1080/10298436.2021.1880580.

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66 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

67

artigos

Análise do trecho do viaduto da RS 509 em Santa Maria em termos de fadiga e previsão de desempenho pelo software lvecd

O conhecimento do comportamento mecânico de misturas asfálticas é fundamental para o dimensionamento estrutural do pavimento.

Visto que o trincamento é o principal defeito encontrado em pavimentos, far-se-á análise da fadiga. Atrelado a isso, essa pesquisa consistiu na coleta de amostras das camadas de revestimento do trecho nomeado ERS 509 – Viaduto, durante sua execução, com posteriores ensaios de laboratório realizados na UFSM. Objetivando mensurar o dano por fadiga das misturas foi utilizado o ensaio Uniaxial Cíclico de Fadiga à Tração-Compressão. A previsão de desempenho durante a vida útil projetada foi avaliada segundo simulações no software LVECD. Quanto aos resultados, no que diz respeito ao ensaio de fadiga, a mistura com asfalto borracha apresentou resultados melhores que as misturas convencionais. Com o dimensionamento do software LVECD, foram encontrados bons resultados para o trecho, constatando a probabilidade de não existirem fissuras superiores a 30% até uma vida útil de 15 anos do pavimento.

1. INTRODUÇÃO

quando serão necessárias intervenções para evitar ruptura e prolongar a vida de serviço, onde estão os projetos prioritários e como devem ser executadas as intervenções de manutenção

O transporte rodoviário é o principal meio de movimentação para cargas e pessoas, desempenhando papel

e reabilitação do pavimento (FERNANDES JR., 2001).

A partir de modelos de previsão de desempenho é

importante para sociedade e economia do Brasil. Para que

possível determinar as condições futuras dos pavimentos

o mesmo seja eficiente, devem-se ter boas condições no

e prever investimentos para a manutenção adequada.

pavimento e para isso é necessário investir em estudos de

Esses modelos são ferramentas fundamentais no Sistema

pavimentação. As melhorias nas condições de rolamento

de Gerenciamento de Pavimentos (SGP). Os modelos de

ocorrem a partir de bons projetos de dimensionamento,

desempenho são estabelecidos para prever a velocidade com

elaborados para necessidades específicas de cada local.

que os valores dos parâmetros funcionais e estruturais dos

Selecionar materiais, bem como definir espessuras das

pavimentos variam em função das solicitações do tráfego ou

camadas são aspectos fundamentais para analisar a

das condições climáticas (BASÍLIO, 2002).

durabilidade do pavimento.

1.1.

Dimensionamento de pavimentos

Nascimento (2015) comenta que o dimensionamento de pavimentos passou por uma grande evolução. Na década de 30 era apenas um método empírico no mundo todo, onde eram obtidos resultados a partir de observações em

A vida útil dos pavimentos depende do monitoramento

campo. A partir do ano de 2001 começou a utilizar o método

periódico para obtenção de informações confiáveis sobre

mecanístico-empírico com adesão da prática em campo.

a característica física da rodovia ao longo do tempo e da

Porém foi só a partir de 2013 que métodos sofisticados

administração dos dados obtidos. Com isso, consegue-se

para cálculos de esforços, com modelos de desempenho

saber o que precisa ser feito num determinado pavimento,

mecanicistas apareceram como um novo método mecanístico.

68 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Andressa Ambrós de Oliveira Chaveli Brondani Debora Tanise Bordin Victória Nunes Ramos Gabriela Fanck dos Santos Luciano Pivoto Specht Tatiana Cureau Cervo Deividi da Silva Pereira

Portanto, para obter o dimensionamento de um pavimento

Foi desenvolvida uma nova versão de modelo

é necessária a caracterização dos materiais constituintes

simplificado, o S-VECD, que segundo Kim (2009), foi criado

através de ensaios mecânicos para fornecer os dados ao

para reduzir o tempo do procedimento de caracterização de

dimensionamento.

danos e por meio dos ensaios cíclicos, obter o critério de falha por fadiga em um protocolo de ensaios rápido e de

1.2. Modelo viscoelástico de dano contínuo (VECD) Hou et al. (2010) comentam que o modelo VECD

grande valia, simplificando a previsão desse fenômeno em campo, o que até então pelo VECD não era possível obter.

Underwood et al. (2009, 2012) comentam que a estrutura do modelo S-VECD pode identificar os efeitos de fatores

surgiu com Kim e Little em 1990, onde aplicaram com

de mistura, como o teor de asfalto, tamanho do agregado,

sucesso a teoria viscoelástica não linear para materiais

conteúdo de vazios do ar e fragilização devido ao material

com dano distribuído ao asfalto arenoso sob carga cíclica.

reciclado como o RAP (Reclaimed Asphalt Pavement).

Ainda, Lee e Kim (1998) desenvolveram o modelo VECD e mostram que pode ser aplicado em concretos asfálticos sob carga cíclica de tensão e deformação controlada. O VECD é um modelo construtivo que descreve o comportamento

1.3. Layered Viscoelastic Analysis for Critical Distresses (LVECD)

tensão-deformação de concretos asfálticos, mesmo tendo microtrincas distribuídas. Esse modelo é baseado em ensaios de tração direta monotônicos e com isso só é possível obter curvas características de danos. A não existência de testes cíclicos faz com que não se possa aplicar nenhum critério de falha por fadiga As teorias de dano contínuo VECD tentam caracterizar os materiais através de observações em macroescalas. Além disso, os dois parâmetros essenciais que a teoria busca quantificar são a rigidez, conhecida como pseudo-rigidez (C) e o dano efetivo (S). Segundo Nascimento et al. (2014), independente do ensaio de dano ser cíclico ou monotônico, com diferentes amplitudes, frequências ou temperaturas, a curva C vs. S obtida será a mesma a uma dada temperatura escolhida como referência. Esse parâmetro mostra que tanto C como S são propriedades fundamentais do material.

Para a previsão de desempenho correta de um pavimento, é necessária a utilização de um software validado para as condições e materiais locais, no caso, brasileiros, onde a camada asfáltica é considerada viscoelástica, com cargas em movimento e variações diárias e sazonais do tráfego e da temperatura. Para tal, de acordo com Eslaminia et al. (2012); Nascimento et al. (2014) e Wang et al. (2016) o software LVECD é um programa desenvolvido para análise estrutural que leva em conta as propriedades viscoelásticas, o dano por fadiga e afundamento em trilha de roda do pavimento, ou seja, satisfaz tais condições.

Segundo Nascimento (2015), esse programa foi desenvolvido pela Universidade Estadual da Carolina do Norte juntamente ao FHWA (Federal Highway Administration).

O LVECD avalia a deformação da superposição dos efeitos Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

69

tempo-temperatura e tempo-tensão. Esse programa surgiu a

LMCC (Laboratório de Materiais de Construção Civil), da

partir de estudos de Eslaminia et al (2012) com o objetivo

Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Serão descritas

de desenvolver uma analise estrutural baseada nos conceitos

as informações sobre os agregados e ligantes asfálticos, bem

viscoelásticos das camadas submetidas a carregamentos em

como os procedimentos utilizados na caracterização das

movimentos.

misturas em termos de fadiga e na previsão de desempenho

1.4. Ensaio uniaxial cíclico de fadiga à tração – compressão

por meio do LVECD.

2.1.

Materiais utilizados

Di Benedetto et al. (2004) descrevem que as misturas

artigos

asfálticas estão submetidas em um curto espaço de tempo,

O revestimento da ERS 509 – Viaduto é composto de

a carregamentos resultantes dos veículos. Em consequência

duas camadas de Concreto Asfáltico (CA), nas quais foram

do carregamento surgem micro trincas na superfície inferior

realizadas quatro coletas na primeira camada e três coletas

do revestimento asfáltico, resultando na perda de rigidez

na segunda. Na primeira camada foi utilizado Cimento

do material. Tal situação gera, por conseguinte as maiores

Asfáltico de Petróleo (CAP) convencional, 50/70, com

deformações, e o acúmulo destas resulta no fenômeno de

adição de 0,03% de DOPE G-BOND, e na segunda, asfalto

fadiga.

modificado por pó de pneus – Ecoflex B – 3ª geração.

Para o estudo do fenômeno de fadiga em misturas

Os agregados naturais das misturas são provenientes de

asfálticas, os principais recursos são os ensaios laboratoriais.

uma pedreira localizada no município de Itaara, Rio Grande

Através da modelagem feita com os dados obtidos em

do Sul. Após a passagem das misturas por forno de ignição,

laboratório é possível compreender de melhor maneira o

foi determinada a média das composições granulométricas

comportamento dos materiais quando submetidos a ciclos

de três amostras para cada coleta da primeira e segunda

de tensões e deformações. Além disso, a análise da vida

camadas (Figuras 1 e 2), enquadradas na Faixa B do DAER.

de fadiga do pavimento é feita através da investigação em condições controladas de propriedades e parâmetros dos materiais, o que contribui para melhores projetos de revestimentos asfálticos.

Os critérios de falha por fadiga tradicionais podem ser observados durante a execução do ensaio mediante monitoramento das tensões e deformações, módulos dinâmicos e ângulo de fase. Depois de determinado o ciclo

Figura 1: Curva da composição granulométrica – primeira camada Faixa B DAER.

de falha (Nf), pode-se usar as curvas Wöhler. Além desse parâmetro pode-se fazer simulações de fadiga através do FAF, simulação GR, utilização das Equações de Nascimento (2015) e dano LVECD. Neste estudo foi realizada análise e monitoramento do desempenho ao longo do tempo da estrutura do trecho nomeado ERS 509 – Viaduto, em Santa Maria, no Rio Grande do Sul. Os estudos aconteceram por meio do ensaio mecânico

Figura 2: Curva da composição granulométrica –segunda camada Faixa B DAER.

de fadiga do pavimento, bem como previsão de desempenho através do software LVECD.

A Tabela 1 apresenta os teores de betume, encontrados pelo ensaio no forno de ignição, das camadas com

2. METODOLOGIA

CAP 50/70 e CAP borracha ECOFLEX B 3ª geração, respectivamente. Para a primeira camada, tendo em vista a grande variabilidade dos resultados da primeira coleta em

A metodologia utilizada para atingir os objetivos da

relação às demais, foram escolhidas as amostras da primeira

pesquisa consistiu na coleta de amostras das camadas de

(M1) e segunda (M2) coletas para a realização do ensaio de

revestimento da ERS 509 – Viaduto, durante sua execução,

fadiga. Na segunda camada os resultados assimilaram-se,

com posteriores ensaios de laboratório realizados no

levando à escolha apenas da sexta coleta para o ensaio (M6).

70 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Tabela 1: Teor de betume das amostras com CAP 50/70 e com CAP borracha ECOFLEX B 3ª geração.

& Kim (2002). A primeira delas, chamada de fingerprint, permitiu conhecer o módulo dinâmico da amostra nas condições do ensaio de fadiga, corrigindo a variabilidade desse valor com relação ao encontrado no ensaio completo de módulo complexo, aplicando um carregamento baixo que produza deformações entre 50 e 75μS, aproximadamente.

Na segunda fase, foi realizado o ensaio de fadiga, no qual programou-se o atuador para atingir um deslocamento de pico constante em cada ciclo de carga. Para que a ruptura

Após o aquecimento das amostras em estufa na

ocorresse entre 1000 e 100000 ciclos, a amplitude de

temperatura de compactação e mistura das mesmas

deformação foi variada em um intervalo de 150 a 300μS,

utilizando o misturador Infratest testing system, foram

correspondendo à distância entre um pico e um vale da curva

moldados corpos de prova no compactador giratório

senoidal (Babadopulos, 2014). Além disso, os ensaios foram

Superpave (CGS), utilizando um diâmetro de 100mm,

conduzidos a uma frequência de 10Hz e temperatura de

pressão de 0,60MPa, ângulo de rotação externo de 1,25° e

19°C.

velocidade constante de 30rpm. A altura dos corpos de prova foi fixada em 160mm, com altura final de 130mm após a

2.2.2.

retificação e volume de vazios de 5,50%, com tolerância de

do software LVECD

Análise de desempenho da ERS 509 - Viaduto por meio

0,50%.

Para estimar o dano acumulado de fadiga ao longo dos

2.2.

Ensaios laboratoriais

Os corpos de prova, moldados segundo a metodologia

anos da ERS 509 – Viaduto, foi utilizado o software LVECD, versão 1.1 (Beta), com o objetivo de avaliar se a estrutura projetada terá a durabilidade prevista de 10 anos (120

descrita, foram submetidos ao ensaio Uniaxial Cíclico de

meses). A primeira estrutura testada foi formada por M6 +

Fadiga à Tração-Compressão, como forma de mensurar o

M1, e a segunda por M6 + M2, visto que foram escolhidas

dano por fadiga das misturas. A previsão de desempenho

duas coletas da camada de CAP convencional para avaliação,

durante a vida útil projetada foi avaliada segundo simulações

como descrito anteriormente. Para uma análise mais ampla,

no software LVECD. Além disso, cabe ressaltar que os corpos

utilizou-se um período de projeto de 15 anos (180 meses).

de prova foram previamente submetidos ao ensaio de Módulo

Os materiais e espessuras utilizados nas camadas foram

Complexo, segundo a norma AASHTO T 342-11, cujos

os mesmos executados em campo: subleito em areia, 18cm

resultados podem ser analisados em Bordin (2020).

de macadame, 15cm de base (BGS) e duas camadas de

2.2.1.

Resistência ao dano por fadiga

O ensaio Uniaxial Cíclico de Fadiga à Tração-Compressão foi realizado em concordância com a norma AASHTO TP 107-14, a qual preconiza a aplicação de uma deformação com amplitude constante, de forma cíclica e senoidal, até a ruptura do corpo de prova ou queda do ângulo de fase. As amostras com dimensões finais de 10x13cm e volume de vazios de 5,5% ± 0,5% foram ensaiadas na prensa Universal Testing Machine (UTM) da IPC Global. O aparato de ensaio foi desenvolvido por Boeira (2018) e as deformações foram medidas por LVDTs, anexados em suportes previamente fixados. O corpo de prova acoplado à UTM 25 por parafusos e rótula de tração.

O ensaio de fadiga é conduzido em duas fases, de acordo com os protocolos S-VECD elaborados por Daniel

concreto asfáltico (5cm de CAP 50/70 e 5cm de asfalto borracha – Ecoflex B 3G). Para a obtenção dos coeficientes de Poisson e dos Módulos de Resiliência, foi utilizado o software BAKFA, versão 2.0.0.0, desenvolvido pela Federal Aviation Administration (FAA – EUA), por meio da retroanálise dos dados provenientes das bacias deflectométricas coletadas com o Falling Weight Deflectomer (FWD). As camadas foram consideradas perfeitamente aderidas entre si, e módulos de resiliência para o revestimento asfáltico foram adotados a partir dos resultados encontrados através do ensaio de módulo complexo, utilizando a curva mestra na frequência de 10 Hz e temperatura de 25°C. Os coeficientes de Poisson adotados no processo iterativo seguiram as recomendações de Balbo (2007) e Bernucci et al. (2010), e podem ser observados na Tabela enquanto as estruturas utilizadas estão apresentadas na Tabela 3.

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

71

TABELA 2: COEFICIENTES DE POISSON ADOTADOS.

Afim de considerar o Modelo Viscoelástico de Dano Contínuo Simplificado (S-VECD), através de uma rotina no MATLAB, foram geradas curvas de módulo dinâmico e ângulo de fase versus o número de ciclos de ruptura

trabalhos técnicos artigos

para cada amostra. Com isso, é possível verificar que o Tabela 3: Rigidez característica das camadas da estrutura 1 e 2 da ERS 509 – Viaduto.

módulo dinâmico tem uma queda nos valores enquanto o ângulo de fase sobe até o pico e sofre uma queda súbita, que caracteriza a ruptura. O número de ciclos no pico do ângulo de fase, ou seja, o número de ciclos até a falha, é determinado como Nf. Através de uma rotina computacional no MATLAB com os

A distribuição do tráfego foi considerada uniforme ao longo dos meses, com variação horária segundo a recomendação de Nascimento (2015) e o crescimento anual adotado foi de 3%. A área de contato entre pneu-pavimento foi admitida como sendo retangular, com uma relação de 1,5714 (comprimento/largura); velocidade de passagem de 80 km/h; pressão dos pneus de 800 kPa; e espaçamento entre os dois pneus de 30,47cm, seguindo as orientações de Nascimento (2015). A malha estabelecida para a análise da camada de concreto asfáltico contém 110 pontos, sendo 10 pontos distribuídos na horizontal e 11 distribuídos na vertical, todos distribuídos igualmente (Nascimento, 2015; Fritzen, 2016; Mocelin, 2018; Bueno, 2019).

dados resultantes do ensaio de módulo complexo e do ensaio de fadiga a tração compressão, são obtidos os valores de integridade do material (C) versus acúmulo de dano (S), ou seja, as curvas características do material. Estas, devem se sobrepor mesmo quando aplicadas diferentes deformações.

Para obter a curva característica de cada mistura foi feito um fitting, como é demonstrado na Figura 3. A equação do modelo de potência (Power Law), ou curva fitting característica do material, é representada por C = 1 – C11 x SC12, onde C11 e C12 são as constantes de regressão.

A teoria do S-VECD é comprovada, uma vez que mesmo realizando os ensaios com deformações distintas as curvas de uma mesma mistura tendem ao mesmo comportamento frente ao dano, pois as curvas se sobrepõem.

3. RESULTADOS De forma a satisfazer os objetivos propostos, nesta seção serão apresentados os resultados obtidos através do descrito na metodologia deste trabalho.

3.1. Ensaio Uniaxial Cíclico de Fadiga à Tração Compressão Os resultados do ensaio de Fadiga podem ser observados

Figura 3: Curvas de integridade do material (C) versus acúmulo de dano (S) de cada amostra e curva fitting da mistura M1.

na Tabela 4. Quanto aos procedimentos de processamento de dados, estes foram apresentados pelos autores Nascimento

É notório, na Figura 4, onde estão plotadas todas as

(2015), Babadopulos (2014), Schuster (2018) e Boeira

curvas C vs S obtidas, que o nível de perda de integridade

(2018).

das misturas estudas são semelhantes. Normalmente estas misturas rompem dentro do intervalo de C entre 0,3

TABELA 4: DADOS DE DEFORMAÇÃO E CICLO DE RUPTURA PARA AS AMOSTRAS ENSAIADAS PELO CRITÉRIO DE PICO DE ÂNGULO DE FASE PARA AS AMOSTRAS ENSAIADAS.

a 0,1. Outrossim, os valores de dano, no eixo da variável S, correspondem a uma faixa de intervalo de 200.000 a 250.000. É possível observar que as misturas convencionais (M1 e M2) não apresentam uma leve concavidade na curva de dano, como a mistura M6, com asfalto borracha. Tal concavidade indica que esta mistura apresenta uma perda de integridade elevada nos ciclos iniciais. Schuster (2018), obteve comportamentos semelhantes para suas misturas.

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LVCED, conforme explica Bordin (2020). A Tabela apresenta os resultados numéricos de dano nos meses ensaiados, com os quais obtiveram-se as curvas de dano das estruturas analisadas, conforme Figura 6.

TABELA 6: DANO MÉDIO ACUMULADO DAS ESTRUTURAS ANALISADAS. Figura 4: Curvas características de dano de todas as misturas da pesquisa.

Nesta pesquisa, foi utilizado como critério de falha por fadiga a taxa de variação média de energia de pseudo deformação liberada por ciclo de ensaio (GR) desenvolvida por Sabouri e Kim (2014), gerando as envoltórias de ruptura GR vs Nf. Tais envoltórias são ajustadas pelo modelo de potência GR=Y* N ∆, onde Y e ∆ são os coeficientes do critério de ruptura. Na Tabela 5 são apresentados os parâmetros das envoltórias de ruptura de cada mistura.

Figura 6: Curva de dano médio acumulado da Estrutura 1 e 2.

É possível verificar que a estrutura E2 apresenta melhor comportamento frente a estrutura E1, porém as duas

TABELA 5: COEFICIENTES C11, C12, Y E ∆ PARA CADA MISTURA.

estruturas terão desempenhos semelhantes, uma vez que ambas apresentaram valores próximos para o dano médio acumulado. Ainda, através da análise pode-se inferir que em até 15 anos de uso do pavimento não haverá danos de fadiga

A partir dos dados de GR, foi gerado o gráfico da

significativos. Tal desempenho das estruturas já era esperado,

envoltória de ruptura GR vs. Nf, como pode ser analisado

devido a camada de asfalto borracha que contribui com o

na Figura 5. Conforme se observa, a mistura com asfalto

bom desempenho do pavimento. De acordo com estudos

borracha (M6) indica um melhor comportamento frente à

de Schuster (2018), as estruturas com asfalto borracha

fadiga, pois para um mesmo GR é a mistura que apresenta

geralmente tem um dano menor quando comparadas com

um maior Nf. Também, nessa mesma análise, percebe-se que

estruturas convencionais.

a mistura indicada com o pior comportamento frente a fadiga é a convencional M2.

Nas Figuras 8 e 9 são observados os gráficos térmicos representando o dano limitado no intervalo entre 0 e 1 conforme escala de cores, no perfil transversal da camada de revestimento. O rodado de dois pneus, com carga de 40 kN, está localizado no centro do perfil (X=0).

Figura 5: Envoltórias de ruptura GR vs. Nf.

3.2. Simulação da ERS 509 viaduto no software LVECD A partir dos dados dos ensaios de módulo dinâmico e fadiga, as propriedades das misturas puderam ser inseridas no programa LVECD a fim de avaliar o desempenho à fadiga dos revestimentos asfálticos.

Além disso, o Número equivalente de solicitações do eixo padrão da USACE (NUSACE) foi admitido através das contagens de tráfego realizadas no trecho em questão, sedo utilizado o valor de NUSACE = 5945 no dimensionamento do

Figura 7: Dano da estrutura E1 em 0 e 180 meses

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

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um bom coeficiente de determinação (R2), revelando uma boa uniformidade entre as amostras.

Com o modelo S-VECD através do software LVECD foi possível fazer uma análise completa e precisa do fenômeno de fadiga nas misturas estudadas. Em 10 anos os danos médios

trabalhos técnicos artigos

acumulados de fadiga serão de 0,189 para a estrutura E1 e 0,224 para a estrutura E2. Em relação as simulações do software LVECD e as imagens de contorno de dano para todas as estruturas é notável que não terá surgimento de danos nas fibras superiores do revestimento asfáltico até 15 anos do pavimento, apenas nas fibras inferiores. Porém é importante atentar que o software não leva em consideração problemas de Figura 8: Dano da estrutura E2 em 0 e 180 meses.

Conforme exposto nas imagens, o dano do pavimento é suportado inteiramente pelas camadas de concreto asfáltico.

Nota-se que no último ano de análise o dano começa a atingir a fibra inferior da primeira camada do pavimento, a camada de asfalto borracha, sugerindo que a fissuração venha a ocorrer apenas na parte inferior do pavimento.

Ademais, há uma tendência de misturas com asfalto borracha terem uma maior tolerância ao dano por fadiga, devido serem mais flexíveis, portanto, tornam-se mais resistentes à fadiga. Por fim, a análise realizada pelo software infere que não

execução do pavimento que podem vir a acarretar patologias precoce no pavimento, como a fadiga. Por fim, isso corrobora a importância de realizar monitoramentos periódicos em campo nos pavimentos.

Agradecimentos Agradecemos à ANP - Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Bicombustíveis/PETROBRAS, Brasil, pela infraestrutura laboratorial, e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) pela bolsa disponibilizada.

acontecerão danos significativos de fadiga durante o tempo de análise da estrutura da ERS 509 Viaduto, bem como a estrutura atende aos 10 anos de projeto da estrutura. Todavia, é importante frisar que o software não leva em consideração problemas de execução do pavimento, que podem contribuir com o acelerado processo de danificação não previsto pelo programa.

Por isso é interessante fazer análises de campo ao longo do tempo, para prever defeitos que o software não identifica.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS O estudo quanto a fadiga de misturas asfálticas é de suma importância, uma vez que esse é um dos principais problemas dos pavimentos asfálticos, portanto, sua correta compreensão e modelagem são fundamentais para desenvolver pavimentos mais duráveis.

Quanto ao Modelo Viscoelástico de dano contínuo, as curvas características de dano, C x S, das misturas com ligantes convencionais e com borracha apresentaram intervalo de ruptura e perda de integridade semelhantes, porém a mistura modificada perde mais integridade quando comparada com as outras para um determinado valor de dano, principalmente nos ciclos iniciais. Ainda, as envoltórias de ruptura GR vs. Nf apresentaram

74 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BABADOPULOS,L.F.A.L.(2014)Acontributiontocoupleagingtohotmixasphalt(HMA)mechanicalcharacterization underload-induceddamage.M.Sc.Thesis.ProgramadePós-GraduaçãoemEngenhariadeTransportes,Centrode Tecnologia,UniversidadeFederaldoCeará,Fortaleza.

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KIM,Y.R.(2009).ModelingofAsphaltConcrete.ASCEPress,Vol.1,pp.163-200.

W

relato de experiência

Automatização de Processos na Gestão Ambiental do Contrato de Apoio Técnico (CAT) do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande do Sul (Daer-RS)

Marcel Tust

Biólogo, atuando no setor de Meio Ambiente

Bruno Trentin

Biólogo (Unilassale) e biólogo na STE

e Recursos Hídricos da STE

Guilherme Ferreira

Mark Sant’Anna

Auxiliar técnico na STE e desenvolvedor do projeto

Sócio da Lumen Serviços Socioambientais,

de Automatização de Emissão de Relatórios

prestando consultoria para a STE

O presente relato descreve o caminho percorrido pela equipe de Supervisão Ambiental do Contrato de Apoio Técnico (CAT) da STE – Serviços Técnicos de Engenharia S.A. na elaboração de uma nova ferramenta e metodologia para a coleta de dados ambientais em campo, assim como a tratativa dos dados coletados para a emissão posterior de relatórios para o cliente, Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande do Sul – Daer-RS, e apresentação ao órgão ambiental Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (Fepam-RS). O método, que automatiza, otimiza e aperfeiçoa etapas do trabalho de gestão ambiental, foi desenvolvido a partir de um processo colaborativo no HUBITTAT, laboratório de inovação aberta da STE.

1. INTRODUÇÃO

A STE – Serviços Técnicos de Engenharia S. A. foi fundada em 1973 no Rio Grande do Sul e expandiu sua presença para todo o Brasil em poucos anos, seja prestando serviços de consultoria, seja operando em concessões e parcerias público-privadas. Incorporando novas tecnologias a seus processos e serviços e atuando com equipes multidisciplinares, compostas por profissionais de vários ramos do conhecimento, adquiriu vasta experiência e acervo técnico em praticamente todas as áreas da engenharia.

Dentre os contratos em que a empresa atua, há um, firmado com o Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande do Sul (Daer-RS), que tem como escopo apoiar tecnicamente o órgão na elaboração e no acompanhamento dos projetos de implantação e manutenção das rodovias de três Superintendências Regionais (1ª SR de Esteio, 11ª SR de Lajeado e 16ª SR de Osório), totalizando

Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

75

aproximadamente 1600 quilômetros de rodovias monitoradas.

relato de experiência

Além do viés de engenharia, é parte integrante do

ainda mais precisos – em informação estratégica, permitindo que o investimento de tempo se volte para análises

contrato o apoio técnico ambiental no licenciamento de

fundamentadas e para a tomada assertiva de decisões. Assim,

obras e no respectivo atendimento a requisitos ambientais,

utilizando ferramentas de georreferenciamento, coleta de

em estudos específicos e no monitoramento das rodovias em

informações e automação de dados, têm sido incorporadas

operação.

melhorias para a otimização dos serviços prestados no escopo

Em setembro de 2020, o Daer recebeu a primeira Licença de Operação (LO) por Núcleo Rodoviário, emitida

ambiental.

Originalmente, os trabalhos de Supervisão e Gestão

pela Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz

Ambiental utilizavam várias atividades manuais e

Roessler (Fepam), referente à 1ª Superintendência Regional

documentadas em cadernos de campo. Com checklists

de Esteio e, em abril deste ano, a LO do Núcleo Rodoviário

impressos, a equipe de campo realizava todo o

da 11ª Superintendência Regional de Lajeado, ampliando

monitoramento rodoviário, escrevendo à mão todas as

as atividades da Supervisão Ambiental, responsável por

informações coletadas. Os registros fotográficos eram

monitorar 53 rodovias, em uma malha viária de 1.042,15

realizados em câmera com Global Positioning System (GPS)

quilômetros de extensão.

acoplado. Posteriormente, as fotos eram descarregadas em computador, as anotações, digitadas, e todo o conteúdo organizado em relatórios.

2. INOVAÇÃO E INTEGRAÇÃO PARA A OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS

Adotando a mentalidade de otimização e inovação, toda a dinâmica foi avaliada pela equipe envolvida, de maneira a identificar em que etapas seria possível adotar ferramentas que reduzissem ou eliminassem os processos manuais.

A partir de estudos e projetos em desenvolvimento no

Uma das primeiras providências foi a aquisição pela STE

laboratório de inovação aberta da STE, chamado HUBITTAT,

de um aplicativo que permitisse que os dados coletados em

com o trabalho integrado de uma equipe multidisciplinar de

campo e os registros fotográficos georreferenciados fossem

profissionais, têm-se buscado soluções que propiciem cada

armazenados diretamente em um mesmo local. A medida

vez maior qualidade, eficiência, confiabilidade, agilidade e

eliminou o uso de pranchetas, formulários diversos e câmeras

economia de recursos em serviços nas áreas de engenharia,

e evitou a perda de informações por falhas nas anotações.

mobilidade e socioambiental. As novidades têm eliminado

Com o próprio smartphone, a equipe passou a ser capaz de

tarefas e esforços desnecessários e transformado dados –

realizar suas inspeções (Figura 1).

Figura 1 - Técnica fazendo registro com a utilização de smarthphone 76 Revista Estradas N°26 | Outubro 2021

Para que o uso do aplicativo viabilizasse o atendimento às necessidades contratuais e às condicionantes das LOs dos Núcleos Rodoviários, foram elaborados formulários específicos e objetivos para cada item das licenças. Em campo, o técnico passou a realizar os apontamentos de forma rápida, prática e precisa, pois as fichas digitais de inspeção foram organizadas de modo a otimizar o tempo de coleta das informações, sendo possível selecionar opções pré-definidas, optar por texto escrito ou gravado em áudio, como demonstrado na Figura 2 a seguir. Além disso, a descrição e a legenda das imagens também passaram a compor esses registros, facilitando ainda mais a elaboração dos relatórios finais.

Outra vantagem que se ganhou com a utilização do aplicativo foi o imediatismo. Ao finalizar e salvar o registro, estando o técnico conectado a uma rede de internet, os dados são transmitidos imediatamente para o sistema e, consequentemente, disponíveis para a visualização e consulta em tempo real. Os apontamentos integram, assim, um banco de dados coeso e organizado em planilha, como o da Figura 3, facilitando o acesso e o controle das informações e permitindo o cruzamento destas

Figura 2 - Exemplo de telas do aplicativo

em análises mais específicas e aprofundadas.

Com a observação do aprimoramento alcançado na fase de vistoria de campo, a equipe identificou a possibilidade de otimizar também a elaboração e a emissão dos relatórios enviados para o cliente mensalmente e, anualmente, para o órgão ambiental.

Figura 3 - Planilha gerada automaticamente a partir dos dados coletados em campo

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relato de experiência

Como as informações adquiridas com o aplicativo

campo quanto na elaboração e emissão de relatórios. Em

são armazenadas virtualmente, on-line e em planilhas,

um comparativo realizado entre o método tradicional de

foi desenvolvido um processo de automatização para que

trabalho e o atual, para mensurar o tempo efetivamente

elas fossem transmitidas do banco de dados diretamente

dispendido da coleta de dados até a emissão de um

para um relatório pré-formatado. Outra funcionalidade é a

relatório, verificou-se a economia de cinco horas

possibilidade de edição e validação dos dados pelos próprios

aproximadamente no total. Esse cálculo considerou

técnicos, de onde quer que estejam, por meio da versão web

uma rodovia com apenas 13 quilômetros de extensão,

do aplicativo, mantendo a base de dados coesa e facilmente

e é preciso salientar que em uma fase de curva de

disponível para os relatórios.

aprendizado na utilização da ferramenta pela equipe.

Atualmente, o sistema vem sendo testado, e um

O tempo adicional proporcionado pela nova

documento já foi emitido no novo formato e entregue ao

metodologia tem contribuído para o acompanhamento

cliente para aprovação.

ainda mais próximo da equipe nas obras em execução, monitorando o atendimento às condicionantes das

3. RESULTADOS PRELIMINARES

licenças, e na realização de estudos para novos licenciamentos. Além disso, tem permitido maior dedicação e integração com outros profissionais para

Já é possível perceber que a automatização aqui

o desenvolvimento de ferramentas e a melhoria de

descrita tem proporcionado melhoria na qualidade das

processos, adicionando diferenciais aos serviços prestados

informações e ganho de tempo, tanto nas atividades de

pela STE.

Figura 4 - Diagrama comparativo entre o antigo e o atual fluxo de trabalho

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