AVALIAÇÕES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUÍDOS COM...

7/21/2019 AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM DI

1/233

UNIVERSIDADE DE BRASLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE

RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM

DIFERENTES MATERIAIS

FRANCISCO HLIO CAITANO PESSOA

ORIENTADOR: JOS CAMAPUM DE CARVALHO, PhD

TESE DE DOUTORADO EM GEOTECNIA

PUBLICAO:G.TD78/2012

BRASLIA / DF: 31 JULHO/2012


2/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) ii

UNIVERSIDADE DE BRASLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

AVALIAES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE

RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUDOS COM

DIFERENTES MATERIAIS

FRANCISCO HLIO CAITANO PESSOA

TESE DE DOUTORADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIACIVIL E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASLIA COMO PARTE DOSREQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR.

APROVADA POR:

____________________________________________________________JOS CAMAPUM DE CARVALHO, PhD (UnB))(ORIENTADOR)

_________________________________________________________GREGRIO LUS SILVA ARAUJO, DSc (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)

____________________________________________________________LUIS FERNANDO MARTINS RIBEIRO, DSc (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)

____________________________________________________________LLIAN RIBEIRO DE REZENDE, DSc (UFG)(EXAMINADOR EXTERNO)

_____________________________________________________________JOEL CARLOS MOIZINHO, DSc (UFRR)(EXAMINADOR EXTERNO)

DATA: BRASLIA/DF, 31 DE JULHO DE 2012.


3/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) iii

FICHA CATALOGRFICA

PESSOA, FRANCISCO HELIO CAITANO

Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de Rodovias no Distrito Federal Construdos com

Diferentes Materiais.

xxiii, 210 p., 210 mm x 297 mm (ENC/FT/UnB, Doutor, Geotecnia, 2012)

Tese de Doutorado - Universidade de Braslia.Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental

1. Pavimentao 2. Avaliao Funcional

3. Avaliao Estrutural 4. Ensaios

I. ENC/FT/UnB II. Ttulo (srie)

REFERNCIA BIBLIOGRFICA

PESSOA, F.H.C.(2012). Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de Rodovias no

Distrito Federal Construdos com Diferentes Materiais. Tese de Doutorado, Publicao

G.DM-078/2012, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Braslia, Braslia, DF,

210 p.

CESSO DE DIREITOS

NOME DO AUTOR: Francisco Hlio Caitano Pessoa

TTULO DA TESE DE DOUTORADO: Avaliaes Funcional e Estrutural de Trechos de

Rodovias no Distrito Federal Construdos com Diferentes Materiais.

GRAU / ANO: Doutor / 2012

concedida Universidade de Braslia a permisso para reproduzir cpias desta tese dedoutorado e para emprestar ou vender tais cpias somente para propsitos acadmicos e

cientficos. O autor reserva outros direitos de publicao e nenhuma parte desta tese de doutorado

pode ser reproduzida sem a autorizao por escrito do autor.

________________________________________________

Francisco Hlio Caitano Pessoa

SHCES Quadra 909, Bloco E, Apartamento 201, Cruzeiro Novo.CEP 70655-095 - Braslia/DFBrasil.


4/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) iv

DEDICATRIA

A minha famlia (esposa, pais e irmos), por entender que os

momentos ausentes do convvio dedicados a esta pesquisa foram

necessrios. Especialmente, a minha filha Beatriz, imaginando um

futuro melhor para ela.


5/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) v

AGRADECIMENTOS

A Deus, pelo o dom da vida, pela misericrdia para comigo e pelo privilgio de ter chegado a

este momento (defesa da tese).

Ao professor Jos Camapum de Carvalho, pela orientao, pelos ensinamentos, pela ateno

dispensada, pela amizade e pelos conselhos.

A minha esposa Elisa, pelo companheirismo, pacincia e incentivo.

Aos meus pais, irmos, sobrinhos e sogros, pelo bom convvio familiar.

Ao Programa de Ps-graduao em Geotecnia, pelos conhecimentos transmitidos. Em

especial ao professor Lus Fernando, pela ateno e sensibilidade ao meu problema, naquele

momento decisrio de minha vida, quando do ingresso neste Programa de ps-graduao.

Ao prof. Andr, pela liderana que representa no Programa de Ps-graduao em Geotecnia e

reviso da parte de estatstica.

A secretria Aparecida (Cida), pela boa vontade em ajudar sempre que precisei de

informaes.

Ao IFRR e UnB, pela possibilidade de realizao deste trabalho.

Ao DER-DF e a todos os funcionrios do laboratrio, pelo apoio na realizao dos ensaios de

campo, sendo representados pelo tcnico Hamilton, que sempre atendeu com muita boa

vontade e coragem.

professora Llian Rezende, da UFG, pela boa vontade e disponibilidade de me enviar os

resultados dos seus ensaios sempre que solicitei e pelas sugestes dadas neste trabalho.

professora Edi, do laboratrio de Geoqumica da UnB, pelas as anlises mineralgicas

realizadas e pelas as respostas de algumas dvidas.

Ao senhor Artur, do Laboratrio de Engenharia Mecnica da UnB, pela presteza na confeco

e nas adaptaes dos equipamentos utilizados na pesquisa.

Aos meus grandes amigos Bernardo, Petrnio e Gislaine, pela boa convivncia e pelas as

ajudas sempre que precisei. Vocs sero inesquecveis.


6/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) vi

Aos colegas de doutorado Lus Abel, Josy, Lorena, Marcus Vinicius e Elmagno, pelos

momentos juntos e pela a boa convivncia ao longo destes anos.

Aos laboratoristas Tiago e Ricardo, pelo esforo na realizao de diversos ensaios.

A minha filha Beatriz, pela inspirao e o motivo de enfrentar essa ps-graduao, com o

objetivo de lhe proporcionar um futuro menos difcil.

Ao colega Lus Anselmo e ao prof. Welitom da Geofsica.

Ao amigo Martin, pelo apoio na minha chegada em Braslia e a amizade.

professora Cristiane, pela reviso desta tese.

Por fim, agradeo a todos aqueles que, por acaso, deixei de citar mais que, de alguma forma,

contriburam com esta pesquisa.

Meu muito obrigado!


7/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) vii

RESUMO

Os pavimentos rodovirios sofrem degradao com a passagem dos veculos e pela ao dosfatores climticos. Nesta pesquisa, fez-se avaliaes funcional e estrutural de dois trechos derodovias pertencentes malha viria do Distrito Federal. O Trecho 1 executado h cerca de 14anos, tem 440 m de extenso, subdividido em 7 (sete) subtrechos construdos com a camadade base de diferentes materiais e o subleito com uma parte em corte e outra, em aterro, orevestimento com tratamento superficial duplo com capa selante e com espessura de projetode 3cm. Neste trecho h acostamento e drenagem superficial parcial, ambos com deficincia.J o Trecho 2, executado h cerca de 12 anos, tem 260 m de extenso, subdividido em 3 (trs)subtrechos construdo com as camadas de sub-base e de base de diferentes materiais, osubleito de toda a extenso do trecho em aterro e o revestimento em concreto asfltico (CA)

e com espessura de projeto de 5 cm. Neste trecho h acostamento e drenagem superficial bemconservados e em boas condies. Realizou-se em laboratrio, ensaios de caracterizaofsica, qumica e mineralgica. No campo, executaram-se os ensaios de identificao dosdefeitos superficiais, de medio dos afundamentos das trilhas de rodas, de determinao daresistncia com o PANDA, de umidade e dos perfis longitudinais e transversais com GPR, dasdeflexes com a viga Benkelman. Ainda, a anlise estatstica descritiva e inferencial (anlisede varincia, os testes de comparao mltiplas de mdias e correlaes) dos dados delaboratrio e campo obtidos por Rezende (1999, 2003) e nesta pesquisa. As concluses desta

pesquisa mostram que importante conhecer as caractersticas fsicas, qumica e mineralgicados solos tropicais finos, tanto na fase de projeto, quanto na de execuo e fazer um estudocuidadoso da caracterizao e do comportamento mecnico dos solos tropicais compactados.

Tambm, entender o efeito dos parmetros metereolgicos atuantes na estrutura de pavimentoe avaliar a condio superficial e o desempenho do pavimento associados a estudos detrfego, de clima, s prprias condies estruturais da via e a existncia ou no de drenagemsuperficial e de acostamento. E ainda, compreender a necessidade de correlacionar osresultados dos ensaios de GPR e de PANDA com outros ensaios, tais como, de umidades e dedensidade, de medidas de deflexes, pois permitem caracterizar a estrutura de pavimento eainda fornecem informaes valiosas sobre a capacidade estrutural das camadas. Assim como,empregar a anlise estatstica inferencial para inferir hiptese sobre os parmetros delaboratrio e de campo. Bem como, entender que as correlaes entre as medidas de deflexesdeterminadas com a Viga Benkelman e o FWD no podem ser aplicadas de maneira geral,sendo recomendado apenas para os trechos executados com materiais semelhantes. Para os

trechos analisados na pesquisa, destaca-se que o Trecho 1 apresenta quase todos os tipos dedefeitos superficiais, com variado grau de severidade e todos os seus subtrechos j sofreramcorreo do revestimento, observou-se nesse trecho que as deflexes variaram com o tipo de

base e com a poca de medio, sendo maiores na estao chuvosa e ainda, os perfislongitudinais e transversais obtidos com o GPR mostram que o revestimento est bastantedeteriorado e a base apresenta espessura irregular, apontando para problemas de execuo. Jno Trecho 2 a superfcie de rolamento e a umidade encontram diferenciadas nos subtrechos,os valores das deflexes determinadas ao longo do perodo estudado variaram pouco emrelao ao ms ou ao ano de anlise e os resultados dos perfis obtidos com o GPR apontam,tambm, para irregularidade na camada de base.


8/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) viii

ABSTRACT

The passage of vehicles and the action of weather-related factors gradually degrade highway

surfaces. This research conducted structural and functional assessments of two stretches of

highway in the road network of the Federal District. Stretch 1 was built 14 years ago, is 440

meters long and divided into 7 (seven) sub-stretches each built on a base of different

materials. In part of the stretch the sub-base is in a cutting and in part it is on an

embankment. The pavement consists of a double application of a seal coat with a project-

specified thickness of 3 cm. The entire stretch is provided with a hard shoulder and a partial

system for surface water drainage, both deficient. Stretch 2 was constructed about 12 years

ago, is 260 meters long, divided into 3 sub-stretches with their bases and sub-bases made up

of a variety of materials. The entire sub-base is on an embankment and the pavement material

is asphaltic concrete 5 cm thick. The stretch is provided with a hard shoulder and a surfacewater drainage system, both in good condition. Laboratory testing determined physical,

chemical and mineralogical properties of the materials. In the field, testing identified surface

defects, the depth of ruts caused by traffic, resistance using a Panda penetrometer, humidity,

longitudinal and transverse GPR profiles, and Benkelman beam deflections. A statistical and

inferential analysis was made (variance analysis, multiple comparison of means and

correlations) of the data obtained by Rezende (1999, 2003) and those obtained by this

research. It was found that in both project and execution stages it is important to gain sound

knowledge of the physical chemical and mineralogical properties of fine tropical soils and to

conduct a careful study of their properties and mechanical behavior when compacted; as well

as to investigate the effects of meteorological factors the pavement is exposed to and to

evaluate the surface condition and performance of the pavement in the light of traffic studies,weather information and the structural conditions of the highway itself, including the

existence or non existence of surface water drainage systems and hard shoulders.

Furthermore, the results obtained from the GPR and Panda tests need to be correlated with

those of other tests such as humidity, density, and deflection measurements, in order to

characterize the structure of the pavement and provide precious information on the structural

capacity of the various courses. The use of inferential statistical analysis enables the

formulation of hypotheses concerning both field and laboratory parameters. It must be

understood that the FWD and Benkelman beam deflection measurements are only applicable

to stretches of roadway constructed with similar materials and cannot be generalized. In the

stretches analyzed in this research work, stretch 1 presented every kind of surface defect in

varying degrees of severity and all of the sub-stretches had had their pavements repaired atsome time. Deflections values varied according to the type of material composing the base

and to the time of year the measurements were made, with measurements being greater in the

rainy season. The transversal and longitudinal profiles obtained using GPR showed that the

paving surface is highly deteriorated and the road base shows variations in thickness

corresponding to problems present in the execution of the original works. In stretch 2, the

road surface and humidity values vary among the sub-stretches but deflection values

measured over the period of duration of the study varied vary little with the month or year of

analysis. The GPR profile results also indicate the existence of irregularities in the base layer.


9/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) ix

SUMRIO

Captulo Pgina

1- INTRODUO .................................................................................................................... 11.1- IMPORTNCIA DO TEMA .............................................................................................. 11.2- OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS.................................................................................... 5

1.2.1- OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 5

1.2.2- OBJETIVOS ESPECFICOS ........................................................................................... 5

1.2.3- JUSTIFICATIVA............................................................................................................. 6

1.3- ESCOPO DA TESE ............................................................................................................ 6

2- REVISO BIBLIOGRFICA............................................................................................ 82.1- AVALIAO DE PAVIMENTOS .................................................................................... 82.2- AVALIAO FUNCIONAL ........................................................................................... 10

2.2.1- DEFEITOS DE SUPERFCIE ....................................................................................... 12

2.3- AVALIAO ESTRUTURAL ........................................................................................ 16

2.4- RETROANLISE ............................................................................................................ 20

2.4.1- MTODOS ITERATIVOS ............................................................................................ 23

2.5- MATERIAIS UTILIZADOS PARA BASES EM PAVIMENTOS ................................. 25

2.5.1- BASES DE SOLO-BRITA ............................................................................................ 26

2.5.2- BASES DE EXPURGO ................................................................................................. 26

2.5.3- BASES DE SOLO FINO LATERTICO ....................................................................... 26

2.5.4- BASES DE SOLO-CAL ................................................................................................ 27

2.5.5- BASES COM O USO DE GEOSSINTTICOS............................................................ 28

2.6- NOES DE ANLISE DE VARINCIA .................................................................... 28

2.6.1- ANOVA - FATOR NICO ........................................................................................... 30

2.6.2- ANOVAFATOR DUPLO .......................................................................................... 33

2.6.3- TESTES DE COMPARAES MLTIPLAS DE MDIAS ...................................... 36

2.6.4- TESTE DE TUCKEY .................................................................................................... 36

2.6.5- TESTE DE SCHEFF ................................................................................................... 37

2.7- CARACTERIZAO DOS TRECHOS .......................................................................... 39

2.7.1- CARACTERSTICAS GEOLGICAS ......................................................................... 39

2.7.2- GRUPO CANASTRA .................................................................................................... 40

2.7.3- GRUPO PARANO ...................................................................................................... 40

2.7.4- CARACTERSTICAS GEOMORFOLGICAS .......................................................... 42

2.7.5- CARACTERSTICAS FSICAS ................................................................................... 43

2.7.6- CARACTERSTICAS QUMICAS .............................................................................. 44

2.7.7- CARACTERSTICAS MINERALGICAS ................................................................. 45

2.8- CONTAGEM DE TRFEGO .......................................................................................... 47


10/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) x

2.8.1- NMERO DE VECULOS DO DISTRITO FEDERAL .............................................. 51

3- MATERIAIS E MTODOS ............................................................................................. 533.1- INTRODUO ................................................................................................................ 533.2- CARACTERIZAO FSICA E TOPOGRFICA DOS TRECHOS ............................ 53

3.3- CONTAGEM VOLUMTRICA E CLASSIFICATRIA DO TRFEGO .................... 563.4- ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 56

3.4.1- ENSAIOS DE CARACTERIZAO FSICA ............................................................. 57

3.4.2- UMIDADE NATURAL ................................................................................................. 57

3.4.3- GRANULOMETRIA ..................................................................................................... 58

3.4.4- LIMITES DE ATTERBERG ......................................................................................... 58

3.4.5- SUCO ....................................................................................................................... 59

3.4.6- CARACTERIZAO QUMICA ................................................................................. 60

3.4.7- CARACTERIZAO MINERALGICA ................................................................... 60

3.4.8- ENSAIOS EM MODELO REDUZIDO ........................................................................ 60

3.4.9- ENSAIOS DE RESISTNCIA MECNICA ................................................................ 62

3.4.10- ENSAIO DE MDULO DE RESILINCIA E RESISTNCIA TRAO PORCOMPRESSO DIAMETRAL ............................................................................................... 63

3.5- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA DOS TRECHOS .......................................... 643.6- AVALIAO ESTRUTURAL DOS TRECHOS ............................................................ 64

3.6.1- PENETRMETRO DINMICO CNICO - PANDA ................................................. 65

3.6.2- GROUND PENETRATION RADARGPR ............................................................... 67

3.6.3- VIGA BENKELMAN .................................................................................................... 70

3.7- ANLISE ESTATSTICA ............................................................................................... 70

3.8- RETROANLISE DAS BACIAS DE DEFLEXO ....................................................... 71

4- APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS.............................. 734.1- ENSAIOS DE LABORATRIO ...................................................................................... 73

4.1.1- RESULTADOS DA CARACTERIZAO FSICA .................................................... 73

4.1.2- RESULTADOS DA CARACTERIZAO QUMICA ............................................... 75

4.1.3- RESULTADOS DA CARACTERIZAO MINERALGICA .................................. 81

4.1.4- RESULTADOS DA CARACTERIZAO DO COMPORTAMENTO MECNICO854.1.5- CURVA CARACTERSTICA ...................................................................................... 85

4.1.6- MDULO DE RESILINCIA ...................................................................................... 86

4.2- RESULTADOS DO MODELO REDUZIDO .................................................................. 87

4.3- DADOS METEREOLGICOS ........................................................................................ 88

4.4- CONTAGEM VOLUMTRICA E CLASSIFICATRIA DO TRFEGO .................... 91

4.5- ENSAIOS DE CAMPO NO TRECHO 1 ......................................................................... 96

4.5.1- PENETRMETRO DINMICO CNICOPANDA ................................................ 96

4.5.2- GROUND PENETRATING RADARGPR ............................................................... 99

4.5.3- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA .................................................................. 112


11/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xi

4.5.4- AFUNDAMENTOS DE TRILHAS DE RODAS ....................................................... 117

4.5.5- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DELABORATRIO DO TRECHO 1 ......................................................................................... 119

4.5.6- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO DO

TRECHO 1 ............................................................................................................................. 125

4.5.7- ENSAIOS DE PROVA DE CARGA SOBRE PLACA............................................... 125

4.5.8- ENSAIOS DE VIGA BENKELMAN ......................................................................... 129

4.5.9- INFLUNCIA DA TEMPERATURA NOS VALORES DAS DEFLEXESMEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ........................................................................... 143

4.5.10- CORRELAES ENTRE OS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE VIGABENKELMAN E FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER .............................................. 144

4.5.11- RETROANLISE ..................................................................................................... 150

4.6- ENSAIOS DE CAMPO TRECHO 2 .............................................................................. 152

4.6.1- PENETRMETRO DINMICO CNICOPANDA .............................................. 152

4.6.2- GROUND PENETRATING RADARGPR ............................................................. 155

4.6.3- AVALIAO FUNCIONAL OBJETIVA .................................................................. 160

4.6.4- AFUNDAMENTOS DE TRILHAS DE RODAS ....................................................... 163

4.6.5- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DELABORATRIO DO TRECHO 2 ......................................................................................... 165

4.6.6- ANLISE ESTATSTICA DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO DOTRECHO 2 ............................................................................................................................. 169

4.6.7- ENSAIOS DE PROVA DE CARGA SOBRE PLACA............................................... 169

4.6.8- ENSAIOS DE VIGA BENKELMAN ......................................................................... 170

4.6.9- INFLUNCIA DA TEMPERATURA NOS VALORES DAS DEFLEXESMEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ........................................................................... 175

4.6.10- CORRELAES ENTRE OS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE VIGABENKELMAN E FALLING WEIGHT DEFLECTOMETER .............................................. 176

4.6.11- RETROANLISE ..................................................................................................... 182

5- CONCLUSES ................................................................................................................ 1865.1- CONCLUSES GERAIS ............................................................................................... 186

5.2- CONCLUSES ESPECFICAS ..................................................................................... 1885.2.1- TRECHO 1 ................................................................................................................... 188

5.2.2- TRECHO 2 ................................................................................................................... 189

5.3- SUGESTES PARA PESQUISAS FUTURAS ............................................................. 190

6- REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................... 192


12/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xii

LISTA DE TABELAS

Tabela Pgina

Tabela 2.1Categorias de defeitos gerais em pavimentos (DNIT, 1998). ............................. 12Tabela 2.2Resumo das causa e tipos de deformao permanentes (DNIT, 1998). .............. 13

Tabela 2.3Tipos e classes de defeitos superficiais em revestimentos asflticos flexveis(DNIT, 1998). ........................................................................................................................... 14

Tabela 2.4Codificao e classificao dos defeitos (DNIT 005/2003-TER). ...................... 15

Tabela 2.5Limites dos ndices de classificao dos pavimentos. ......................................... 16

Tabela 2.6Disposio de dados para ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). ....... 31

Tabela 2.7Resumo da ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). .............................. 32

Tabela 2.8Disposio de dados para ANOVA fator duplo (Guerra & Donaire, 1986)........ 34

Tabela 2.9Resumo da ANOVA - fator duplo sem repetio (Guerra & Donaire, 1986). .... 35

Tabela 2.10Resumo da ANOVA - fator duplo com repetio (Guerra & Donaire, 1986)... 35

Tabela 2.11Caractersticas gerais dos trechos (modificado Rezende, 2003). ...................... 44

Tabela 2.12Fatores de Equivalncias (Figueiredo & Costa,2001). ..................................... 48

Tabela 2.13Equaes para projeo do trfego futuro (DNIT, 2010). ................................. 51

Tabela 3.1Caractersticas gerais dos trechos. ....................................................................... 54

Tabela 3.2Estacas de coleta de umidade. ............................................................................. 57

Tabela 3.3Localizao dos furos realizados no revestimento no Trecho 2. ......................... 62

Tabela 3.4Anos de realizao de avaliao superficial. ....................................................... 64

Tabela 3.5Tipos de ensaios de avaliao estrutural e meses que ocorreram medies. ....... 65

Tabela 3.6Equipamentos e parmetros utilizados em campo. .............................................. 65

Tabela 3.7Identificao dos ensaios PANDA nos Trechos 1 e 2. ........................................ 67

Tabela 3.8 Tolerncias entre as deflexes medidas e retroanalisadas (Fernandes & Trichs,2000). ........................................................................................................................................ 71

Tabela 3.9Parmetros utilizados nas retroanlises. .............................................................. 72Tabela 4.1Resultados dos ensaios de caracterizao fsica (Rezende, 2003)....................... 73

Tabela 4.2Resultados dos ensaios de caracterizao fsica. ................................................. 74

Tabela 4.3Caracterizao qumica do solo natural e do solo-cal do Trecho 1. .................... 76

Tabela 4.4Caracterizao qumica do solo natural e do solo-cal do Trecho 2. .................... 78

Tabela 4.5Intensidade dos picos dos principais minerais presentes nas amostras analisadas................................................................................................................................................... 81

Tabela 4.6Anos e meses em que ocorreram medies de deflexes. ................................... 89

Tabela 4.7Contagem classificatria mdia de trfego/faixa (fevereiro/2010). .................... 91Tabela 4.8Contagem classificatria mdia de trfego/faixa no Trecho 2 (abril/2011). ....... 91


13/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xiii

Tabela 4.9Contagem classificatria mdia de trfego/dia para o Trecho 2 (DF-440,abril/2011). ............................................................................................................................... 92

Tabela 4.10Volume Dirio Mdio. ....................................................................................... 93

Tabela 4.11Conceitos da avaliao dos subtrechos do Trecho 1. ...................................... 113

Tabela 4.12ndices de avaliao dos subtrechos do Trecho 1. ........................................... 114

Tabela 4.13Resumo dos parmetros do subleito e da base com o frasco de areia. ............ 120

Tabela 4.14Resumo da ANOVA fator nico - diversos parmetros (Rezende, 1999). ..... 120

Tabela 4.15Peso especfico pelo densmetro nuclear para a base (Rezende, 1999). .......... 121

Tabela 4.16Resumo ANOVA fator duplo com repetio - peso especfico aparente seco. 122

Tabela 4.17Diferena de mdia dos pesos especficos. ...................................................... 122

Tabela 4.18Valores do CBR in situ (Rezende, 1999)..................................................... 124

Tabela 4.19Resumo da ANOVA fator duplo com repetio do CBR in situ................. 124

Tabela 4.20Diferena de mdia dos CBRs in situ.......................................................... 124

Tabela 4.21Deslocamento medido com prova de carga sobre placa (Rezende, 2003). ..... 126

Tabela 4.22Deslocamento no revestimento medido nas bases (Rezende, 2003). .............. 126

Tabela 4.23Resultado da ANOVA fator duplo sem repetio. .......................................... 127

Tabela 4.24Diferenas de mdias. ...................................................................................... 127

Tabela 4.25Resumo da ANOVA fator nico - deflexes mximas. .................................. 133

Tabela 4.26Resumo das diferenas de mdias para as deflexes mximas. ...................... 134

Tabela 4.27Srie histrica das deflexes mximas mdias (Rezende, 2003 - modificada)................................................................................................................................................. 136

Tabela 4.28Resumo da ANOVA fator duplo sem repetio. ............................................ 136

Tabela 4.29Diferena de mdias das deflexes quanto ao tipo de base. ............................ 136

Tabela 4.30Diferena de mdias das deflexes quanto ao ms de medio. ..................... 138

Tabela 4.31Bacias mdias de deflexes para o Trecho 1 (outubro/2000). ......................... 147

Tabela 4.32Resultado da ANOVA (outubro/2000). .......................................................... 147

Tabela 4.33Bacias mdias medidas em agosto/2001. ........................................................ 148

Tabela 4.34Resultado da ANOVA para as bacias mdias (agosto/2001). ......................... 148

Tabela 4.35Resumo dos parmetros retroanalisados do Trecho 1. .................................... 152

Tabela 4.36Conceitos da avaliao dos subtrechos. ........................................................... 161

Tabela 4.37ndices de avaliao dos subtrechos. ............................................................... 162

Tabela 4.38Resumo dos resultados obtidos com o Frasco de Areia (Rezende, 1999). ...... 165

Tabela 4.39Resumo da ANOVA fator duplo com repetio. ............................................. 165

Tabela 4.40Diferena de mdias das umidades. ................................................................. 166

Tabela 4.41Resultados dos pesos especficos com o Densmetro Nuclear. ....................... 166Tabela 4.42Resultado da ANOVA fator duplo com repetio - pesos especficos. ........... 167


14/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xiv

Tabela 4.43Diferena de mdias dos pesos especficos. .................................................... 167

Tabela 4.44Resultados dos ensaios de carga sobre placa (Rezende, 2003). ...................... 169

Tabela 4.45Resumo da ANOVA fator nico - revestimento. ............................................ 172

Tabela 4.46Diferenas de mdias para o revestimento. ..................................................... 173

Tabela 4.47Bacias mdias de deflexo no subtrecho de solo-cal. ...................................... 174

Tabela 4.48Bacias mdias de deflexo no subtrecho de solo fino sem retrao. ............... 174

Tabela 4.49Bacias mdias de deflexo do subtrecho em solo fino com retrao. ............. 174

Tabela 4.50Bacias mdia do Trecho Experimental 2 (agosto/2001). ................................. 177

Tabela 4.51Resultado da ANOVA (agosto/2001). ............................................................. 178

Tabela 4.52Resumo dos parmetros retroanalisados do Trecho 2. .................................... 184


15/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xv

LISTA DE FIGURAS

Figura Pgina

Figura 1.1Srie histrica da avaliao dos pavimentos nas rodovias federais (CNT, 2011). 2Figura 1.2Srie histrica da avaliao do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT,2011). .......................................................................................................................................... 3

Figura 1.3Valor da Serventia Atual (VSA) das rodovias distritais (Fernandes, 2011). ......... 3

Figura 2.1Variao da serventia com o trfego ou com o tempo decorrido de utilizao davia (Bernucci et al., 2008). ....................................................................................................... 11

Figura 2.2(a)Tenses verticais gerada na estrutura de pavimento (b) e Bacias de deflexo depavimento flexvel e rgido (Balbo, 1997). .............................................................................. 17

Figura 2.3Esquema dos dados necessrios para fazer uma retroanlise de pavimento(Bernucci et al., 2008). ............................................................................................................. 21

Figura 2.4Ocorrncia de solos de comportamento latertico no territrio brasileiro (Villibor,2002). ........................................................................................................................................ 27

Figura 2.5Regio de aceitao para ANOVA fator nico (Guerra & Donaire, 1986). ........ 31

Figura 2.6Regio de aceitao para ANOVA fator duplo (Guerra & Donaire, 1986). ........ 34

Figura 2.7Viso geologia da rea de estudo (Silva & Campos, 1998). ................................ 41

Figura 2.8Conformao topogrfica da rodovia DF-205 Oeste (Trecho 1). ........................ 42

Figura 2.9Localizao dos Trechos (Rezende, 2003). ......................................................... 43

Figura 3.1Planta de situao do Trecho 1: Rodovia DF-205 Oeste. .................................... 53

Figura 3.2Perfil longitudinal da Rodovia DF-205 Oeste. .................................................... 53

Figura 3.3Planta de situao do Trecho 2: Rodovia DF-441. .............................................. 54

Figura 3.4Perfil longitudinal da Rodovia DF-441. ............................................................... 54

Figura 3.5Subtrechos do Trecho 1 (Rezende, 2003). ........................................................... 55

Figura 3.6Subtrechos do Trecho 2 (Rezende, 2003). .......................................................... 55

Figura 3.7Estrutura do pavimento do Trecho 1 (Rezende, 2003). ....................................... 55

Figura 3.8Estrutura do pavimento do Trecho 2 (Rezende, 2003). ....................................... 55Figura 3.9Posicionamento do geossinttico nos subtrechos 5, 6 e 7 (Rezende, 2003). ....... 56

Figura 3.10Coleta de umidade natural nas camadas de pavimento (Trecho 2). ................... 57

Figura 3.11Granulmetro e acessrios. ................................................................................ 58

Figura 3.12Procedimento de compactao do solo. ............................................................. 61

Figura 3.13Instrumentao de medidas das deformaes. ................................................... 62

Figura 3.14Ensaio de Mdulo de Resilincia no CBUQ (Trecho 2)..................................... 63

Figura 3.15Equipamentode Ensaio de Resistncia Trao no CBUQ (Trecho 2). ............ 64

Figura 3.16Equipamento PANDA (Batista, 2011). .............................................................. 66


16/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xvi

Figura 3.17Ensaio de PANDA no Trecho 2. ........................................................................ 66

Figura 4.1Comparao das curvas granulomtricas do solo-brita e do expurgo com a ES-303 (1997) - DNIT. .................................................................................................................. 74

Figura 4.2Comparao das curvas granulomtricas do solo-brita e do expurgo com a ET

(2006) - DER/SP. ..................................................................................................................... 75Figura 4.3Anlises qumicas no Trecho 1: a) solo fino; b) solo-cal; c) solo finoxsolo-cal.77

Figura 4.4Anlises qumicas no Trecho 2: a) solos finos; b) solo-cal e c) solo finoxsolo-cal. ............................................................................................................................................ 79

Figura 4.5Anlises qumicas no Trecho 2: a) solos finos; b) solos finosxsolo-cal. ........... 80

Figura 4.6Difratograma do subleito do Trecho 1. ................................................................ 83

Figura 4.7Difratograma da base do Trecho 1. ...................................................................... 83

Figura 4.8Difratograma da base de solo-cal 6 % do Trecho 2. ............................................ 84

Figura 4.9Difratograma da sub-base de solo-cal 3 % do Trecho 2. ..................................... 84Figura 4.10Difratograma do subleito do Trecho 2. .............................................................. 85

Figura 4.11Curva caracterstica do solo compactado (a) pFxw e (b) expFxw. ................ 86

Figura 4.12Resultados do ensaio do mdulo de resilincia para o CBUQ do Trecho 2. ..... 86

Figura 4.13Resultados do ensaio de resistncia trao. ..................................................... 87

Figura 4.14Deslocamento do solo compactado sem e com GS. .......................................... 88

Figura 4.15Dados meteorolgicos mdios (a) pluviometria, (b) umidade relativa e (c)temperatura. .............................................................................................................................. 90

Figura 4.16Resultados da contagem: a) Nmero de veculos leves e b) nmero de veculospesados. .................................................................................................................................... 93

Figura 4.17Trecho 1: (a) Linear (b) Exponencial. ................................................................ 94

Figura 4.18Trecho 1: (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 94

Figura 4.19Trecho 2: (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 94

Figura 4.20Trecho 2 : (a) Linear (b) Exponencial. ............................................................... 95

Figura 4.21Frota de veculos do DF: (a) Evoluo da frota (b) crescimento anual (c)veculos pesados. ...................................................................................................................... 96

Figura 4.22Perfis dos subtrechos de expurgo e solo fino (a) e (b) resistncias (c) e (d)umidades naturais. .................................................................................................................... 97

Figura 4.23Perfis de resistncias dos subtrechos (a) solo-cal (b) GS (c) GI (d) GE. ........... 98

Figura 4.24Perfis a) umidades dos subtrechos de solo-cal, GS, GI e GE b) resistncia dosolo-brita. .................................................................................................................................. 98

Figura 4.25Perfil longitudinal do subtrecho de solo-brita - faixa direita. ............................. 99

Figura 4.26Perfil longitudinal do subtrecho de solo-brita - faixa esquerda. ......................... 99

Figura 4.27Subtrecho de solo-brita: comparao de perfis radargrama e resistncia. ....... 100

Figura 4.28Subtrecho de solo-brita: comparao de perfis radargrama e resistncia. ....... 101Figura 4.29Perfil longitudinal do subtrecho de expurgo - faixa direita. ............................. 101


17/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xvii

Figura 4.30Perfil transversal do subtrecho de expurgo estaca. .......................................... 102

Figura 4.31Subtrecho de expurgo: comparao de perfis radargrama, resistncia e umidade................................................................................................................................................. 103

Figura 4.32Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino - faixa direita. ........................... 103

Figura 4.33Perfil transversal do subtrecho de solo fino. .................................................... 104

Figura 4.34Subtrecho de solo fino: comparao de perfis radargrama, resistncia eumidade. ................................................................................................................................. 105

Figura 4.35Perfil longitudinal do subtrecho de solo-cal - faixa direita. .............................. 106

Figura 4.36Perfil transversal do subtrecho de solo-cal. ..................................................... 106

Figura 4.37Subtrecho de solo-cal: comparao de perfis radargrama e resistncia. .......... 107

Figura 4.38Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil superior - faixa direita. .......... 108

Figura 4.39Perfil transversal do subtrecho com geotxtil superior - faixa direita. ............ 108

Figura 4.40Subtrecho com geotxtil superior: comparao de perfis radargrama, resistncia................................................................................................................................................. 109

Figura 4.41Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil inferior - faixa direita. ........... 110

Figura 4.42Subtrecho com geotxtil inferior: comparao de perfis radargrama, resistncia................................................................................................................................................. 110

Figura 4.43Perfil longitudinal do subtrecho com geotxtil envelopando - faixa direita. .. 111

Figura 4.44Perfil transversal do subtrecho com geotxtil envelopando. ........................... 111

Figura 4.45Subtrecho com geotxtil envelopando: comparao de perfis radargrama,

resistncia e umidade. ............................................................................................................. 112Figura 4.46Efeito da sazonalidade na avaliao funcional dos defeitos superficiais. ........ 115

Figura 4.47Vista geral do acostamento da via. .................................................................. 117

Figura 4.48Vista geral da drenagem da via. ....................................................................... 117

Figura 4.49Perfil das medidas de trilhas de roda interna. .................................................. 118

Figura 4.50Perfil das medidas de trilhas de roda externa. .................................................. 119

Figura 4.51Peso especfico aparente seco e umidades de campo e de laboratrio. ........... 123

Figura 4.52Massa especfica aparente seca mxima versusumidade. ............................... 123

Figura 4.53Comparao de parmetros: (a) CBR e (b) umidades. .................................... 125

Figura 4.54Deslocamentoxms. ....................................................................................... 127

Figura 4.55Deslocamentoxtipo de base. ........................................................................... 128

Figura 4.56Deslocamento diferentes no revestimento. ...................................................... 128

Figura 4.57Correlaes entre os deslocamentos medidos com placas diferentes. ............. 129

Figura 4.58Medidas de deflexo realizadas em agosto de 1998 (Rezende, 1999). ............ 130

Figura 4.59Parmetros x estacas: (a) peso especfico seco, (b) umidades e (c) umidades emoutubro/2011. ......................................................................................................................... 130

Figura 4.60Srie de medidas de deflexo (Rezende, 2003 - modificada). ......................... 131


18/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xviii

Figura 4.61Srie limitada de medidas de deflexo (Rezende, 2003 - modificada). ........... 131

Figura 4.62Medidas de deflexo nos anos de 2000 e 2010. ............................................... 132

Figura 4.63Medidas de deflexo nos anos de 1998 e 2008. ............................................... 132

Figura 4.64Medidas de deflexo nos meses de outubro dos anos: 2000, 2001 e 2008. ..... 133

Figura 4.65Medidas de deflexo nos anos de 1998, 1999 e 2002 (Rezende, 2003). ......... 133

Figura 4.66Deflexes diferentes nos anos de 2010 e 2011. ............................................... 134

Figura 4.67Deflexes diferentes nos anos de 1998, 2001, 2002, 2008 a 2010. ................. 135

Figura 4.68Deflexes diferentes nos anos de 1999 a 2002. ............................................... 135

Figura 4.69Deflexes mximas mdias diferentes. ............................................................ 137

Figura 4.70Deflexes mdias diferentes ao longo do perodo. .......................................... 137

Figura 4.71Deflexes mdias diferentes quanto ao tipo de base. ...................................... 138

Figura 4.72Deflexes mdias diferentes quanto ao ms. ................................................... 139Figura 4.73Deflexes mdias diferentes para os solos sem e com geotxtil quanto ao ms................................................................................................................................................. 139

Figura 4.74Comparao entre as deflexes mximas a) solo-cal x solo-geotxtl; b) solo finox solo cal; c) solo fino x solo geotxtil; d) deflexes a 100 cm do solo fino x solo-geoxtil; e)solo-brita x solo-cal; f) expurgo x solo fino. .......................................................................... 140

Figura 4.75Deflexes mdias diferentes para os solos sem e com geotxtil quanto ao ano................................................................................................................................................. 141

Figura 4.76Deflexes mximasxtempo de execuo. ...................................................... 142

Figura 4.77Deflexes na faixa da esquerda (maro/2010). ................................................ 144

Figura 4.78Deflexes na faixa da direita (maro/2010). .................................................... 144

Figura 4.79Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo-brita; b) expurgo. .... 145

Figura 4.80Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo fino; b) solo-cal. ...... 146

Figura 4.81Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo fino com goetxtilsuperior; b) solo fino com goetxtil inferior. ......................................................................... 146

Figura 4.82Correlao entre as bacias de deflexes mdias do solo fino com geotxtilenvelopado. ............................................................................................................................. 146

Figura 4.83Trecho 1, solo-brita, expurgo, solo fino e solo-cal: a) 2000; b) 2001. ............. 149

Figura 4.84Similaridade entre os ensaios com viga e FWD e as fases do ensaio deadensamento. .......................................................................................................................... 150

Figura 4.85Comparao entre as bacias de diversos subtrechos. ..................................... 151

Figura 4.86Bacias do subtrecho de solo fino com geotxtil envelopado. .......................... 151

Figura 4.87Perfis do subtrecho de solo-cal (a) resistncia (b) umidade. ........................... 152

Figura 4.88Perfis do subtrecho de solo fino sem retrao (a) resistncia (b) umidade. ..... 153

Figura 4.89Perfis do subtrecho de solo fino com retrao (a) resistncia (b) umidade. .... 153

Figura 4.90Perfis mdios de resistncias: (a) bases e (b) sub-bases. ................................. 154


19/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xix

Figura 4.91Perfil longitudinal do subtrecho de solo-cal. ................................................... 155

Figura 4.92Perfil transversal do subtrecho de solo-cal. ..................................................... 156

Figura 4.93Subtrecho de solo-cal: comparao de perfis radargrama, resistncia e umidade................................................................................................................................................. 156

Figura 4.94Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................. 157

Figura 4.95Perfil transversal do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................... 157

Figura 4.96Subtrecho de solo fino sem retrao: comparao de perfis radargrama,resistncia e umidade. ............................................................................................................. 158

Figura 4.97Perfil longitudinal do subtrecho de solo fino com retrao. ............................ 159

Figura 4.98Perfil transversal do subtrecho de solo fino com retrao. .............................. 159

Figura 4.99Subtrecho de solo fino com retrao: comparao de perfis radargrama,resistncia e umidade. ............................................................................................................. 160

Figura 4.100Efeito da sazonalidade na avaliao funcional dos defeitos superficiais. ...... 163Figura 4.101Drenagem e acostamento. .............................................................................. 163

Figura 4.102Perfil das medidas de trilhas de roda interna. ................................................ 164

Figura 4.103Perfil das medidas de trilhas de roda externa. ................................................ 164

Figura 4.104Peso especfico aparente seco e umidades de campo e de laboratrio. ......... 168

Figura 4.105Peso especfico aparente seco versusumidades de campo e de laboratrio. . 168

Figura 4.106Recalquesxumidades dos subleitos, sub-base e bases. ................................. 169

Figura 4.107Medidas de deflexo nas camadas de subleito, de sub-base e de base. ......... 170

Figura 4.108Parmetros x estacas: (a) peso especfico seco, (b) umidades e (c) umidadesem outubro/2011..................................................................................................................... 171

Figura 4.109Medidas de deflexo no revestimento ao longo do perodo de anlise. ......... 172



Figura 4.112Evoluo das deflexes ao longo do perodo de anlise. ............................... 175

Figura 4.113Deflexes na faixa da esquerda (maro/2010). .............................................. 176

Figura 4.114

Deflexes na faixa da direita (maro/2010). .................................................. 176

Figura 4.115Correlao entre as bacias de deflexes mdias: a) solo-cal; b) solo fino semretrao; c) solo fino com retrao. ........................................................................................ 177

Figura 4.116Deflexes mximas medidas com o FWD e a VB. ........................................ 178

Figura 4.117Deflexes medidas a 20 e 25 com o FWD e a VB. ........................................ 178

Figura 4.118Correlao entre as bacias de deflexes. ........................................................ 179

Figura 4.119Correlao entre os subtrechos trechos. ......................................................... 179

Figura 4.120Correlao entre resultados de Rezende (2003)x equaes do DNIT. .......... 182

Figura 4.121Bacias do subtrecho de solo-cal. .................................................................... 182Figura 4.122Bacias do subtrecho de solo fino sem retrao. ............................................. 183


20/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xx

Figura 4.123Bacias do subtrecho de solo fino com retrao. ............................................. 183

Figura 4.124Comparao entre bacias dos subtrechos de solo fino sem e com retrao. .. 184


21/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxi

LISTA DE ABREVIAES, NOMENCLATURAS E SMBOLOS

ABNT Associao Brasileira de Normas TcnicasANOVA Anlise de Varincia

ASTM American Society for Testing MaterialsCP Corpo - de - ProvaCNT Confederao Nacional dos TransportesCBUQ Concreto Betuminoso Usinado a QuenteCEFTRU Centro de Formao de Recursos em TransportesCODEPLAN Companhia de Desenvolvimento do Planalto CentralCTC Capacidade de Troca CatinicaDER Departamento de Estradas de RodagemDF Distrito FederalDNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

EM Emisso eletromagnticaET Especificao TcnicaES Especificao de ServioEXP ExpurgoFC Fenda ClasseFC-1 Fenda Classe Tipo 1FC-2 Fenda Classe Tipo 2FI FissuraFWD Falling Weight Deflectometer

GE Geotxtil EnvelopadoGI Geotxtil InferiorGE Geotxtil SuperiorGPR Ground Penetrating RadarHo Hiptese NulaH1 Hiptese AlternativaICCD Internacional Centre for Diffraction DataIPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So PauloIGG ndice de Gravidade GlobalIGI ndice de Gravidade Individual

IP Instruo de ProjetoISC Indice de Suporte CaliforniaLA Latertico AreiasLA Latertico ArenosoLG Latertico ArgilosoLVDT Linear Variable Differential TransducerLVC Levantamento Visual ContnuoME Mtodo de EnsaioMCT Miniatura Compactado TropicalMQ Mdia dos QuadradosPRO Procedimento


22/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxii

PSI ndice de Serventia AtualQMR Quadrado Mdio do ResduoQAV Quadro de Anlise de VarinciaSAFL Solo Arenoso Fino LaterticoSB Solo-BritaSC Solo-CalSF Solo FinoSFSR Solo Fino Sem RetraoSFCR Solo Fino Com RetraoSENAT Servio Nacional de Aprendizagem em TransportesTER TerminologiaTSD Tratamento Superficial DuploUTM Unidades de Trfego MistoUCP Unidades de Carro de Passeio

VDM Volume Mdio DirioVSA Valor da Serventia AtualC ConstanteD0 Deflexo MximaD15 Deformao a 15 cm do ponto de aplicaoD25 Deflexo a 25cm do ponto de aplicaoD30 Deformao a 30 cm do ponto de aplicaoD45 Deformao a 45 cm do ponto de aplicaoD50 Deflexo a 50cm do ponto de aplicaoDFWD Deflexo caracterstica obtida por viga FWD

DVB Deflexo caracterstica obtida por viga VBD Deflexo mdia dos valores do trecho

D DeflexoF Fator de FisherFcal Fator de Fisher calculadoFcrit Fator crticoFtab Fator tabeladoF cal Fator calculado entre ColunasF cal Fator calculado entre Linhas

F cal Fator calculado de Interaogl Grau de liberdadek Nmero de colunaskv Quilo-voltM Mdulo de resilienciamA Mili-amperen Nmero total de elementos

pH Potencial hidrogeinicop Nmero de anosP Perodo de projeto

q Amplitude studentizada


23/233

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) xxiii

R Coeficiente de correlao estatsticar Nmero de elementos da amostrat Taxa de crescimento anual do trfegoVo Volume inicialVt Volume total de veculosw UmidadewL Limite de liquidezwP Limite de plasticidadeXij Elemento observado da amostra Nvel de significnciai Efeito especfico devido colunai Efeito especfico devido linha Diferena minma significanteij Efeito aleatrio devido a causas especficas

Desvio-padro Coeficiente de Poisson Mdia estatstica


24/233

Universidade de BrasliaDepartamento de Engenharia Civil / FTPrograma de Ps-Graduao em Geotecnia

Tese de Doutorado (G.TD078/2012) 1

1-INTRODUO

Neste trabalho, por meio de ensaios de campo e de laboratrio, avalia-se funcional e

estruturalmente, dois trechos experimentais de rodovias pertencentes malha viria do

Distrito Federal (DF), construdas h cerca de 12 anos.

1.1-IMPORTNCIA DO TEMA

Devido ao rpido crescimento da frota de veculos, principalmente em pases em

desenvolvimento, crescente a necessidade de manuteno ou reabilitao das rodovias, pois,

muitas vezes, elas passam a suportar um trfego no previsto em seu projeto inicial. Para

agravar a situao, geralmente no so adotadas polticas de manuteno preventiva. Essas

polticas possibilitam a efetivao de medidas adequadas conservao dos pavimentos e

tambm o suprimento dos recursos necessrios restaurao desses pavimentos.

Os termos degradao, dano e deteriorao so utilizados para descrever o processo de perda

de qualidade funcional ou estrutural dos pavimentos rodovirios. Balbo (2007) comenta ainda

no existir um consenso no meio acadmico quanto aos modos ou mecanismos de ruptura ou

de densificao. Estes mecanismos podem ocorrer devido s diferentes condies climticas,

morfolgicas, geolgicas e pedolgicas, e tambm, devido aos limites das cargas para osdiferentes veculos comerciais e utilizao de materiais peculiares de cada regio.

A Confederao Nacional dos Transportes (CNT), o Servio Social do Transporte (SEST) e o

Servio Nacional de Aprendizagem em Transportes (SENAT) realizaram pesquisas nas

rodovias federais pavimentadas brasileiras entre 1997 e 2011 objetivando avaliar, dentre

outros quesitos, a condio de trafegabilidade, quanto aos aspectos do pavimento, da

sinalizao e da geometria. AFigura 1.1 mostra a srie histrica da condio do pavimento

das rodovias federais. Pode-se observar que, em geral, ocorreu uma melhora na avaliao do

pavimento ao longo do perodo analisado, pois os conceitos ruim e pssimo diminuram,

principalmente, nos ltimos anos.


25/233



Figura 1.1Srie histrica da avaliao dos pavimentos nas rodovias federais (CNT, 2011).

A Figura 1.2 mostra a srie histrica e a evoluo do conceito do pavimento nas rodovias

federais que cortam o Distrito Federal. Observa-se naFigura 1.2Srie histrica da avaliao

do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT, 2011). que a soma dos conceitos timo e bom

superior a 70% e no se constata o conceito pssimo em nenhum ano de realizao da

pesquisa. E ainda, nos ltimos anos da pesquisa ocorreu melhorias na pavimentao das vias,

visto que os conceitos ruim e pssimo diminuram.

0

10

20

30

4050

60

70

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2009 2010 2011

%

conceito

Anos

timo Bom Regular Ruim Pssimo


26/233



Figura 1.2Srie histrica da avaliao do pavimento nas rodovias federaisDF (CNT,

2011).

Balbo (2007) comenta que a perda de serventia est associada aos processos de degradao

estrutural dos pavimentos, os quais ocorrem de maneira progressiva em funo da infiltrao

de gua, bombeamento dos finos, perda de resistncia, desenvolvimento de fissuras,

degradao do revestimento asfltico, perda de material ou deformao plstica excessiva.

Fernandes (2011) realizou estudo de avaliao subjetiva em 11 trechos de rodovias

pavimentada pertencentes a malha viria distrital, sob jurisdio do Departamento de Estrada

de Rodagem do Distrito Federal (DER-DF). As concluses de seu estudo so mostradas na

Figura 1.3. Observa-se que a soma dos conceitos timo e bom superior a 75% das vias

pesquisadas, revelando, ainda, que o conceito pssimo no foi atribudo s rodovias.

Figura 1.3Valor da Serventia Atual (VSA) das rodovias distritais (Fernandes, 2011).

Fazendo-se uma anlise conjunta das duas pesquisas, CNT-SEST-SENAT (2011) e Fernandes

(2011), constata-se que suas avaliaes encontraram os mesmos resultados quanto

conservao das vias que compem a malha viria do Distrito Federal. Portanto, pode-se

ento inferir que as vias que cortam o Distrito Federal esto em boas condies de

trafegabilidade, quanto superfcie pavimentada.


27/233



Os defeitos superficiais apresentam-se em todos os tipos de revestimentos, seja nos

construdos com materiais tradicionais, seja nos construdos com materiais no convencionais.

Os trechos de rodovias estudados nesta pesquisa foram construdos com a camada de base de

diferentes materiais: tradicionais (solo-cal, solo fino e solo-brita) e no convencionais

(expurgo de pedreiras e a interposio de geotxtil entre camadas).

A busca por materiais alternativos para uso na construo de estruturas de pavimentos

rodovirios justifica-se pela escassez de materiais que satisfaam s normas dos rgos

rodovirios e pelas restries ambientais explorao de novas reas de emprstimo. Estas

constataes abrem um amplo campo para a pesquisa de materiais no convencionais

ambientalmente corretos, de custo otimizado para a construo de pavimentos rodovirios.

Dentre muitas solues tecnolgicas, a utilizao de aditivos qumicos, a aplicao de

resduos industriais e a modificao da composio granulomtrica de materiais naturais para

melhorar suas caractersticas geotcnicas so algumas das opes disponveis aos

pesquisadores, tendo em vista proposio de alternativas de construo rodoviria em muitas

regies brasileiras, principalmente em regies cujo solo no tem o comportamento mecnico

apropriado. Tais procedimentos possibilitam a retirada e o emprego dos resduos industriais,

muitas vezes poluentes, do meio ambiente, confinando-os sob condies controladas nasestruturas de pavimento. evidente que, no tocante a esse aspecto, faz-se necessrio avaliar

os riscos que a eventual mistura desses produtos aos solos e agregados naturais poder causar

ao meio ambiente.

Segundo Carvalho & Szabo (2000), transformar solos em materiais de construo rodoviria

de baixo custo com a incorporao de algum agente estabilizante um grande desafio.

Diversos produtos j foram testados: cal, cimento, betume, manta de polister, brita, expurgo

de pedreiras e outros, porm nenhuma alternativa se mostrou definitiva e nem poderia ser,

pois cada caso apresenta sua particularidade.

Viera (2002) realizou avaliaes funcional e estrutural na pista experimental da Universidade

Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e observou os efeitos da temperatura e da carga por

eixos do simulador no aumento da deformabilidade do revestimento. Verificou, tambm, a

eficincia do geotxtil na reduo da reflexo das trincas e na fluncia do revestimento

asfltico.


28/233



A velocidade da deteriorao varia em funo de diversos fatores, tais como, as condies

ambientais, a capacidade de suporte, a qualidade dos materiais utilizados e dos processos

construtivos, o volume de trfego e a carga por eixo.

A avaliao e o diagnstico dos pavimentos necessitam de informaes sobre a condio do

revestimento da pista de rolamento, do projeto de dimensionamento, da condio do

acostamento e da drenagem, das propriedades dos materiais, dos fatores climticos atuantes,

da geometria, dos volumes e cargas de trfego, histrico de conservao e outros (Manual de

Reabilitao de Pavimentos, 1998).

1.2-OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS

1.2.1-OBJETIVO GERAL

O objetivo geral desta pesquisa estudar materiais alternativos para executar estruturas de

pavimentos em regies com carncia de materiais naturais adequados aplicao em

pavimentao com custo aceitvel e com caractersticas recomendadas pelas normas dos

rgos rodovirios, bem como complementar os estudos realizados por Rezende (1999 e

2003) em dois trechos experimentais de rodovias do Distrito Federal.

A pesquisa avalia o comportamento de pavimentos flexveis submetidos ao trfego ao longo

de um perodo de aproximadamente 12 anos, em trechos experimentais, construdos com

diversos materiais.

1.2.2-OBJETIVOS ESPECFICOS

- Avaliar funcional e estruturalmente dois trechos experimentais de rodovias j existentes,

executados com bases de diversos materiais (solo fino, solo-cal, solo-brita, expurgo e solo-geotxtil em diversas configuraes);

- Caracterizar os materiais utilizados nos trechos experimentais por meio de ensaios de

laboratrio e de campo;

- Inferir, a partir de anlise estatstica utilizando-se Anlise de Varincia (ANOVA) e testes de

comparao de mdias, concluses dos ensaios de campo e de laboratrio.


29/233



1.2.3-JUSTIFICATIVA

A escassez de materiais naturais com caractersticas adequadas para utilizao nas obras de

construo rodoviria, os custos de aquisio e transporte, a maior preocupao com adegradao do ambiente natural e a possibilidade de utilizao de resduos dos processos

industriais so algumas das razes para se aproveitar os materiais locais geotecnicamente

menos nobres nas obras de engenharia rodoviria.

Alguns solos finos locais podem ser aplicados in natura como base e sub-base de

pavimentos asflticos, porm outros requerem o uso de melhoria de seu comportamento por

meio de intervenes em suas propriedades fsicas, qumicas ou fsico-qumicas.

Os refugos de pedreiras, o entulho da construo civil, os materiais asflticos fresados, os

resduos slidos da produo industrial (escrias), as fibras naturais residurias (cabelo, pena)

podero ser alternativas de utilizao em estruturas de pavimentos, necessitando-se da

realizao de estudos das propriedades desses materiais e das misturas destes com solos finos

locais com comportamento geotcnico inapropriado.

Com o avano tecnolgico tm surgido produtos industrializados derivados de petrleo que

apresentam larga aplicao nas obras civis e rodovirias, os geossintticos.

Neste contexto, significativo o estudo destes materiais na execuo das estruturas de

pavimentos asflticos.

1.3-ESCOPO DA TESE

A tese est dividida em 5 captulos, conforme descrito a seguir:

O Captulo 1 expe a importncia da pesquisa, o objetivo e a justificativa, bem como a diviso

dos captulos da tese;

O Captulo 2 apresenta a fundamentao terica sobre o tema, descrevendo os tipos de

avaliao e os defeitos mais comuns nos pavimentos flexveis; as principais normas utilizadas

pelos rgos rodovirios para avaliar os pavimentos e realizar levantamentos dos defeitos;

uma introduo retroanlise de pavimentos rodovirios; as noes bsicas de estatstica

anlise de varincia e comparao de mdias; a caracterizao da regio de estudo;


30/233



O Captulo 3 trata da metodologia utilizada e detalhamento dos ensaios realizados;

O Captulo 4 apresenta a anlise e correlaes dos resultados;

O Captulo 5 apresenta as concluses e sugestes para pesquisas futuras.


31/233



2-REVISO BIBLIOGRFICA

2.1-AVALIAO DE PAVIMENTOS

O pavimento uma estrutura de mltiplas camadas com espessuras finitas, nas quais,

tradicionalmente, a qualidade (resistncia) do material de construo que as compe decresce

com a profundidade.

Os pavimentos so estruturas complexas, cujo comportamento / desempenho envolve muitas

variveis: cargas de trfego, solicitaes ambientais, tcnicas construtivas, prticas de

manuteno e reabilitao, tipo e qualidade dos materiais e outras (Yoshizane, 2006). So

estruturas que, em geral, no apresentam ruptura sbita, mas sim deteriorao funcional e

estrutural, acumuladas a partir de sua abertura ao trfego. A parcela estrutural associada aos

danos ligados capacidade de carga do pavimento (Bernucci et al., 2008).

Assim, as causas da deteriorao dos pavimentos podem ser agrupadas em:

- Solicitaes do trfego: associadas, principalmente, carga por eixo, ao tipo de eixo, ao tipo

de rodagem, presso de enchimento dos pneus e ao tipo de suspenso;

- Solicitaes climticas, principalmente variaes de temperatura e de umidade.

Os tipos de defeitos encontrados nos pavimentos sempre tm uma relao direta ou indireta

com os modos de ruptura dos materiais de pavimentao, originando as patologias que se

manifestam no tempo com caractersticas peculiares. Balbo (2007) classifica as rupturas de

pavimentos asflticos da seguinte forma:

- Ruptura por resistncia: o material rompe por esforo aplicado igual ou superior sua

resistncia especfica;

- Ruptura por fadiga: o material solicitado a nveis de tenso inferiores queles de ruptura,

para um dado modo de solicitao. Gradativamente vo sendo desenvolvidas alteraes em

sua estrutura interna, gerando um processo de micro-fissurao o qual resulta no

desenvolvimento de fraturas, passando a haver um rompimento do material;

- Ruptura por deformao plstica ou permanente: a capacidade do material em manter

deformaes residuais depois de cessado o estado dos esforos aplicados;


32/233



- Ruptura por retrao hidrulica: o resultado de variaes volumtricas na massa, acabando

por ocasionar o surgimento de fissuras em sua estrutura interna. Analogamente, os materiais

de pavimentao esto sujeitos tambm a outros mecanismos de retrao, devendo-se dar

destaque, ainda, retrao trmica;

- Ruptura por retrao trmica: consequncia das alteraes volumtricas dos materiais, em

razo de variaes de temperatura nas misturas, seja para as cimentadas, como para as

asflticas;

- Ruptura por propagao de trinca: ocorre a chamada reflexo de trincas de uma camada

inferior trincada em sua superfcie, para a camada superior;

- Ruptura funcional: caracteriza-se pelo no atendimento das condies relativas de rolamento

confortvel, seguro e econmico.

A deteriorao do pavimento pode manifestar-se sob diferentes formas, entre elas: trincas,

remendos, panelas, deformaes, defeitos na superfcie, desnvel entre pista e acostamento e

bombeamento.

A deteco dos defeitos nos estgios iniciais uma das tarefas mais importantes damanuteno. Trincas e outras fraturas no pavimento, que inicialmente quase no so

percebidas pelos usurios, podem evoluir rapidamente e causar srios problemas se no forem

prontamente seladas.

O conjunto de atividades que permite conhecer a condio dos pavimentos denomina-se

avaliao de pavimentos. A avaliao dos pavimentos inclui medies peridicas da

capacidade estrutural, da irregularidade, dos defeitos, da resistncia derrapagem e do

trfego. A anlise dos dados coletados sobre esses parmetros geralmente feitaimediatamente aps a execuo dos servios.

Os principais aspectos prticos da avaliao de pavimentos so:

- Fornecer dados para verificao e aperfeioamento de mtodos de projeto;

- Programar atividades de manuteno;

- Fornecer dados para melhorar as tcnicas de construo e manuteno;


33/233



- Fornecer informaes sobre as condies gerais da rede, indicando deficincias;

- Fornecer dados para o desenvolvimento de modelos de previso do desempenho de

pavimentos.

A avaliao de pavimentos constituda por um conjunto de atividades que visam descrever

qualitativa ou quantitativamente a condio do pavimento. Existem dois tipos de avaliaes

em estruturas de pavimentos: a avaliao funcional e a avaliao estrutural.

2.2-AVALIAO FUNCIONAL

A avaliao funcional importante porque visa caracterizar o desempenho do pavimento sob

o ponto de vista do usurio, especialmente quanto ao conforto e ao rolamento, que usualmente

aferido por meio da medio dos defeitos superficiais, da irregularidade longitudinal e da

macro e da microtextura. O desempenho funcional refere-se capacidade do pavimento de

satisfazer sua funo principal, que fornecer superfcie com serventia adequada quanto

qualidade de rolamento.

A avaliao funcional pode ser:

i) Subjetiva quando se baseia em conceitos qualitativos na definio do estado de degradao

em que o pavimento se encontra. Neste caso so atribudas notas ao pavimento, conforme

procedimentos estabelecidos pelo DNITPRO 008/2003 e DNITPRO 009/2003.

O Valor da Serventia Atual (VSA) aps o trmino da construo do pavimento depende muito

da qualidade executiva e das alternativas de pavimentao selecionadas. Com o passar do

tempo, o VSA diminui com a intensidade do trfego e as intempries (Bernucci et al.,2008).

AFigura 2.1 mostra a curva de serventia com o tempo decorrido de utilizao da via.

Valor de Serventia Atual uma atribuio numrica subjetiva compreendida em uma escala

de 0 a 5. definida pela mdia das notas de avaliadores para o conforto ao rolamento de um

veculo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do pavimento.

Este parmetro leva em conta caractersticas fsicas que traduzem os defeitos acumulados

(irregularidades superficiais, trincas, afundamentos de trilhas de roda, remendos e textura

superficial) e medidas na superfcie do pavimento. Se for medido de forma objetiva passa a

ser chamado de ndice de Serventia Atual (ISA).


34/233



Figura 2.1Variao da serventia com o trfego ou com o tempo decorrido de utilizao da

via (Bernucci et al., 2008).

ii) Objetiva quando feita mediante a quantificao numrica em determinados locais onde

esto distribudos os defeitos, os quais possuem diversos nveis de severidade, conforme

disposto no procedimento DNITPRO 006/2003.

Segundo a Norma DER/SPPRO 003/2006, a avaliao funcional de pavimentos flexveis e

semirrgidos realizada por meio dos seguintes servios:

- Avaliao de defeitos da superfcie por meio de levantamento visual contnuo (LVC);

- Avaliao objetiva da superfcie de pavimentos flexveis e semirrgidos;

- Irregularidade longitudinal de pavimentos;

- Cadastro contnuo de reparos superficiais e profundos.

Compreendem os levantamentos e estudos necessrios caracterizao de falhas correntes no

pavimento, detectveis por inspeo visual da sua superfcie. Inclui tambm a medida das

deformaes permanentes nas trilhas de roda. As normas, procedimentos e especificaes

utilizadas para avaliao do estado da superfcie so: DNIT PRO 006/2003; DNIT PRO

007/2003; DNER ES 169/86; DNER PRO 182/94; DNER ES 173/86; DNER PRO

164/94; DNERPRO 229/94.


35/233



2.2.1-DEFEITOS DE SUPERFCIE

Medina (1997) cita o engenheiro Armando Martins Pereira como o precursor da

sistematizao do levantamento dos defeitos de pavimentos flexveis e semirrgidos e suaquantificao num ndice de severidade ou de gravidade. O procedimento foi adotado pelo

DNIT sob a designao de PRO08/78.

Os principais defeitos de superfcie dos pavimentos com revestimento asfltico e os

mecanismos de ocorrncia ajudam no diagnstico da patologia e so teis na programao da

reabilitao. O conhecimento das possibilidades de localizao de cada defeito auxilia na

distino entre defeitos semelhantes (Preussler & Pinto, 2002).

NasTabela 2.1 eTabela 2.2 constam as causas gerais e especficas dos principais defeitos nos

revestimentos asflticos (DNIT, 1998).

Tabela 2.1Categorias de defeitos gerais em pavimentos (DNIT, 1998).

Categoria de Defeitos Causa Genrica Causa EspecficaTrincamento Associao com trfego Cargas repetidas (fadiga)

Carga excessivaEscorregamento da capa

No associada com trfego Mudanas de umidadeMudanas trmicasRetrao

Deformao Associao com trfego Cargas repetidas (cisalhamento)Fluncia plsticaDensificao (compactao)

No associada com trfego ExpansoConsolidao de substratos

Desagregao Associao com trfego Degradao do agregadoNo associada com trfego Baixa de qualidade dos materiais

Segundo consta no Manual de Reabilitao de Pavimentos Rodovirios (DNIT, 1998), a

velocidade de deteriorao do revestimento pode variar em funo de diversos fatores, tais

como as condies ambientais, a capacidade de suporte das camadas estruturais da via, o

processo construtivo, a qualidade dos materiais utilizados, o volume de trfego, a carga por

eixo.


36/233



Tabela 2.2Resumo das causa e tipos de deformao permanentes (DNIT, 1998).

Categoria de Defeitos Causa Especfica Exemplo de DefeitosAssociadas com otrfego

Carregamento concentradoou em excesso

Fluncia plstica (ruptura porcisalhamento)

Carregamento de longadurao ou esttico

Deformaes ao longo do tempo(creep)

Grande nmero derepeties de carga

Afundamento nas trilhas de rodas

No associada com otrfego

Subleito constitudo desolo expansivo

Inchamento ou empolamento

Solos compressveis nafundao do pavimento

Recalque diferencial

Os defeitos de superfcie so os danos ou deterioraes na superfcie dos pavimentos

asflticos que podem ser identificados a olho nu e classificados segundo uma terminologia

normatizada (DNIT TER 005/2003). O levantamento dos defeitos de superfcie tem por

finalidade avaliar o estado de conservao dos pavimentos asflticos e embasar o diagnstico

da situao funcional para subsidiar a definio de uma soluo tecnicamente adequada e, em

caso de necessidade, indicar a melhor ou melhores alternativas de restaurao do pavimento.

Na gerncia de pavimentos ou de manuteno, o conjunto de defeitos de um dado trecho pode

ser resumido por ndices que auxiliem na hierarquizao de necessidades e alternativas de

interveno (Bernucci et al., 2008).

Os defeitos de superfcie podem aparecer precocemente, devido a erros ou inadequaes. A

mdio ou longo prazo eles so devidos utilizao pelo trfego e aos efeitos das intempries

(Bernucci et al.,2008).

Entre os erros ou inadequaes que levam reduo da vida de projeto, destacam-se os

seguintes fatores, agindo separado ou conjuntamente: erros de projeto; erros ou inadequaes

na seleo, na dosagem ou na produo de materiais; erros ou inadequaes construtivas;

erros ou inadequaes nas alternativas de conservao e manuteno (Bernucci et al.,2008).

Domingues (1993) identifica os defeitos nos pavimentos asflticos em duas classes: os

funcionais e os estruturais. Os defeitos funcionais esto associados s qualidades do

rolamento e da segurana do pavimento. J os defeitos estruturais esto associados

capacidade do pavimento de suportar as cargas de projeto ou impostas. ATabela 2.3 apresentaos defeitos mais correntes em revestimentos asflticos.


37/233



Tabela 2.3Tipos e classes de defeitos superficiais em revestimentos asflticos flexveis

(DNIT, 1998).

ATabela 2.4 apresenta os principais defeitos funcionais nos pavimentos asflticos, bem como

o nvel de severidade (progresso do defeito), segundo a Terminologia do DNIT05/2003.

As fendas isoladas so classificadas em:

- FC-1 quando as trincas possuem abertura superior das fissuras e menores que 1,0 mm;

- FC-2 quando as trincas possuem abertura superior a 1,0 mm e sem eroso nas bordas;

- FC-3 quando as trincas possuem abertura superior a 1,0 mm e com eroso nas bordas.

As trincas interligadas so classificadas como FC-3 e FC-2 caso apresentem ou no eroso nas

bordas, respectivamente.

Funcional EstruturalTrincamento por fadiga sim depende

Trincamento em bloco sim depende

Trincamento longitudinal sim depende

Trincamento transversal sim depende

Trincamento na borda sim depende

Trincamento parablico sim depende

Depresso no depende

Afundamento nas trilhas de rodas depende sim

Corrugao no simEscorregamento depende sim

Desgaste depende sim

Exsudao no sim

Agregados polidos no sim

Remendos sim sim

Panelas sim sim

Desnvel entre pista e acostamento no sim

Separao entre pista e acostamento no sim

Bombeamento sim sim

Tipo de Defeito Classe de Defeito


38/233



Tabela 2.4Codificao e classificao do

AVALIAÇÕES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUÍDOS COM...

Documents

Transcript of AVALIAÇÕES FUNCIONAL E ESTRUTURAL DE TRECHOS DE RODOVIAS NO DISTRITO FEDERAL CONSTRUÍDOS COM...