Excesso de carga, pesagem e durabilidade de pavimentos · Capítulo críticas de carregamento. 3...
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Janeiro de 2005 UFRGS/PPGEP/LASTRAN
Excesso de carga, Excesso de carga, pesagem e durabilidade pesagem e durabilidade
de pavimentosde pavimentos
João Fortini Albano, Dr.
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Estrutura:
1. Introdução2. Revisão3. Efeitos dos fatores carga, espessura e
pressão dos pneus no desempenho dos pavimentos: uma pesquisa experimental
4. Excesso de carga e a necessidade de pesagem: uma pesquisa de campo
5. A percepção da questão pesagem: uma pesquisa de opinião
6. Conclusões7. Referências8. Anexo A
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O contexto rodoviário:
Extensão pavimentada:57.741,3 federais; 101.304,7 estaduais e,22.716,8 km municipais;
Totalizando 181.762,8 km, inclusive 9.708,6 km concedidas;Total 1,65 milhões km;60,5% cargas são transportadas por rodovias.
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Condições da malha:
Segundo pesquisa CNT/2004: 75% com graus de deficiência;Não conservar, deixar deteriorar e reconstruir significa um prejuízo anual de R$ 10 bilhões.
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Ações do Governo:
Plano emergência: restaurar 7000 km (2004); 4200 km até abril/05 e conservar 35000 km;Obras: BR-101, BR-319 e BR-364;Concessão de sete trechos rodoviários;Implantação de 17 postos pesagem;Recursos: dotações, CIDE, CREMA e as PPP.
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Perfil do TRC:
Veículos: 1,8 milhões, 71,5mil/ano;
Empresas: ETC 47.600, TCP 50.000, TAC 402.000;
Participação PIB: 1,6%;
Faturamento bruto: 20,4 bilhões;
Empregos diretos ETC: 390 mil.
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Problemas e rumos TRC:
Mercado competitivoBaixo valor dos fretes;Falta regulamentação;Mau estado das rodovias;Valor do pedágio e multas;Frota idade média 18 anos.Roubo de cargas;Falta de pesagens; Sobrejornada, excesso de cargas, aumento oferta;
Financiamento Modercarga;Cresce o número de CVC’s, (bitrens);Em 2004 vendas caminhões cresceu;Qualidade, tecnologia de ponta, logística, investimentos em conhecimento, informações e preços competitivos.
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Objetivos principais tese:
1. Medir efeitos da variação da carga/eixo, pressão inflação pneus e da espessura sobre a durabilidade prevista pavimentos;
2. Conscientizar autoridades e usuários dos problemas decorrentes, principalmente quanto ao excesso de carga e,
3. Justificar a necessidade de implementação de fiscalização por pesagem nas rodovias.
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Legislação:
Código de Trânsito Brasileiro(Art. 99) Somente poderá transitar vias terrestres veículo cujo peso e dimensões atenderem limites estabelecidos pelo Contran;
Resoluções Contran:12 (limites); 102 (tolerâncias); 104 (tolerância PBT e NF) e 164 (libera AET até 57 t)
Bom, rigoroso, combatido, delega poderes e responsabilidades, ainda em processo de adaptação.
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A deflexão como resposta estrutural de um pavimento
A análise dos valores das deflexões recuperáveis máximas define as características estruturais de PF pois existe uma correlação quase perfeita entre a magnitude das deflexões e o surgimento de falhas no pavimento.
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FEC e desempenho estrutural
Apoio: AASHTO (1972); DNER (1979); Queirós (1981 e 1982); Pereira A. (1985); DNER PRO 159 (1985); Schmidt e Ceratti (1987); National Research Council (1990); Pereira D. (1992); TRB (1997); DNER (1998); Pinto e Preussler (2001); Timm e Newcomb (2002).
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FEC empírico-mecanísticos
Para pavimentos espessos
Para pavimentos delgados
9595,
p
i
DD
FEC ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
9595,
pp
ij
DD
FEC ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
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. Exp
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Excessos no Brasil:
Excessos de carga:Quantidade de veículos: 15,0 a 30,0% (100,0%)Valor da sobrecarga: entre 10,0 e 30,0% (50,0%)
Pressão de inflação dos pneus:Dianteiros: 665 kPa (95 psi)Não-dianteiros: 717 kPa (104 psi)
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Pesagem
O excesso de carga causa danos nos pavimentos. Preconiza-se uso de balanças. Nos 58.000km de rodovias federais, existem 13. No RS, nos 76,0% da malha do Estado, as poucas balanças são precárias e nos 24,0% das concedidas há 5 balanças móveis. Eventualmente as PR’s fiscalizam excessos através de NF.
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Como verificar os efeitos dos excessos de carga por eixo, das > pressões de inflação nos pneus e deficiências de espessura dos pavimentos.
O 1º passo do trabalho foi resolver:
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Pesq
. Exp
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Pesquisa ExperimentalPesquisa Experimental
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Objetivos:
Determinar significância dos Ce, Pi e E e interações sobre as D’s;Hierarquizar efeitos dos fatores segundo maiores danos;Propor modelo previsão das deflexões e,Estimar redução da durabilidade prevista dos pavimentos ensaiados, em condições críticas de carregamento.
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. Exp
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Onde?Na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS/DAER.P
esq
. Exp
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Como?
Medindo D em dois pavimentos: um espesso e outro delgado (SNc);Com os dados gerados desenvolveram-se uma análise de variância e 2 modelos de regressão múltipla;Calcularam-se FEC empírico-mecanísticos;A variação do FEC, permitiu o cálculo da redução da durabilidade prevista;A redução da durabilidade calculada foi comparada com a obtida p/ Elsym5.
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. Exp
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Resultados:
Significância dos fatores sobre “D”:C; E; CE; PE são significantes;P é significante no pavimento delgado;P não é significante no espesso;
Hierarquia entre os fatores:1º E; 2º C; 3º CE; 4º PE; 5º P;
Modelo de previsão “D”:D = 11,78 + 0,44C + 5,81E – 0,16CE
(R2=0,927)
Pesq
. Exp
eri
men
tal
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Redução % durabilidade
62,073,755,567,3Delgado
53,465,238,048,4Espesso
D Elsym5 FEC
b =4,32
D Elsym5 FEC
b =5,959
D medida FEC
b =4,32
D medida FEC
b =5,959
Tipo de Pavimento
Pesq
. Exp
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Sim, mas...
Realmente os resultados expressam indicações de redução da vida prevista do pavimento;Porém, os fatores de tráfego atuaram s/pavimentos através do rodado duplo do simulador de tráfego;Quais seriam os resultados com a ação do tráfego expressa por todo o espectro de veículos?
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Pesquisa de CampoPesquisa de Campo
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Objetivos:
Estudar efeitos do excesso de carga sobre a durabilidade pavimentos;Verificar a influência da fiscalização por pesagem sobre a durabilidade e o desempenho estrutural e funcional dos pavimentos;Avaliar repercussões financeiras.
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Onde?
Rodovias BR-386, BR-290, BR-287 e BR-285, junto aos postos de pedágio.
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Como?
Medindo a variação do FV para avaliar o desempenho estrutural do pavimento;Calculando a redução da vida prevista em função de alterações Número N;E, para detectar a evolução IRI e custos manutenção utilizaram-se modelos de previsão de desempenho contidos no programa HDM-4.
Para frota com e sem pesagem:
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Discriminando mais:
Determinação da frota?Contagens volumétricas e contagens “carregado-vazio”;
Hipóteses de carregamento?Com pesagem:100% dos veículos carregados trafegam nos limites mais a tolerância;Sem pesagem: 60% dos carregados trafegam no limite mais a tolerância. 40% com excesso;
Determinação da ação do tráfego?Cálculo do VDMa e projeções do Número N.
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Desempenho estruturalC
ap
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13,3
9,9
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
com Pesagem sem Pesagem
Condições de Carregamento da Frota
Fato
r de
Veí
culo
Frota da BR-386
34%
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DurabilidadeP
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0,0E+00
1,0E+07
2,0E+07
3,0E+07
4,0E+07
5,0E+07
6,0E+07
7,0E+07
8,0E+07
9,0E+07
1,0E+08
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Anos
N Ac
umul
ado
N com Pesagem N sem Pesagem
Evolução do tráfego na BR/386
22,6% <
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Desempenho funcionalC
ap
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Pavimento da BR/386
0
4
8
12
0 5 10 15 20 25
Anos
IRI (
m/k
m)
Com pesagem IRI (m/km) Sem pesagem IRI (m/km)
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Custos de manutenção
0,00E+00
5,00E+04
1,00E+05
1,50E+05
2,00E+05
2,50E+05
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Total
Anos
R$
BR/386 Com Pesagem BR/386 Sem Pesagem
Evolução dos custos de manutenção
33,1% >
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Pergunta-se:Sabendo redução da durabilidade, problemas estruturais e funcionais e, ainda, > custos de manutenção, é possível implementar pesagem sem considerar a opinião dos integrantes do sistema?Não é fundamental buscar a visão do usuário?
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Pesquisa de OpiniãoPesquisa de Opinião
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Objetivos:
Levantar percepção de motoristas, técnicos e empresários sobre questões de pesagem e,
Fornecer informações às autoridades e usuários para planejamento, operação e fiscalização dos excessos de carga.
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Onde?
Motoristas: nos eixos de carga POA – RG, POA – CXS, POA – SAO;Técnicos: no curso de atualização rodoviária no SICEPOT;Empresários: com os filiados do SETCERGS.
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Como?
Estratificação de amostras;Elementos de estatística descritiva:
Tamanho da amostra; nº questionários; média; desvio padrão; distribuição de dados agrupados; etc.
Elaboração de questionário aberto;Elaboração de questionário fechado;Entrevistas;Cálculo das estatísticas e elaboração de gráficos.
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Perguntou-se sobre níveis qualitativos de:
Importância do controle5. Controle excessos de carga
Grau de compensação4. Trafegar com sobrecargas
Proteger o pavimentoAumentar a arrecadaçãoAumentar a segurança
3. Motivos pelos quais o Governo faz pesagens
Atrasa a viagemRedistribuição da cargaAtrito com a fiscalizaçãoPossibilidade de multaDesconfiança da balança
2. TRANSTORNOS DURANTE A PESAGEM
Estraga o pavimentoEstraga o caminhãoDiminui a segurançaDiminui o frete disponível
1. PROBLEMAS PROVOCADOS PELO EXCESSO DE CARGA
Nível secundárioNível primário
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Problemas provocados excesso de carga
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1,13
1,34
1,50
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
Motoristas Técnicos Empresários
Méd
ia
1,5Importância Grande
1,0Importância Média
0,5Pouca Importância
0,0Nenhuma Importância
Escala de valores
Variável:
Estraga o pavimento
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Transtornos pesagemP
esq
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a O
pin
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2,0Muito grande
1,5Grande
1,0Média
0,5Pouca desconfiança
0,0Nenhuma
Escala de valores
Variável:
Desconfiança da balança
0,48
0,68
0,82
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
Motoristas Técnicos Empresários
Méd
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40
Motivos pesagemP
esq
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1,5Motivo grande
1,0Motivo Médio
0,5Motivo pequeno
0,0Não é motivo
Escala de valores
Variável:
Aumentar a arrecadação 0,82
1,00 0,96
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Motoristas Técnicos Empresários
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Compensações com sobrecargas
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2,0Muito grande
1,5Grande
1,0Média
0,5Pequena
0,0Nenhuma
Escala de valores
Variável: Grau de compensação
26,6
41,0
10,814,4
7,2
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
0 0,5 1 1,5 2
Grau de Compensação
%
Média: 0,67D. Padrão: 0,61
Nenhuma ou pequena:
67,6% Motoristas64,8% Técnicos62,5% Empresários
Motoristas
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Principais conclusões:
1. Pressão inflação afeta pavimentos delgados;
2. Hierarquização magnitude fatores: 1º E; 2º C; 3º CE; 4º PE e 5º P;
3. D = 11,78+0,44C+5,81E-0,16CE;
4. Quando carga/eixo (simulador) passa de 100 para 120KN (20%), há redução de 48,3% na vida prevista do pavimento espesso. No delgado, a redução é de 67,3%;
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5. Dimensionando pavimento para tráfego Cpesagem e Spesagem, o FV da frota aumenta 34,5%. Surgem defeitos prematuros;
6. Estudos nas BR’s indicam que, Spesagem, há uma redução média de 23,0% na durabilidade;
7. Para horizonte de 20 anos, Spesagem necessita-se três recapeamentos (5,0cm). Cpesagem, são necessários apenas dois recapes;
8. O estudo econômico apresentou diferença de 33,0% de gastos adicionais para manutenção dos pavimentos quando não se faz o controle de carga;
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9. PO, indica que 54,7% motoristas, 100,0% técnicos e 76,0% empresários atribuem grande importância aos danos que excessos carga provocam nos pavimentos. Resultados indicam conscientização técnicos e um trabalho educativo para motoristas;
10. Falta segurança há certo consenso: 75,6% motoristas, 81,6% técnicos e 84,0% empresários acreditam que a segurança tem importância média ou grande como motivo de pesagem;
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11. Sobre grau de importância do controle de cargas, constatou-se que 66,9% motoristas, 100,00% técnicos e 80,0% empresários atribuem grande importância àpesagem. Estes % indicam a necessidade de maiores esclarecimentos (motoristas) sobre os benefícios da pesagem.
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Uma síntese final
48,438,0
53,4
65,2
23,0
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
A B C D E
Procedimentos
% R
eduç
ão v
ida
prev
ista
• A - ELSYM5 c/ FEC: CE• B - ELSYM5 c/ FEC: AASHTO• C - Experimento c/ FEC: CE• D - Experimento c/ FEC: AASHTO• E - Pesq. Campo c/ Variação N
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Muito Obrigado !Muito Obrigado !
PP
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