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Trabalho V-029 V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS

DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS RECIFE – PE - BRASIL● 5-7 DE JULHO DE 2006

V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS

TRILHA-DE-RODA EM PAVIMENTO RÍGIDO? ENGO LUIZ CARLOS GROSSI

Grossi Consultoria e Engenharia Ltda. ENGº LAURÊNIO PEREIRA DA SILVA CPA Engenharia e Tecnologia Ltda.

RESUMO

Este trabalho retrata um fato incomum no campo da pavimentação rígida. Não tem o propósito, obviamente, de sugerir, diante da situação inusitada, que se aborde a questão como preocupante para rodovias do gênero, já que é inimaginável essa ocorrência em condições normais, não se conhecendo até agora, salvo grande engano, caso similar.

Portanto, o objetivo é mostrar pura e simplesmente uma curiosidade, uma peculiaridade acontecida, conseqüente de uma solicitação extraordinária do pavimento.

Trata-se de um segmento viário interno de uma mineradora, na região metropolitana de Belo Horizonte (MG), cuja extensão do trecho rígido é de apenas 270 m, em faixa única, dotado de acostamento também rígido, placas de concreto de 5,00 m x 3,70 m e 0,20 m de espessura, sendo o tráfego solicitante canalizado, constituído pela passagem de 3 caminhões do tipo 3C por minuto, carregados de minério, 24 horas por dia, ou seja, 4.320 veículos/dia (tráfego muito pesado).

Do trabalho consta um relato minucioso da inspeção feita no pavimento, com identificação dos defeitos e suas causas prováveis, chamando a atenção para o efeito destrutivo sobre o pavimento, provocado pela mudança de operação da via, pelo excesso de carga por eixo, falha de drenagem e, em destaque, pelo efeito abrasivo de monta inesperada, acarretado pelo derramamento excessivo de minério de ferro e presença de água sobre a pista, sob a ação dos pneumáticos. Originou-se, então, acentuado desgaste superficial e, em alguns pontos, o



impensável afundamento da trilha-de-roda até a seção média das placas, deixando barras de transferência expostas.

Na parte conclusiva do trabalho é proposta uma solução radical para recuperação do trecho de concreto e, ao final dele, é apresentado um documentário fotográfico que atesta o ocorrido.

1 – INTRODUÇÃO

Trata-se de um segmento viário privado dentro de área de transporte de mineração, ligando duas minas, localizado nas proximidades da BR 040, na região metropolitana de Belo Horizonte/MG. O segmento é de aproximadamente 4,5 km, sendo 4,25 km em Concreto Betuminoso e 270 m em Concreto de Cimento Portland.

O Brasil é muito carente de informações sobre vida útil, vida de serviço, custos de manutenção e restauração, dados esses da mais alta valia para projeções de vida e de custos de pavimentos. O subtrecho de pavimento rígido em questão não esconde de seus usuários as suas irregularidades superficiais, fissuras transversais, fissuras longitudinais, placas com quebras diversas, desgaste superficial acentuado (de conseqüência inesperada), além de outros defeitos.

Antes de se proceder ao inventário dos defeitos, foram tomadas as seguintes medidas:

Reconhecimento in loco, de modo a identificar o trecho e decidir quanto ao tipo de inspeção a ser feita;

Planejamento da execução da inspeção, que constou de cronograma de trabalho, estabelecimento do dimensionamento da equipe de inspeção e da amostragem;

Reuniões com os responsáveis pela operação da via, para que fossem garantidas a segurança da equipe de inspeção e a menor interferência possível no escoamento do tráfego;

Definição do material necessário à condução dos serviços.

2 – DA INSPEÇÃO REALIZADA

Em outubro de 2005 foi feita uma inspeção no pavimento rígido do subtrecho precitado, objetivando um estudo da avaliação de suas condições. Esta inspeção em toda a sua extensão baseou-se em metodologia constante do Manual de Pavimentos Rígidos do DNIT, volume 3 [1], no Transportation Research Board (COPES – Portland Cement Concrete Pavement Evaluation System) [2] e em diretrizes da ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland.

A pequena extensão do subtrecho facilitou o mapeamento dos defeitos, sendo o pavimento composto por 54 placas, uma faixa de tráfego, cujo projeto geométrico indica modulação de placas de concreto simples de 5,00 m de comprimento por 3,80 m de largura e 0,20 m de espessura, acostamento de concreto variando de 2,00 m (estaca 186 + 18,829 a 193 + 7,914) a



2,50 m (estaca 179 + 5,698 a 184 + 2,60) de largura, barras de transferência nas juntas transversais e barras de ligação na junta longitudinal entre as placas e o acostamento de concreto.

O critério de inspeção foi placa por placa, ou seja, por amostragem total, propiciando parâmetros confiáveis para a definição segura da política de recuperação e para o cálculo dos quantitativos de materiais. Um amplo documentário fotográfico serviu de subsídio adicional para a identificação e análise das ocorrências. Observação: Para efeito do cálculo do ICP, englobam-se as fissuras transversais, longitudinais e diagonais, adotando-se o seguinte critério de contagem: uma vez identificado o grau de severidade, o defeito é mostrado relativamente àquela placa. Se ocorrem duas fissuras com grau médio de severidade, a placa é registrada como tendo uma fissura de alto grau de severidade.

Tendo em vista que a avaliação da condição estrutural de um pavimento é calcada em dados levantados na inspeção, faz-se mister que tais dados sejam claros, corretos, precisamente catalogados e que encerrem em si o maior número de informações possível. A Ficha de Inspeção permite ao responsável pelo levantamento o lançamento de qualquer tipo de informação (observações, croquis, etc.) que facilite a avaliação. A análise e posterior compilação dos dados de campo permitiram quantificar e qualificar os defeitos ocorridos. Nessa fase do trabalho, foi possível discriminar os defeitos de acordo com sua severidade, conforme a terminologia das normas brasileiras pertinentes. O estabelecimento de modelos de avaliação de desempenho dos pavimentos rígidos requer procedimentos particulares, sendo de grande importância, para fins de serviços de engenharia, a elaboração de um cadastro detalhado da ocorrência de defeitos. Neste trabalho é apresentada a determinação do Índice de Condição do Pavimento (ICP), baseada em metodologia desenvolvida pelo U. S. Army Construction Engineering Research Laboratory (CERL). 3 - DOS DEFEITOS O levantamento dos defeitos existentes no pavimento rígido é atividade fundamental na avaliação de sua condição global (estrutural e funcional). Os tipos de defeitos e suas causas prováveis influem na escolha da técnica mais adequada de reabilitação. Portanto, para que se possa proceder à avaliação das condições globais do pavimento, tal levantamento deverá possibilitar a identificação e quantificação dos diversos tipos de defeitos e seus respectivos graus de severidade, a determinação das técnicas de reabilitação recomendáveis e a definição de ensaios complementares para a elaboração do projeto de reabilitação.



Para melhor compreensão e análise do problema, segue uma classificação dos principais defeitos observados durante a inspeção no subtrecho de pavimento rígido do segmento viário anteriormente referido, assim como sua definição, causas prováveis e graus de severidade. 3.1 - Fissuras transversais São fissuras que fazem ângulo de aproximadamente 90º com o eixo central do pavimento e se propagam em toda a profundidade da placa de concreto. Podem se dar numa posição intermediária da placa ou nas proximidades da junta transversal. Causas prováveis: retração volumétrica do concreto (retração hidráulica ou por secagem), atraso na execução das juntas, profundidade insuficiente do corte das juntas, falha de colocação do sistema de transferência de cargas nas juntas transversais e cura deficiente do concreto (antes da abertura ao tráfego), subdimensionamento da espessura aliado a solicitações de cargas pesadas não previstas (após abertura ao tráfego), entre outras que não se aplicam no caso. Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se as fissuras têm pouca abertura, sem esborcinamentos ou degraus, com tratamento em boas condições (grau baixo); com esborcinamentos e degraus dentro de certos limites, tratadas ou não (grau médio); com abertura considerável, sem tratamento, ou com degraus e esborcinamentos apreciáveis, tratadas ou não (grau alto). 3.2 – Fissuras longitudinais São fissuras aproximadamente paralelas ao eixo central do pavimento, atingindo também toda a espessura da placa. Causas prováveis: perda de suporte da fundação (assentamento) por deficiência de compactação ou da drenagem (antes da abertura ao tráfego), subdimensionamento da espessura aliado a solicitações de cargas não previstas e à fadiga acelerada do concreto por falha da fundação (perda de material de suporte), entre outras fora de cogitação para o caso. Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se as fissuras têm pouca abertura, sem esborcinamentos ou degraus, com tratamento em boas condições (grau baixo); com esborcinamentos e degraus dentro de certos limites, tratadas ou não (grau médio); com abertura considerável, sem tratamento, ou com degraus e esborcinamentos apreciáveis, tratadas ou não (grau alto). 3.3 - Fissuras de canto São fissuras que ocorrem no canto das placas, nas proximidades do encontro da junta transversal com a junta longitudinal ou com a borda da placa, em toda a sua profundidade. Este defeito não deve ser confundido com quebras de canto, que são quebras em cunha nos cantos das placas, as quais não atingem toda a sua espessura.



Causas prováveis: falha localizada da fundação, falha do sistema de transferência de carga através da junta (antes da abertura ao tráfego) e solicitações de cargas pesadas não previstas combinadas com as causa anteriores (após liberação ao tráfego). Graus de severidade: baixo, médio ou alto, dependendo se a área compreendida entre a fissura de canto e as juntas não está fissurada e a fissura tem baixo grau de severidade (grau baixo); se a área compreendida entre a fissura de canto e as juntas está medianamente fissurada e a fissura tem médio grau de severidade (grau médio); se a área compreendida entre a fissura de canto e as juntas está totalmente fissurada e a fissura tem alto grau de severidade (grau alto). 3.4 - Esborcinamento de juntas Significa a quebra ou fragmentação das bordas das juntas. O esborcinamento usualmente não atinge toda a espessura da placa, mas se estende até a junta interceptando-a segundo um ângulo. Causas prováveis: tensões excessivas na região da junta, causadas por infiltração de material incompressível e subseqüente expansão da junta, concreto inadequado ou enfraquecido na junta (devido a mau acabamento por vibração – “brocas” – ao enfraquecimento da argamassa superficial por acabamento excessivo, com adição inconveniente de água), falha do sistema de transferência de carga (antes da abertura ao tráfego) e repetições excessivas de cargas pesadas não previstas (após abertura ao tráfego). Graus de severidade: baixo, médio ou alto, definidos em função das partes esborcinadas, se estão ausentes ou se apresentam firmes ou soltas, da largura e do comprimento do esborcinamento ou lasqueamento. 3.5 - Fissuras profundas e generalizadas De uma maneira geral, são fissuras bem abertas, de comprimento variável (maior que 1m) e de ocorrência aleatória, apresentando as bordas esborcinadas. Causa provável: falha do pavimento como camada estrutural. Graus de severidade: não são definidos, sendo a placa considerada destruída. 3.6 - Escamação e desgaste superficial do concreto Caracterizam-se pelo deslocamento de argamassa superficial, expondo os agregados (desgaste superficial), e posterior descolamento do agregado graúdo (escamação), abrangendo áreas nem sempre bem definidas, mas que no caso em questão foi generalizado. Causas prováveis: a priori poderia ser acabamento superficial excessivo da placa de concreto, com adição inconveniente de água e conseqüente enfraquecimento da argamassa superficial, ou concreto com alto teor de argamassa. Entretanto, neste caso particular, ficou patente o efeito abrasivo provocado pela ação conjunta do passar dos pneumáticos sobre o minério de ferro derramado na pista pelos caminhões, com a agravante da caracterização de tráfego canalizado em faixa única e da constante presença de água sobre a superfície, trazendo como conseqüência um fato raríssimo em pavimentação rígida, ou seja,



formação de trilha-de-roda acentuada, situação não prevista em literaturas técnicas nacionais e internacionais sobre o assunto. Cumpre salientar que houve uma mudança operacional da via, de grande influência sobre o seu comportamento, sem que a empresa projetista tivesse sido colocada a par dessa situação. Graus de severidade: não se definem graus de severidade para desgaste superficial. Quanto à escamação, os graus de severidade baixo, médio e alto são função da porcentagem de área afetada da placa, cujos limites devem ser especificados de acordo com a metodologia a ser adotada. Para o cálculo do ICP, o bom senso manda catalogar a inusitada conseqüência deste tipo de defeito como se fossem assentamentos de alto grau de severidade. 3.7 - Escalonamento ou degrau nas juntas ou fissuras É o desnivelamento vertical entre placas adjacentes, nas juntas ou fissuras, criando uma deformação semelhante a um pequeno degrau na superfície do pavimento. Quando se trata de junta longitudinal, é o desnível entre duas faixas de tráfego, considerado na junta longitudinal. Acontece também no encontro de pavimento rígido com flexível (ocorrência detectada). Causas prováveis: falta do sistema de transferência de cargas na junta, assentamento de uma das placas contíguas por variação ou deficiência do suporte da fundação na região da junta, bombeamento de finos do subleito. Especificamente no que toca às juntas longitudinais, é causado por tráfego pesado acima do previsto e assentamento da fundação por razões já citadas. No encontro entre pavimento rígido e flexível é causado normalmente por inobservância de projeto quanto ao detalhamento de uma junta especial de encontro adequada. No encontro transversal do pavimento rígido com o flexível, o detalhe da junta de transição pode ser ligeiramente modificado para minimizar o problema, nunca o eliminando totalmente, apenas espaçando mais a manutenção. Este inconveniente entre pavimento rígido e flexível sempre vai existir. Graus de severidade: Não se definem graus de severidade para escalonamentos em junta longitudinal. Para os escalonamentos em junta transversal, os graus de severidade baixo, médio e alto são determinados em função do valor do desnível na junta, cujos limites deverão estar de acordo com a metodologia aplicada. Nos encontros entre pavimentos rígido e flexível, os graus de severidade são determinados de acordo com o desnível observado. 3.8 - Placas divididas São placas com quebras ou fissuras generalizadas, ficando divididas em mais de quatro pedaços. Causas prováveis: ocorrência dos defeitos precitados. Graus de severidade: os graus baixo, médio e alto são função da severidade da maioria das fissuras ocorridas e do número de pedaços em que a placa está dividida, definido de acordo com a metodologia adotada.



3.9 - Defeito de selagem das juntas É a deterioração ou ausência do material de vedação das juntas. Causas prováveis: ocorre por má aplicação do selante, em momento impróprio, material selante de má qualidade, juntas sem a devida limpeza para receber a selagem. Graus de severidade: o grau de severidade é baixo quando o selante tem um mínimo de defeitos, em áreas localizadas; o grau é médio quando o selante apresenta condições razoáveis em todo o trecho, com um mínimo de defeitos localizados; o grau é alto quando há ausência total de material selante (fato observado), ou na situação em que o selante está em más condições e necessita de substituição imediata. 3.10 - Fissuras diagonais São similares às fissuras de canto, com a diferença que a fratura tem início a uma distância superior a 1,80 m da junção entre a junta transversal e a longitudinal ou borda livre da placa de concreto. Causas prováveis e graus de severidade: seguem o mesmo que foi descrito para as fissuras transversais. 3.11 - Desnível pavimento rígido – pavimento flexível É a ocorrência de degrau entre o pavimento rígido e o flexível, no encontro longitudinal entre eles. Causas prováveis: deficiência de suporte ou assentamento das camadas de fundação do pavimento flexível, principalmente por solicitação de tráfego na borda do pavimento. Se esta situação não for prevista em projeto, com adoção de junta de transição (ou de encontro) adequada, esse defeito torna-se comum. Graus de severidade: os graus baixo, médio e alto são função de valores-limites especificados na metodologia adotada. No caso em questão, não foi detectado tráfego na borda nem cruzamento de veículo do rígido para o flexível, ou vice-versa, no sentido longitudinal. Por essa razão, a junta de encontro ora constante de projeto é opcional, pois a ocorrência passaria a se dar somente por assentamento da fundação do pavimento flexível devido a infiltração de água. De posse dos dados do levantamento e procedidos os cálculos, o resultado final e respectivo conceito do trecho estão anexados neste trabalho. 4 – DO CÁLCULO DO ICP – ÍNDICE DE CONDIÇÃO DO PAVIMENTO



O cálculo do ICP é um método de avaliação objetiva, muito difundido no meio técnico internacional, fundamentado nas informações de campo. Entretanto, como é preconizado no próprio método, cabe ao avaliador analisar todas as informações fornecidas pela inspeção visual, podendo ele discordar do conceito atribuído à amostra estudada, em função do ICP calculado, atribuindo-lhe novo conceito, desde que devidamente consubstanciado.

Com base nessa premissa, faz-se a seguir observações quanto ao conceito dado ao segmento viário em pavimento rígido inspecionado e sua metodologia de reabilitação: O conceito RUIM atribuído ao segmento em questão (ICP calculado igual a 34) condiz com a densidade de defeitos observados, a maioria grave, e o número previsto de demolição de placas. A análise da densidade de demolição mostra que, mesmo adotando-se métodos que envolvam cuidados especiais na remoção das placas arruinadas, é considerável o risco de prejudicar a estabilidade das placas recuperáveis contíguas e do acostamento, podendo algumas delas ser também demolidas. Ademais, o dimensionamento para as condições atuais de carregamento mostra alteração substancial na espessura das placas. 5 – DA SÍNTESE DA CONCEITUAÇÃO DO PROBLEMA Além da consideração que se deve dar à condição estrutural da camada existente de pavimento, é necessário enfocar algumas outras variáveis, quando se encara a questão da sua deterioração crítica, quer dizer, o momento a partir do qual ela passa a exigir uma recuperação - seja por reforço, seja por reconstrução. O tráfego solicitante representa o processo mecânico através do qual se produzem tensões e deformações na estrutura existente; os fatores ambientais, como a chuva e o sol (molhagem e secagem), traduzem-se em tensões derivadas das mudanças volumétricas e, às vezes, de determinadas reações químicas. A falta de uniformidade dos materiais da fundação traz, por seu turno, condições de suporte extremamente diferentes das condições teóricas de cálculo. A conjugação dos efeitos dessas variáveis é que determina o grau de deterioração e, conseqüentemente, de necessidade de reconstrução. Ao lado delas, outros critérios têm pesos específicos relativos, como, por exemplo, a segurança, a economia, a viabilidade, a manutenção. Face ao pequeno ou nulo conhecimento deles em nosso meio, torna-se difícil determinar tais pesos e a sua interdependência relativa, o que conduz a uma situação na qual a solução procurada será função, unicamente, da experiência acumulada internacionalmente, seja através de estudos teóricos, seja por intermédio da análise de dados obtidos experimentalmente em ensaios de laboratório e projetos em verdadeira grandeza. A camada de concreto deve apresentar, para preencher completamente a sua função, as seguintes características:

resistência individual às tensões, sejam as derivadas do tráfego, das mudanças volumétricas, ou do empenamento das placas de concreto;

superfície plana, desempenada, e que ofereça segurança e conforto ao usuário; durabilidade e pequena necessidade de manutenção ao longo do tempo de utilização;



viabilidade técnica e econômica.

6 – DA DECISÃO SOBRE A RECUPERAÇÃO DO PAVIMENTO

Os tipos de defeitos encontrados foram devidamente identificados, compilados e classificados de acordo com a sua severidade, originando a seguinte sistemática de reabilitação, em função da análise da gravidade dos defeitos observados. Adotou-se o seguinte critério para definição de demolição de placas:

Placa dividida; Placa defeituosa, cuja área a ser recuperada ultrapassa dois terços da área total da

placa; As placas defeituosas, consideradas recuperáveis, perfazem o total de 16 (29,6 %), mas que certamente será reduzido para um máximo de 9 (16,7 %), visto que pelo menos 7 delas serão afetadas pela demolição das placas contíguas, salvo demolição bastante cuidadosa, e, portanto, acabarão sendo também demolidas. Ademais, tendo em vista a falha de drenagem, constatada durante a extração de corpos-de-prova pela presença de água entre a camada de concreto simples e a sub-base de concreto rolado, fez com que, lançando-se mão das prerrogativas já explicitadas anteriormente, se classificasse o estado geral do pavimento rígido como MUITO RUIM. Conclui-se, pois, que a medida mais segura para a reabilitação do pavimento é descartar a recuperação localizada, devendo se optar, por conseguinte, pela demolição total e reconstrução do pavimento rígido. Não se esquecendo ainda dos problemas de drenagem, é importante repisar que a verificação do dimensionamento para o tráfego atual elevou a espessura da camada de concreto simples para 24 cm, o que vai ao encontro do que foi dito para a solução de reabilitação. Por retroanálise, mantendo-se a espessura de 20 cm para os mesmos 4.320 veículos/dia atuais, estimou-se a expectativa de vida de um pavimento novo em um ano e meio, podendo a vida útil se estender um pouco mais, talvez uns dois anos e meio. É exatamente isso que o pavimento existente está nos mostrando. Não há restrições quanto ao projeto geométrico original de distribuição das placas e às especificações dos concretos simples e rolado, cujas características exigidas de resistência mecânica foram comprovadas pelos resultados dos ensaios dos corpos-de-prova extraídos (fck,est = 40,1 MPa para o concreto simples e fck,est = 7,3 MPa para o concreto rolado). Portanto, o mau desempenho do pavimento como camada estrutural é basicamente devido ao subdimensionamento da espessura para a realidade atual de tráfego, aliado, e principalmente, aos problemas de fundação ocorridos antes da solicitação de tráfego, acarretando defeitos graves no pavimento de concreto simples antes mesmo de sua liberação, conforme consta em relatório da própria MBR. Cumpre reforçar que a questão da drenagem deve ser revista, mormente junto ao lavador, de modo a impedir que a água se infiltre nas camadas subjacentes do pavimento, e que o novo pavimento a ser construído receba um revestimento especial antiabrasivo, à base de agregados



metálicos, com espessura mínima de 2,5 cm, pelo menos sobre a região das trilhas-de-roda. Conforme decidido em reunião, e por sugestão da mineradora, o revestimento antiabrasivo poderá ser constituído alternativamente por placas metálicas sobre as trilhas-de-roda, a serem projetadas por ela. No que toca às juntas projetadas, conforme já mencionado, o detalhamento da junta transversal de encontro com o pavimento flexível deverá sofrer ligeira modificação para seu melhor desempenho, fruto de experiências vividas, devendo constar do novo projeto. Para a mesma finalidade de se evitar degrau entre os dois tipos de pavimento, o encontro longitudinal entre eles deverá receber tratamento similar, também já dito, devendo ser apresentada uma opção de junta longitudinal de encontro, que se assemelha com a transversal precitada. Para a manutenção do novo pavimento, além dos cuidados com a drenagem, é primordial que sua superfície receba limpeza constante, não se permitindo que o minério que caia dos caminhões fique depositado sobre ela por muito tempo e, pela ação do tráfego, o processo abrasivo volte a se repetir, mesmo com todas as precauções executivas a serem tomadas. Deverá ser feita também uma inspeção anual no pavimento para verificação da eficiência da selagem das juntas. 7 – DO DOCUMENTÁRIO FOTOGRÁFICO O documentário fotográfico que segue anexado evidencia apenas a peculiaridade da formação de trilha de roda nas placas de concreto, posto que é um acontecimento marcante e totalmente imprevisto, já que os demais defeitos, por mais graves que sejam, são familiares ao meio técnico. Não se comentou sob selagem de juntas, pois sua ausência é total, como se observa pelas fotos. Nota-se também que o desgaste superficial pelo efeito abrasivo do minério de ferro sob ação dos pneumáticos dos veículos é generalizado, assim como a sujeira do pavimento pelo minério que cai dos caminhões. O documentário segue assim legendado:



Figura 1: Placas totalmente destruídas junto à saída do lavador; trilhas-de-roda bastante

acentuadas

Figura 2: Entrada do lavador; trilhas-de-roda bem definidas e profundas (região de muito

arrasto devido à freada e aceleração dos caminhões); empoçamentos.



Figura 3: Vista mais próxima do lavador; a água acumulada tem de ser drenada para fora da pista e o minério derramado receber limpeza constante.

Figura 4: Detalhe da trilha-de-roda com empoçamentos na entrada do lavador.



Figura 5: Outra visão detalhada da gravíssima situação na saída do lavador.

Figura 6: Quebra de placa, empoçamento e aprofundamento da trilha-de-roda, deixando barra

de transferência à mostra.



Figura 7: Detalhe da figura anterior, com quebra de placa, empoçamento e aprofundamento da

trilha-de-roda, deixando barra de transferência à mostra.

8 – DA VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO RÍGIDO

8.1 – Introdução

MÉTODO ADOTADO: Portland Cement Association de 1984 (PCA/84 - Thickness Design for Concrete Highway and Street Pavements – Canadian Edition), transcrito em PITTA, Márcio R. – Dimensionamento de Pavimentos Rodoviários e Urbanos de Concreto pelo Método da PCA/1984 – ET-97 – ABCP – 2ª edição – São Paulo (SP) – novembro de 1996 [3], que analisa os danos por fadiga do concreto e por erosão da fundação.

A Portland Cement Association (PCA) dos EUA desenvolveu um método de dimensionamento de pavimentos rígidos que agrega progressos e experiência obtidos nas duas últimas décadas nas áreas de cálculo de tensões, projeto geométrico, construção e gerência desse tipo de pavimento. Aplica-se a qualquer tipo de pavimento de concreto, exceto os estruturalmente armados, e usa um modelo de análise estrutural por elementos finitos. É um processo novo que considera o tipo e grau de transferência de carga nas juntas transversais; os efeitos da existência ou não de proteção de borda (proteção por meio de acostamentos de concreto); a contribuição estrutural das sub-bases de concreto rolado ou concreto pobre; a ação dos eixos tandem triplos; e introduz o modelo de ruína por erosão da fundação do pavimento, incluindo, como conseqüência, o modelo de ruína por formação de degraus ou escalonamento nas juntas transversais, usando simultaneamente com o modelo tradicional de fadiga. O sistema permite



combinar facilmente diferentes elementos de projeto, proporcionando a análise acelerada de várias soluções alternativas.

8.2 - Dados

8.2.1 - Fundação

Índice de Suporte Califórnia (ISC) do subleito: 10 % ⇒ ksubl = 49 MPa/m (informação do Interessado)

8.2.2 – Tráfego

Segundo a mineradora, a freqüência do tráfego solicitante durante o período de circulação de 24 horas é de 3 veículos por minuto. Portanto, são 4320 solicitações diárias do veículo-tipo, caminhão trucado tipo 3C, sem considerar acréscimo no período de projeto.

Como não há disponibilidade de dados precisos sobre freqüência de cargas por eixo, será adotado o processo da carga máxima por tipo de eixo.

a) Cálculo do número N

Período de projeto: 20 anos

Logo, tem-se:

N3C = 4320 x 20 x 365 = 31.536.000 caminhões (≅ 3,2 x 107).

b) Solicitações de eixos no período de projeto

Caminhão tipo 3C (FE = 2):

NE3C = 63.072.000 eixos (6,3 x 107);

Eixos simples de 10 tf (NES)

NES = 31.536.000 eixos.

Eixos tandem duplos de 29 tf (NETD)

NETD = 31.536.000 eixos.

OBS.: 1) O método da PCA trata de solicitações de eixos do tráfego real, e não de solicitações de eixo-padrão;



2) Coeficiente de segurança para as cargas igual a 1,0 (devido a dados reais de medição da balança da mineradora, tomado o valor máximo do carregamento).

8.3 – Concreto

Resistência característica à tração na flexão (fctM, k) = 4,5 MPa;

Sub-base de concreto rolado com 10 cm de espessura, com fck, 7 = 5 MPa, ou fctM, k28 = 1,5 MPa.

8.4 - Outros

O segmento de pista do pavimento rígido é constituído por faixa única de tráfego, com borda protegida (acostamento de concreto ligado), com juntas transversais dotadas de barras de transferência.

8.5 - Cálculos

Cálculo da espessura efetiva (he)

Com sub-base de concreto rolado de 10 cm de espessura

Logo, o coeficiente de recalque do sistema sub-leito/sub-base (ksist) será:

ksist = 144 MPa/m

Aplicando o método preconizado, chega-se com segurança à espessura de 24 cm, com 0 % de danos por fadiga do concreto e 95,6 % de danos por erosão da fundação.

Assim,

he = 24 cm

Na hipótese de não haver borda protegida (sem acostamento de concreto), a espessura seria 32 cm.

8.6 – Conclusão

O dimensionamento original que definiu a estrutura de pavimentação rígida adotada está correto, pois foi feito baseado em dados fornecidos pela mineradora na época, diferentes dos atuais, os quais indicavam 3 veículos por minuto em 10 horas de pico e 1 veículo por minuto nas outras 14 horas. Assim, tinha-se um total de 2.640 veículos/dia, considerado o veículo-tipo 2S2, com um eixo simples de rodagem simples dianteiro, um eixo simples de



rodagem dupla intermediário e um eixo tandem duplo traseiro, o que amenizava a distribuição de carga por eixo.

Atualmente, com a mudança de operação da via, passando, segundo novos dados da mineradora, para 3 veículos por minuto em todo o período de 24 horas, ou seja, 4320 veículos/dia, e principalmente com a mudança do veículo-tipo para o caminhão trucado (tipo 3C), dotado de um eixo simples dianteiro de rodagem simples e um tandem duplo traseiro, a situação de solicitação se agravou. Tomando o valor máximo do carregamento medido na balança, conforme acordado com a mineradora, o dimensionamento para as condições atuais foi feito para 10 t no eixo simples e 29 t no eixo tandem duplo, correspondendo ao peso bruto total de 39 t (27 t de carga líquida + 12 t de tara do caminhão).

Portanto, para a realidade de hoje, o pavimento rígido em questão está subdimensionado, com deficiência de 4 cm na camada de concreto simples.

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] DNIT – Manual de Pavimentos Rígidos – “Reabilitação de Pavimentos Rígidos” – volume 3, págs. 2 a 15 – Rio de Janeiro, 1992.

[2] DARTER, M. I. et al – Portland Cement Concrete Pavement Evaluation System – COPES

– “Highway Pavement Distress Identification Guide” - pág. 65 – Transportation Research Board – Washington D. C. – setembro de 1985.

[3] PITTA, M. R. – Dimensionamento de Pavimentos Rodoviários e Urbanos de Concreto

pelo Método da PCA/84 – ET-97 – Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP – São Paulo – novembro de 1996.

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