trabalho superestruturas de estradas

Prévia do material em texto

URI-UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES
CAMPUS DE FREDERICO WESTPHALEN
PRÓ-REITORIA DE ENSINO
DEPARTAMENTO DAS ENGENHARIAS E CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: SUPERESTRUTURAS DE ESTRADAS 
OBTENÇÃO DO ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL - IGG
BRUNO CAVALHEIRO
FRANCIS CAMPAGNOLO
LUCAS WIRTI RATTOVA
FREDERICO WESTPHALEN, DEZEMBRO 2017.
BRUNO CAVALHEIRO
FRANCIS CAMPAGNOLO
LUCAS WIRTI RATTOVA
OBTENÇÃO DO ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL - IGG
Trabalho apresentado para avaliação na disciplina de Superestruturas, Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharias e Ciências da Computação, da Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, Campus de Frederico Westphalen. 
Orientador: Prof. Ma. Roberta Centofante
FREDERICO WESTPHALEN, DEZEMBRO 2017
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Trecho de análise............................................................................................X
Figura 2 – Fissuras FC-1...............................................................................................X
Figura 3 – Trinca longitudinal isolada............................................................................X
Figura 4 – Trincas FC-2 “couro de jacaré’ sem erosão...................................................X
Figura 5 – Fissuras FC-3 “couro de jacaré” com erosão................................................X
Figura 6 – Afundamento plástico local............................................................................X
Figura 7 – Afundamento de trilhos de rodas...................................................................X
Figura 8 – Deslizamento................................................................................................X
Figura 9 – Desgaste no pavimento................................................................................X
Figura 10 – Correções......................................................................................................X
Figura 11 – Acostamento.................................................................................................X
1 INTRODUÇÃO
	O Brasil é um país continental devido a sua extensão territorial de cerca de 8,51 milhões de km², o que lhe confere a quinta colocação entre os maiores países do mundo, ficando abaixo de Rússia, Canadá, China e Estados Unidos. Sendo assim, ocupa um posto de destaque dentro do MERCOSUL, como principal economia do bloco. Para se ter uma ideia, em tempos de saúde econômica, seu PIB chegou a ser 4,9 vezes maior que a Argentina, segunda maior economia do bloco. De acordo com os dados do Banco Mundial, no ano de 2016, o produto interno bruto (PIB) brasileiro foi de 1,796 trilhões de dólares, ou seja, a nona maior economia do planeta. 
	Somando as participações dos setores como agronegócios e indústria no PIB nacional, a porcentagem referente ao ano de 2016 chega a quase 34,4%. Toda essa produção é transportada principalmente por rodovias, uma vez que a malha ferroviária é praticamente inexistente. Logo, seria de se esperar então que a malha rodoviária brasileira fosse referência no quesito qualidade, uma vez que ocupa papel tão importante? Seria, mas em termos jocosos, “as coisas não funcionam bem na República das Bananas”. 
	Para compreender o tamanho do descaso brasileiro com suas rodovias, basta apenas um olhar pouco observador, de forma empírica, em trechos mais afastados de regiões metropolitanas. Atualmente o Brasil conta com uma malha rodoviária de aproximadamente 1,7 milhões de quilômetros de extensão, segundo o DNIT, sendo que apenas 12,1% (ou 203.943,3 km) são pavimentadas. 
Em rodovias estaduais a situação é diferente. Em casos como no trecho entre as cidades de Passo Fundo e Casca, no Rio Grande do Sul, a rodovia estadual RS-324 apresenta um estado de conservação deplorável, que coloca vidas em risco e atrasa o desenvolvimento da região.
Para avaliar as condições de suas rodovias, o DNIT utiliza parâmetros funcionais como o Índice de Gravidade Global (IGG), Levantamento Visual Contínuo (LVC) e o Valor de Serventia Atual (VSA), e com base nas informações obtidas, desenvolver planos de reparo da rodovia. Como parte da atividade da disciplina de Superestruturas de Estradas, foi realizado um levantamento destes parâmetros foi km 77 da rodovia BR-386 (também conhecida por Rodovia Governador Leonel de Moura Brizola), próximo ao trevo de acesso à cidade de Boa Vista das Missões, Rio Grande do Sul. O trecho analisado possui apenas 60 metros, dividido em quatro estações, onde os acadêmicos puderam exercer na prática o que foi apresentado em sala de aula pela engenheira Ma. Roberta Centofante. 
Mesmo que a situação das estradas no geral seja precária, os acadêmicos optaram por analisar o determinado trecho devido ao aparente bom estado de conservação do pavimento para que assim pudesse (ou não) ser observadas irregularidades que possam diminuir a vida útil do pavimento.
Objetivos Gerais
Analisar os defeitos de um determinado trecho da rodovia BR-386 de acordo com as orientações e materiais fornecidos em aula a fim de desenvolver uma atividade como forma de avaliação para a disciplina de Superestruturas de Estradas, ministrada pela Ma. Roberta Centofante.
Objetivos Específicos
	Por meio dos dados obtidos no levantamento a campo do trecho de 60 metros do quilômetro 77 da BR-386, calcular o índice de gravidade global (IGG) de acordo com as diretrizes da norma DNIT 006/2003-PRO.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
	O índice de gravidade global (IGG) é um dos parâmetros funcionais baseado em observação a olho nu e corresponde ao grau de deterioração do pavimento. Segundo notas de aula de Centofante (2017), o IGG por objetivo “determinar o nível de deterioração do pavimento através da identificação e mensuração dos defeitos de superfície do pavimento e dos afundamentos nas trilhas de roda”.
	Este parâmetro se configura com essencial para a elaboração e manutenção da camada de rolamento de rodovias a fim de economizar recursos e aplicar a soluções adequadas para os defeitos, segundo Vieira:
 A determinação da condição de superfície de um pavimento asfáltico, bem como a análise dos tipos e causas de defeitos, é de grande importância para que sejam elaborados projetos adequados de conservação ou mesmo de recuperação das vias, de modo que os recursos financeiros empregados em serviços de manutenção de pavimentos sejam aplicados de forma criteriosa. (VIEIRA et al., 2016)
	
	Existe uma série de patologias que podem acometer o pavimento durante toda a sua vida útil. Para que o cálculo do índice de gravidade global possa ser feito, o levantamento dos defeitos é feito de forma objetiva, com métodos e equipamentos descritos em norma do DNIT. Porém, para que possa identificar os defeitos na pista de rolamento, é necessário saber como classificar os tipos de avarias que o pavimento apresenta. Estes defeitos são caracterizados quanto (MARCON 1996):
Tipo de defeito: sua classificação é determinada quanto a sua causa e origem;
Severidade: estágio atual da evolução do defeito e como este afeta a área do pavimento;
 Dimensão do defeito: o defeito é submetido a ferramentas para que seja determinado o seu diâmetro e profundidade, ou área do pavimento em que se encontra o defeito.
2.1 Fendas
	A norma DNIT 005/2003-TER também conceitua os tipos de patologias que possam surgir durante a vida útil de pavimentos flexíveis, como a ocorrência de fendas, na qual se dividem em duas categorias:
Fissura: fenda de largura capilar existente no revestimento, posicionada longitudinal, transversal ou obliquamente ao eixo da via, somente perceptível a vista desarmada de uma distância inferior a 1,50 m. (DNIT)
Trinca: fenda existente no revestimento, facilmente visível a vista desarmada, com abertura superior à da fissura, podendo apresentar-se sob a forma de trinca isolada ou trinca interligada. (DNIT)
As fissuras possuem uma forma de classifica-lasde acordo com o estágio atual da patologia. Se a fissura estiver em sua fase inicial e sua abertura não for maior que 1 mm (um milímetro), considera-se que a fissura é de classe um, ou FC-1. Para estes casos, o ideal é monitor o defeito a fim de impedir que a fissura aumente significativamente. Outra atitude a ser tomada pode ser o selamento individual do defeito ou adoção de tratamento de superfície (CENTOFANTE, 2017).
Quando o processo já está evoluído, com aberturas superiores a 1 mm por ocorrência de fadiga, a fissura é classificada como FC-2. Além de monitorar e selar a abertura do pavimento, já se considera a implementação de ações restaurativas.
Se o defeito já estiver em fase final de degradação, apresentando erosão no pavimento devido à ação de fatores, como intempéries climáticas, ação constante das cargas de tráfego, mau dimensionamento das camadas ou baixo teor de ligante asfáltico (entre outros), a fissura recebe a classificação mais preocupante: FC-3. Segundo a norma DNIT 006/2006, o fator de ponderamento em caso de fissuras FC-3 deve ser de 0,8, mesmo quando houver ocorrência de fissuras com FCs inferiores:
Para efeito de ponderação quando em uma mesma estação forem constatadas ocorrências tipos 1, 2 e 3, só considerar as do tipo 3 para o cálculo da frequência relativa em percentagem (fr) e Índice de Gravidade Individual (IGI); do mesmo modo, quando forem verificadas ocorrências tipos 1 e 2 em uma mesma estação, só considerar as do tipo 2 (DNIT)
Por sua vez, as trincas são subdividas nas subcategorias “isoladas” e “interligadas”, especificando com mais precisão as características de cada defeito. Os tipos de trincas isoladas ficam então classificados da seguinte maneira:
Trinca transversal: trinca isolada que ocorre ortogonalmente ao eixo da pista, sendo considerada transversal curta quando a sua extensão for inferior a 100 cm e transversal longa quando foi superior a 100 cm;
Trinca longitudinal: trinca que ocorre paralela ao eixo da pista, possuindo a mesma terminação do caso anterior, quando inferior ou superior a 100 cm;
Trinca de retração: trincas atribuídas ao fenômeno de retração térmica do material de revestimento rígido ou semi-rígido.
Quando ocorre um grande número de trincas sobre o pavimento, a tendência é de que as tensões busquem os pontos mais frágeis para se propagarem, unindo-as para torna-las trincas interligadas. Constituem esta subcategoria, os seguintes fenômenos:
Trinca “Couro de jacaré”: é denominado o conjunto de trincas interligadas que não possuem direção definida, ocasionando a aparência peculiar de couro de jacaré. Podem apresentar erosão acentuada nas bordas;
Trinca “Bloco”: possuem o formato de blocos devido a trinca ocorrer com lados bem definidos e também podem (ou não) apresentar erosão acentuada nas bordas.
2.2 Afundamento
	O afundamento em pavimentos flexíveis se caracteriza por uma deformação em uma ou mais camadas da rodovia, criando uma depressão na pista, onde pode ocorrer a formação de cristas devido ao deslocamento de material asfáltico. Este fenômeno é conhecido como “solevamento”.
	O afundamento pode ser caracterizado por duas formas: plástico e de consolidação. Afundamento plástico consiste nas deformações propriamente ditas devido à fluência plástica, onde depressões inferiores a seis metros são consideradas “locais”, enquanto superiores a seis metros são chamadas de “afundamento plástico da trilha de roda”. Já o afundamento de consolidação é fruto da consolidação diferencial e pode ser local ou de trilho de rodas pelos mesmos fatores do afundamento plástico (DNIT, 2003).
2.3 Demais patologias
	Continuando com as diretrizes da norma DNIT 005/2003, podem-se averiguar outras formas de defeitos nos pavimentos flexíveis. São eles:
Ondulação ou Corrugação: deformação ortogonal ao eixo da rodovia, constituída por ondulações ou corrugações na camada superficial do pavimento¹;
Escorregamento: é quando o revestimento sofre um deslocamento em relação à camada subjacente do pavimento, ocasionando o surgimento de fendas em forma de meia-lua¹;
Exsudação: ocasionado pelo excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento, causado pela migração do ligante através do revestimento¹;
Desgaste: efeito causado pelo descolamento do agregado do pavimento, provocando uma superfície graças aos esforços tangenciais causados pelo tráfego¹.
Panela ou buraco: buraco que ocorre no revestimento devido à falta de aderência entre as camadas superpostas, originando o desplacamento das camadas¹;
Remendo: é usado no preenchimento de camadas superficiais ou profudas do pavimento.[1: DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 005/2003 - TER: Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos Terminologia. Rio de Janeiro: Dnit, 2003. 12 p]
3 TRECHO DE ANÁLISE
O trecho escolhido para ser feita a análise pertence a cidade de Jaboticaba – RS, localizado na BR 386 KM 77. A Figura 1 identifica o local.
Figura 1 – Local de análise.
FALAR SOBRE DEMARCAÇÃO DO TRECHO E ESTAÇÕES
OLHAR PRINT QUE O FRANCIS MANDOU DO TRABALHO DO CLEITON NO GRUPO
ESCREVER QUE A REPRESENTAÇÃO DO TRECHO ESTA EM ANEXO NO APENDICE 1 QUE É A PLANTA QUE O FRANCIES FEZ.
4 IDENTIFICAÇÃO DOS DEFEITOS
	No trecho analisado foram encontradas fissuras, que são fendas primárias classificadas como FC-1, como mostra a Figura 2, que ainda não causam problemas funcionais ao revestimento. Essas fissuras são provenientes de degradação por fadiga e são perceptíveis a olho nu apenas a distância inferior a 1,5 metros.
Figura 2 – Fissuras FC-1.
Na Figura 3 pode-se observar uma trinca longitudinal isolada predominantemente perpendicular ao eixo do via, classificada como longa, pois possui mais de 100 cm de extensão.
Figura 3 – Trinca longitudinal isolada.
Foram identificados também trincas do tipo “Couro de Jacaré”, classificadas como FC-2 em vários locais, sendo esse o defeito mais encontrado no trecho escolhido. 	Também é possível observar na Figura 4 a presença de bombeamento de finos o que eleva o nível de deflexão do pavimento.
Figura 4 – Trincas FC-2 “couro de jacaré’ sem erosão.
Em alguns locais com as fissuras do tipo “Couro de Jacaré” como mostra a Figura 5. Pode-se observar que o revestimento possui desgaste e já sofre erosão, consequentemente classificando-o como FC-3. Esse tipo de fissura futuramente ira resultar em panelas.
Figura 5 – Fissuras FC-3 “couro de jacaré” com erosão.
	Foi diagnosticado apenas um local com afundamento plástico local, apresentado na Figura 6. Sua caracterização foi dada devido ao levantamento lateral do material, provavelmente devido à ruptura por cisalhamento de uma ou mais camadas do pavimento.
Figura 6 – Afundamento plástico local.
Foi também constatado a existência afundamento de trilhos de rodas (Figura 7) em todos os trechos analisados. Essa patologia pode ser classificada como ATC devido ao afundamento ser por consolidação das camadas inferiores, isso pode ser comprovado pelo não levantamento lateral do pavimento, característica que é exclusiva do ATP.
Figura 7 – Afundamento de trilhos de rodas.
Na Figura 8 observa-se o deslizamento seguido da ruptura e erosão do pavimento, conclui-se que após o deslizamento, devido ao trafego, o pavimento acabou rompendo e agora segue passando pelo processo de erosão.
Figura 8 – Deslizamento.
	Ao longo de todo o trecho em analise foi detectado que a pavimento apresenta desgaste proveniente do “arrancamento” do CAP da superfície do agregado pétreo. Pode-se observar esse defeito na Figura 9.
‘
Figura 9 – Desgaste no pavimento.
	Em dois locais do trecho analisado, apresentados na Figura 10, foram identificados correções no pavimento. Percebe-se que em ambas o pavimento apresentava patologias FC-3 e provavelmente já ocorria a existência de panelas. As correções foram feitas apenas na superfície do revestimento e já apresentam desgaste.
Figura 10 – Correções.
O acostamento possui algumas deformidades, mas por não ter sido submetido a recapeamentosem fresagem, não exibe desnível maior que 5 cm, logo não contem a patologia de Degrau de Pista/Acostamento como vemos na Figura 11.
Figura 11 - Acostamento
Não foi possível verificar nenhuma patologia com relação à drenagem pois, o dia em que a analise foi realizada o pavimento encontrava-se seco.
Por meio de análise dos dados coletados na BR 386, KM 77, foi buscado determinar os índices de deterioração do pavimento através da identificação e mensuração dos defeitos de superfície do pavimento e dos afundamentos nas trilhas de roda. A tabela 1 a seguir apresentará quais foram os defeitos constatados na via analisada.
Tabela 1 – Defeitos pavimento – Fendas e Afundamentos.
	Estaca ou Km
	Trincas
	Afundamentos
	
	Isoladas
	Interligadas
	Plástico
	Consolid.
	
	FI
	TTC
	TTL
	TLC
	TLL
	TRR
	FC – 2
	FC - 3
	ALP
	ATP
	ALC
	ATC
	
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	J
	TB
	JE
	TBE
	4
	4
	4
	4
	
	
	
	
	
	
	
	2
	2
	3
	3
	
	
	
	
	1
	x
	 
	x
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	2
	 
	 
	 
	 
	 x
	 
	x
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	3
	 
	 
	 
	 
	
	 
	x
	 
	 
	 
	 
	 
	x 
	 
	4
	 
	 
	x
	 
	 
	 
	 
	 
	x
	 
	 
	 
	 
	 
 Fonte: Autores, (2017) adaptado de NORMA DNIT, (2003).
Tabela 2 – Defeitos pavimento – Outros defeitos e Trincas de roda.
	Estaca ou Km
	Outros Defeitos
	Trincas Rodas
	Observações
	
	
	
	
	
	O
	P
	E
	EX
	D
	R
	TRI
	TRE.
	
	
	5
	5
	5
	6
	7
	8
	mm
	mm
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	1
	 
	 
	x 
	 
	X
	 
	15
	10
	 
	 
	2
	 
	x
	 
	 
	X
	 X
	19
	11
	 
	 
	3
	 
	 
	 
	 
	X
	 
	13
	8
	 
	 
	4
	 
	 x
	 
	 
	X
	 X
	13,5
	0
	 
	 
Fonte: Autores, (2017) adaptado de NORMA DNIT, (2003).
4 OBTENÇÃO DO IGG
	Para a realização do cálculo do IGG foram verificados a frequência absoluta dos dados obtidos, seguindo a orientação de Centofante(2017), devemos analisar as situações em que são repetidas os defeitos no mesmo trechos relacionando com os níveis FC-I, FC-II e FC-III, devemos considerar o pior nível de defeito em cada trecho, seguido a equação a seguir , dimensionamos a frequência relativa.
	Os valores das flechas medidas variam de acordo com o tipo de via, ou seja, se a via é de pista simples ou dupla, para a realização do cálculo de TRI e TRE podemos utilizar as seguintes equações:
	Devemos realizar o cálculo do Índice de Gravidade Individual, para cada ocorrência em análise, pela seguinte equação:
	Os critérios para a obtenção dos valores da média aritmética das flechas (F) e para a média aritmética das variâncias das flechas (FV), demos analisar os seguintes critérios:
Valor de F < 30, Índice de gravidade individual será obtido através de:
Valor de F > 30, Índice de gravidade individual será 40.
Valor do FV ≤ 50, adotamos o valor de FV para o índice de gravidade individual.
Valor do FV > 50, devemos adotar um valor de 50 para o índice de gravidade individual.
Após a realização do cálculo do IGI, podemos obter o valor do Índice de Gravidade Global (IGG), através da seguinte equação:
5 APRESENTAÇÃO E ANALISE DOS RESULTADOS
Após a análise do trecho, de acordo com as aulas ministradas pela Ma. Roberta Centofante na disciplina de Superestruturas de estradas, foi determinado os índices de avaliação, posterior a isso lançamos os dados na tabela e obtivemos os seguintes resultados.
Tabela 3 – Cálculo do Índice de Gravidade Global (IGG)
	Rodovia:
	BR 386
	Planilha de Cálculo do Índice de Gravidade Global (IGG)
	Data: 12/11/2017
	Folha: 
	Item
	Natureza do Defeito
	Frequência Absoluta
	Frequência Absoluta Considerada
	Frequência Relativa
	Fator de Ponderação
	Índice de Gravidade Individual
	Obs.:
	1
	Trincas Isoladas FI, TTC, TTL, TLC, TLL, TRR
	1
	1
	25%
	0,2
	5
	 
	2
	(FC - 2) J, TB
	2
	2
	50%
	0,5
	25
	 
	3
	(FC - 3) JE, TBE
	1
	1
	25%
	0,8
	20
	 
	4
	ALP, ATP, ALC, ATC
	1
	1
	25%
	0,9
	22,5
	 
	5
	O, P, E
	3
	3
	75%
	1,0
	75
	 
	6
	EX
	0
	0
	0%
	0,5
	0
	 
	7
	D
	4
	4
	100%
	0,3
	30
	 
	8
	R
	2
	2
	50%
	0,6
	30
	 
	9
	TRE E TRI (em mm)
	15,125
	7,25
	F =
	11,1875
	14,9167
	F = 1 A
	10
	TREv e TRIv 
	7,3958
	24,916
	FV =
	16,1559
	16,1559
	FV = 2 A
	Nº TOTAL DE ESTAÇÕES
	4
	IGG
	238,5725
	PÉSSIMO
	
	 
 Fonte: Autores, (2017) adaptado de NORMA DNIT, (2003).
Após a realização dos cálculos para a análise do pavimento, os seguintes resultados foram obtidos:
Tabela 4- Classificação do pavimento em função do IGG.
	CONCEITOS
	LIMITES
	ÓTIMO
	0 <IGG≤ 20
	Bom
	20 <IGG≤ 40
	Regular
	40 <IGG≤ 80
	Ruim
	80 <IGG≤ 160
	Péssimo
	IGG> 160
Fonte: Autores, (2017) adaptado de NORMA DNIT, (2003).
	De acordo com a norma do DNIT 006 (2003), IGG acima de 160,00, classifica a qualidade do pavimento como péssima.
5 CONCLUSÃO
	O índice de gravidade global obtido no trecho analisado se mostra como um forte indicativo da necessidade de manutenção das rodovias brasileiras. Com o IGG em mãos, é possível implementar estratégias para resguardar não apenas um patrimônio federal, mas como evitar que vidas sejam perdidas em acidentes de trânsito devido a precariedade do pavimento. 
	Mesmo que haja uma cultura de negligenciar estas manutenções, seja por falta de recursos ou choque de prioridades, seria de suma importância que o engenheiro responsável pela realização da avaliação interagisse de forma proativa junto aos órgãos responsáveis por manter as estradas em condições adequadas para sua utilização. 
	Como foi destacado ao longo do trabalho o trecho em análise está em fase de degradação onde muitos problemas foram destacados, devem- se tomar medidas de restauração para que o conforto e segurança seja devolvido ao usuário para bom funcionamento do transito. 
	Também é importante ressaltar a importância da realização do presente trabalho, para que possamos tomar conhecimento da real situação de uma das nossas principais rodovias do estado e o quão importante seria uma restauração imediata em certos trechos.
REFERÊNCIAS
CENTOFANTE, Roberta. Notas de aula. Superestruturas de Estradas. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional Integrada. Frederico Westphalen, 2017
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 005/2003 - TER: Defeitos nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos Terminologia. Rio de Janeiro: Dnit, 2003. 12 p.
MARCON, Antônio Fortunato. Contribuições ao desenvolvimento de um sistema de gerência de pavimentos para a malha rodoviária estadual de santa catarina. 1996. 421 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São Jose dos Campos, 1996.
VIEIRA, Suyanne Alves et al. Análise comparativa de metodologias de avaliação de pavimentos através do igg e pci. Fortaleza: Universidade de Fortaleza, 2016