PAVIMENTAÇÃO avaliação funcional 4 2

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ASFALTOS
Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos
Bloco 9
Avaliação Funcional: 
Serventia e Irregularidade
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Autoria
As aulas contidas neste CD foram elaboradas pela seguinte equipe de professores:
Liedi Légi Bariani Bernucci - Universidade de São Paulo	
Jorge Augusto Pereira Ceratti - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Laura Maria Goretti da Motta - Universidade Federal do Rio de Janeiro
Jorge Barbosa Soares - Universidade Federal do Ceará
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Lista dos assuntos do CD completo
Este CD contém 30 aulas, em 10 blocos organizados por assunto:
Bloco 1 – Introdução
Bloco 2 – Asfaltos
Bloco 3 – Agregados e Fíler
Bloco 4 – Tipos de Revestimentos Asfálticos
Bloco 5 – Dosagem de Misturas Asfálticas e de Tratamento superficial
Bloco 6 – Propriedades Mecânicas de Misturas Asfálticas
Bloco 7 – Materiais de Bases e Soluções de Pavimentação Asfáltica
Bloco 8 – Técnicas Executivas
Bloco 9 – Avaliação de Pavimentos Asfálticos
Bloco 10 – Técnicas de Restauração e Reabilitação de Pavimentos Asfálticos
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O conteúdo das aulas aqui apresentadas tem caráter educacional e foi elaborado pelos quatro autores a partir das respectivas experiências em ensino, pesquisa e extensão. As informações possuem a contribuição de alunos e profissionais envolvidos nestas atividades. 
Na melhor de suas possibilidades, os autores registraram o crédito devido nas diversas informações, incluindo fotos e figuras. Nenhuma informação deverá ser entendida como conselho ou recomendação de qualquer ordem. 
Os materiais referidos não poderão ser copiados, reproduzidos, adaptados, publicados ou distribuídos em qualquer forma sem o consentimento prévio dos autores.
Observação
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A avaliação funcional trata de analisar o pavimento quanto a sua função para o usuário: dar conforto ao rolamento.
Avaliação Funcional
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Através da avaliação funcional avalia-se o estado de superfície do pavimento e como este estado interfere na dinâmica dos veículos, portanto, no conforto do usuário ao trafegar.
Avaliação Funcional
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A avaliação dos defeitos de superfície auxiliam no diagnóstico dos problemas e dão uma idéia de grau de deterioração pelo Índice de Gravidade Global (IGG) – aula 26.
Avaliação Funcional
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As primeiras avaliações funcionais sistemáticas de pavimentos foram feitas na pista experimental da AASHO - American Association of State Highway Officials (no final da década de 1950 até início da década 1960),
 
Metodologia desenvolvida por Carey e Irick para a avaliação funcional e foi denominada SERVENTIA.
Avaliação Funcional
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Exemplo de um das pistas da AASHO – Loop 5
Avaliação Funcional
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Exemplos de veículos utilizados para teste nas pistas da AASHO
Avaliação Funcional
A avaliação funcional de serventia era feita logo após a construção e periodicamente após um certo número de solicitações do tráfego de teste. Avaliavam-se as alterações do estado de superfície e suas conseqüências na percepção do conforto ao rolamento dos usuários.
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Serventia: é a capacidade de um pavimento construído em um determinado trecho servir ao usuário em um dado momento quanto ao seu conforto ao rolamento (e em parte quanto a segurança).
Avaliação Funcional
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Avaliação Funcional
Valor de Serventia Atual: É atribuída uma “nota” de zero a 5 por avaliadores dentro de um veículo de passeio; esta avaliação expressa sua percepção de conforto ao rolamento. Esta nota classifica o estado da superfície de um dado pavimento no que se refere ao conforto ao rolamento.
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Serventia: a capacidade de servir ao usuário quanto ao conforto ao rolamento decai com o tempo e/ou tráfego
Avaliação Funcional
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Serventia: ação do tráfego e das cargas dinâmicas
As cargas dos veículos deterioram o pavimento - todos os veículos que passaram estão “registrados” na estrutura do pavimento -, portanto, a superfície sofre alterações que pioram seu estado e causam desconfortos crescentes aos usuários.
As irregularidades da superfície provocam o aumento de magnitude das cargas dinâmicas dos veículos, causando, portanto, um “aumento” no dano causado, pois equivale a um veículo de maior carga. 
Avaliação Funcional
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Cargas Dinâmicas 	
Variações das cargas dinâmicas produzidas em um pavimento com significativas irregularidades (IRI=4,4 m/km) por dois eixos de caminhão com carga legal estática a 90km/h
Apud: Fernandes Jr. e Barbosa, 2000
Avaliação Funcional
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Avaliação Funcional
Serventia: ação climática 
A ação climática auxilia na aceleração da deterioração, uma vez que as águas de chuva quando atingem os materiais do pavimento e do subleito provocam queda de resistência. Portanto, ao serem solicitados os pavimentos, os deslocamentos da estrutura tendem a ser maiores e provocam maiores danos. O pavimento já trincado na superfície facilita a entrada de água, portanto, o decaimento da serventia é ainda mais acentuado.
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Serventia: ação climática
As temperaturas afetam o comportamento dos materiais. Exemplos: 
O aumento da temperatura reduz a viscosidade dos ligantes asfálticos e podem provocar queda de resistência dos revestimentos asfálticos, principalmente no que diz respeito à resistência a deformações permanentes;
As baixas temperaturas (abaixo de 0oC) podem provocar trincamento no revestimento asfáltico por retração, além de aumento de resistência do revestimento que, se muito delgado e construído sobre materiais muito resilientes (deformáveis), ficam mais susceptíveis à ruptura. 
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Avaliação Funcional
Valor de Serventia Atual: norma técnica
A norma do DNIT 009/2003-PRO especifica como o valor de serventia atual deve ser determinado por equipe de pelo menos 5 avaliadores. O VSA ou Valor de Serventia Atual é a média das avaliações individuais. 
Esta forma de determinar o estado da superfície é também conhecido por avaliação funcional subjetiva. Apesar de sua “subjetividade”, pois é pautada na opinião e percepção de pessoas, o Valor de Serventia Atual dá uma boa idéia das condições de superfície e reflete bem a realidade das irregularidades. 
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O Valor de Serventia Atual pode ser empregado para definir momentos de intervenções de manutenção do pavimento. Preventivamente, a manutenção deve ser feita antes de níveis de inaceitabilidade quanto ao conforto ao rolamento
Evolução do Valor de Serventia Atual
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Evolução do Valor de Serventia Atual
O Valor de Serventia Atual pode variar dependendo da qualidade construtiva e com as possíveis intervenções selecionadas. A velocidade de redução do VSA com o tempo vai depender também destes fatores.
1, 2 e 3 são alternativas
diferentes de manutenção
A, B e C dependem da 
qualidade construtiva e
da solução
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Evolução do Valor de Serventia Atual
As atividades de conservação e manutenção preventivas deveriam sempre ser realizadas.
As intervenções de manutenção corretiva ou de reforço estrutural deveriam ser realizadas de preferência antes que o Valor de Serventia Atual atingisse o patamar de regular inaceitável, tendo em vista a priorização do conforto ao usuário.
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Evolução do Valor de Serventia Atual
O Valor de Serventia Atual logo após a intervenção eleva-se, podendo ser inferior, igual ou superior ao inicial de obra: depende da natureza e tipo da intervenção e dos cuidados do processo executivo - valores A, B ou C da figura.
Dependendo da natureza e do tipo de intervenção, além da qualidade executiva, a redução da serventia com o tempo ou o tráfego é diferente (pode ser melhor, igual ou pior que a inicial) – observem-se as curvas 1, 2 e 3 da figura.
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Irregularidade
	São os desvios da superfície em relação a um plano de referência ideal de projeto que afetam, a partir de certas grandezas características, a dinâmica do veículo, a qualidade ao rolamento e as cargas dinâmicas sobre a via.
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Irregularidade
	É resultante do tipo de projeto estrutural e escolha de materiais da estrutura do pavimento, das falhas do processo construtivo e do uso da via pelos veículos, intensificada pelas condições climáticas. 
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Irregularidade Longitudinal
	É a grandeza física que representa os desvios da superfície na direção longitudinal da via, medida para se quantificar o estado da superfície de um dado trecho por meio de métodos de avaliação direta ou indireta.
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Há mais de um século os técnicos procuram quantificar a qualidade de rolamento de seus pavimentos.
Um dos primeiros equipamentos norte-americanos foram os perfilógrafos, como o desenvolvido pela Divisão de Rodovia do Ilinois, da década de 1920 (baixa velocidade de operação).
Outro exemplo é o perfilógrafo da Divisão de Rodovias da Califórnia de 1958 (baixa velocidade de operação).
Histórico dos equipamentos de medidas da Irregularidade Longitudinal:
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
Perfilógrafo de Ilinois de 1920:
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
Perfilógrafo da Califórnia de 1958:
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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O primeiro equipamento para a avaliação da irregularidade usado na pista da AASHO levou seu nome: ASSHO Road Test Perfilometer.
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
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Pavimento com alta irregularidade
Pavimento com baixa irregularidade
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
Exemplos dos registros do Perfilômetro da AASHO:
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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Serventia
	
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
Relação entre a Serventia e a Variância da Inclinação medida pelo Perfilômetro da AASHO:
Serventia
Variância da Inclinação das Irregularidades
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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O Bureau of Public Roads desenvolveu um equipamento com maior rendimento, capaz de registrar a irregularidade com velocidade de 20 a 30 mph (aproximadamente de 30 a 50km/h).
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
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A preocupação de medida de irregularidade em aeroportos marcou também os desenvolvimentos de equipamentos, como o do Midwest Research Institute, feito para ser operado pela Força Aérea norte-americana. 
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
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Para a avaliação mais extensiva das irregularidades, e não só para pesquisa, foi desenvolvido o perfilômetro CHLOE. Foi empregado também nas pistas da AASHO e nos departamentos estaduais de estrada norte-americanos. 
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
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Relação entre os Perfilômetros da AASHO e CHLOE:
Apud Carey, Huckins e Leathers, 1962
Variância da Inclinação das 
Irregularidades pelo AASHO
Variância da Inclinação das 
Irregularidades pelo CHLOE
Equipamentos para Medidas de Irregularidade
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Classificação dos Tipos de Levantamento da Irregularidade Longitudinal (DNER 1998):
Sistemas de medidas diretas do perfil (nível e mira);
Sistemas de medidas indiretas do perfil (perfilômetros, APL francês, Merlin etc.);
Sistemas baseados na reação do veículo (Rugosímetro BPR, Bump Integrator, Maysmeter, sistema IPR-USP);
Sistemas de medida com sonda sem contato (perfilômetros a laser, entre outros).
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Classificação dos Tipos de Levantamento da Irregularidade Longitudinal (Sayers et al. 1986):
Avaliação direta: por meio de equipamentos de CLASSE I (nível e mira, Dipstick, perfilômetro do TRL, etc.) e CLASSE II (perfilógrafos, equipamentos com sensores a laser, APL francês, etc.);
Avaliação indireta: equipamentos de CLASSE III do tipo-resposta (TRL Bump integrator, Maysmeter, IPR-USP, etc.). Merlin também é classificado como de Classe III.
	Obs: A avaliação subjetiva da Serventia é classificada por alguns autores e órgãos como CLASSE IV, uma vez que a serventia e a irregularidade são correlacionadas.
Métodos para Medidas de Irregularidade
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O método de levantamento por Nível e Mira é um método topográfico;	
O levantamento é realizado nas trilhas de roda externa e interna a cada 0,50 metros, geralmente;
É um método relativamente lento e trabalhoso, utilizado para calibração de outros instrumentos de medida de irregularidade de maior rendimento.
Nível e Mira – Classe I:
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Exemplo de um levantamento da Irregularidade por Nível e Mira:
Cotas (mm)
Distância ao longo do trecho (m)
Trilha de roda da direita
Trilha de roda da esquerda
Apud: César Queiroz, 1981
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Direta pelo Dipstick – Classe I:
Apud: Face Company-USA
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Equipamento para calibração de trecho de referência – método de pequeno rendimento.
Instrumento manual de nivelamento.
Possui um inclinômetro instalado que fornece leituras da ordem de um milésimo de polegada.
Operador caminha com o aparelho ao longo das trilhas de roda; o aparelho é girado em torno do segundo ponto de apoio.
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Perfilógrafo da Califórnia – Classe I:
Métodos para Medidas de Irregularidade
Apud:Utah Department of Transportation
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Avaliação Direta: APL - Classe II
O APL – Analyseur de Profil em Long (analisador de perfil longitudinal) francês foi desenvolvido pelo Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (Laboratório Central de Pontes e Estradas);
É um equipamento rebocável, podendo ser empregado um ou dois para o levantamento das irregularidades nas trilhas de roda; 
A velocidade de levantamento é de 72 km/h; são registrados comprimentos de onda entre 1 e 40 metros (comprimento de onda que interferem nos veículos trafegando entre 80 e 130 km/h;
O reboque é puxado por um braço muito rígido, com uma roda em contato com a superfície, e possui um pêndulo inercial de baixa freqüência que serve como referência horizontal.
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Apud Vectra, 2005
Avaliação Direta: APL - Classe II
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Equipamentos sem Contato: Classe II
Compõem a tendência atual dos equipamentos para levantamento do perfil – exemplo do TUS – Transversoprofilomètre à Ultrasons.
Apud Vectra, 2005
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Equipamentos sem Contato: Classe II
Barra com sensores a laser, com posicionamento regulável, desenvolvida no Brasil
Métodos para Medidas de Irregularidade
Apud Cibermétrica, 2004
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Equipamentos sem Contato: Classe II – Barra a Laser
Métodos para Medidas de Irregularidade
Apud LTP-EPUSP e Cibermétrica, 2004
Exemplo de registro dos levantamentos de uma pista de aeroporto transformados em QI (quociente de irregularidade) 
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Equipamentos sem Contato: Classe II
PALAS 2: Diodo Laser com câmera digital acoplada - 175 pontos levantados e registrados da seção transversal com 4 metros de largura.
Apud LCPC, 2003
Câmera 
Campo de visão da câmera
Plano de levantamento 
Pavimento plano
Pavimento com trilhas
Pavimento com boa planicidade 
Pavimento com trilhas de roda profundas 
Exemplo de restituição dos perfis de pavimentos por lotes de 100 m de comprimento e 4 m de largura 
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Direta pelo Merlin - Classe III
Desenvolvido pelo Transportation Research Laboratory (TRL) inglês para ser utilizado em países em desenvolvimento;
São mais utilizados na atualidade para levantamento de pequenos trechos ou para calibração de trechos para os equipamentos tipo-resposta;
Estrutura metálica com 1,80 metros de comprimento, munido de uma roda na parte dianteira, um ponta de prova e um pé traseiro – assemelha-se a uma bicicleta sem a roda traseira;
Anexado à ponta de prova, há uma haste capaz de registrar em uma folha de papel com gráfico adequado os movimentos da ponta de prova na proporção de 1:10 (1mm de irregularidade: 10mm de registro).
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Direta pelo Merlin – Classe III 
Apud Rosângela Motta, 2005
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Direta pelo Merlin – Classe III
Exemplo de folha e ponta de registros 
Apud Rosângela Motta, 2005
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Indireta: Equipamentos do Tipo-resposta - Classe III
Sistemas de simples operação e relativamente de baixo-custo;
Uma unidade sensora/transmissora registra os movimentos da carroceria do veículo em relação ao eixo traseiro, por meio de um sistema sensível a uma fotocélula, e transmite essas vibrações do movimento a uma unidade de processamento;
Um registrador mostra a contagem de movimentos verticais em um trecho de determinada extensão (em geral de 80 a 320 metros);
Os registros são de QI (quociente de irregularidade). 
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Avaliação Indireta: Equipamentos do Tipo-Resposta - Classe III
Exemplos de Equipamentos:
Maysmeter
Bump Integrator
IPR/USP
Apud: Gillespie et al , 1980
Métodos para Medidas de Irregularidade
 IRI ou QI
IRI = QI / 13
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	É um equipamento medidor de irregularidade do tipo-resposta. Foi utilizado no Brasil na Pesquisa do Inter-relacionamento entre Custos de Construção, Conservação e Utilização de Rodovias que estudou extensivamente a irregularidade longitudinal dos equipamentos e sua relação com os custos operacionais. Seus modelos foram introduzidos pelo Banco Mundial no Programa HDM III para Gerência de Rodovias e de Manutenção de Pavimentos. 
Maysmeter:
Métodos para Medidas de Irregularidade
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O integrador IPR/USP foi concebido na década de 1980 com a participação da USP (Universidade de São Paulo) e do IPR (Instituto de Pesquisas Rodoviárias);
Composto por dois conjuntos:
Sensor de deslocamentos vertical instalado no diferencial para ser sensibilizado pelo movimento vertical entre o chassis e o diferencial;
Quantificador de irregularidades digital.
Integrador IPR/USP:
Métodos para Medidas de Irregularidade
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Valores de Irregularidades Típicos
Apud Sayers e Karamihas, 1998