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AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE DOIS TRECHOS DE
REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS, DOSADOS PELO MÉTODO SUPERPAVE,
SOB A AÇÃO DO TRÁFEGO REAL NA RODOVIA BR/040 TRECHO DA
CONCESSIONÁRIA CONCER.
INTERESSADO: CONCER / ANTT
RIO DE JANEIRO, 24 DE AGOSTO DE 2012
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Avaliação do Comportamento de Dois Tipos de Revestimentos asfálticos,
Dosados Pelo Método SUPERPAVE, Sob Ação de Tráfego Real na
Rodovia BR040 – Trecho da Concessionária CONCER
Prof. Laura Maria Goretti da Motta – COPPE/UFRJ
Prof. Giovani Avila Manso - UFRJ
Eng. Marcos Antonio Fritzen – COPPE/UFRJ
Eng. Álvaro Augusto Dellê Vianna – COPPE/UFRJ
Eng. Jaelson Budny – COPPE/UFRJ
Eng. Maria Cristina Baptista Mannarino– CONCER
Eng. Sérgio Guimarães - CONCER
Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de segmentos experimentais de restauração
construídos num trecho da BR040 sob concessão da CONCER, verificados através do método
mecanístico – empírico SisPav. Esta pesquisa teve início em junho de 2010. Foram adotadas duas
tecnologias de misturas asfálticas: mistura morna e mistura de módulo elevado além da mistura usual
convencional, de referência. As dosagens das misturas especiais foram realizadas segundo o método
SUPERPAVE com uso do compactador giratório. Foram utilizados: critérios de dosagem para alto
volume de tráfego (pesado), ensaios de laboratório de determinação dos parâmetros CDI, TDI e FN,
avaliação das características mecânicas de fadiga através de cargas repetidas e de deformação
permanente. Os dois primeiros segmentos experimentais: de mistura convencional com CAP 50/70,
utilizada pela concessionária nos serviços de recuperação e restauração e de mistura de Módulo Elevado
com ligante especial, foram implantados em dezembro de 2010 e passam por monitoramento periódico
desde então. O segmento de mistura morna foi implantado em abril de 2012. O acompanhamento do
desempenho sob a ação do tráfego tem sido realizado com medição de deflexão, atrito, levantamento de
defeitos e retirada de corpos de prova. Apresentam-se os resultados parciais destes levantamentos feitos
até julho de 2012. Esta pesquisa foi encerrada oficialmente em agosto de 2012 (Contrato RDT), mas por
interesse da COPPE e anuência da CONCER, as avaliações periódicas continuarão considerando que as
conclusões serão atingidas após cinco anos de acompanhamento dos segmentos sob o tráfego. Esta
pesquisa se insere também no projeto da Rede Temática de Asfalto (Petrobras/ANP) que objetiva
viabilizar um novo método de dimensionamento de pavimentos asfálticos novos, de caráter mecanístico –
empírico, para o país.
Palavras-chave: Mistura Morna; Mistura de Módulo Elevado; Dosagem Superpave,
trecho experimental.
A presente pesquisa está dividida em dois focos principais: Pavimentos e Estudo de
Tráfego
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1. INTRODUÇÃO
No Brasil ainda se utiliza para o dimensionamento de pavimentos asfálticos o método
de dimensionamento de pavimentos baseado no ensaio CBR, desenvolvido e adotado
em 1966 pelo DNER (Manual de Pavimentação, DNIT, 2006). No entanto neste Manual
de Pavimentação já se anuncia a possibilidade de aplicação de método mecanístico –
empírico de dimensionamento de pavimentos asfálticos. Este tipo de método já foi
implantado em vários países nesta década e até na anterior (Huang, 2003; Medina e
Motta, 2005; Soares et al, 2009). Porém, está cada vez mais próxima a implantação de
um novo método nacional, tendo em vista que desde a década de 1980 vários
laboratórios executam os ensaios de carga repetida que são necessários para obtenção
dos dados de módulo de resiliência e de fadiga dos vários materiais que compõem o
pavimento, especialmente as misturas asfálticas (Motta, 1991; Medina e Motta, 2005;
Franco e Motta, 2009). Também está em desenvolvimento um Projeto da Rede
Temática de Asfaltos, situada no âmbito da Agência Nacional de Petróleo (ANP), que
envolve cerca de 20 universidades, o IPR / DNIT e o CENPES que tem como objetivo
contribuir para definição deste novo método brasileiro o mais rapidamente possível.
Para tornar este método viável mais rapidamente, é preciso definir fatores campo –
laboratório (FCL) de forma direta nas obras correntes de pavimentação. O apoio das
Concessionárias às pesquisas aplicadas de desenvolvimento tecnológico tem sido
essencial, visto que as universidades precisam colocar em prática os novos critérios
testados em laboratório e, para isto, o acesso ao campo é fundamental. Do ponto de
vista das Concessões também os ganhos são imediatos: tem-se melhoria dos processos,
dos projetos e das aplicações, especialmente das misturas asfálticas, resultando maior
durabilidade das obras.
No presente projeto de pesquisa o objetivo principal foi planejar e executar três
segmentos experimentais, cada um com 200m aproximadamente, em local escolhido de
comum acordo entre a CONCER e a equipe da COPPE, nos quais foram aplicadas duas
técnicas novas de misturas asfálticas: a mistura morna (Nascimento et al, 2008) e a
mistura de módulo elevado (Magalhães, 2004; Rhode, 2007), além de uma mistura
convencional utilizada pela concessionária, como referência.
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O objetivo principal deste estudo é avaliar o desempenho de trechos experimentais
monitorados e verificados pelo método mecanístico – empírico SisPav (Franco, 2007).
Foi analisado o comportamento de misturas asfálticas dosadas através do método
SUPERPAVE, que atendessem os critérios de dosagem de misturas asfálticas para
rodovias de alto volume de tráfego (pesado), ensaios de laboratório utilizando o
compactador giratório (determinando os parâmetros de CDI, TDI e FN) (Nascimento,
2008), avaliação das características mecânicas de fadiga através de ensaios de carga
repetida e de deformação permanente pelo simulador de laboratório LCPC (Medina e
Motta, 2005).
Para atingir o objetivo principal foram construídos três segmentos experimentais, onde
foram testados três tipos de misturas asfálticas: um segmento com o uso de mistura
asfáltica morna (MM), outro segmento com mistura de módulo elevado (MME) e o
outro segmento com uma mistura asfáltica convencional (CAP 50/70), utilizada pela
concessionária normalmente em suas obras.
Este projeto foi desenvolvido com recursos do programa “Recursos de
Desenvolvimento Tecnológico nas Concessões Rodoviárias” – RDT da ANTT, no
período de junho de 2010 a agosto de 2012. No entanto, com o apoio da CONCER e
recursos próprios da COPPE, pretende-se continuar as avaliações periódicas dos
segmentos implantados no trecho experimental por mais alguns anos de forma a extrair
todas as conclusões sobre o experimento de campo.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Apresenta-se a seguir, breve revisão bibliográfica de temas pertinentes a esta pesquisa,
de forma a subsidiar a compreensão dos dados gerados com os segmentos monitorados
e aplicação dos mesmos em soluções técnicas aplicadas. São enfocados: a dosagem
Superpave, as misturas de módulo elevado (MME), as misturas mornas (MM) e método
de dimensionamento mecanístico empírico.
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2.1. Dosagem SUPERPAVE
A caracterização de materiais de pavimentação é uma tarefa complexa em virtude das
propriedades desses materiais dependerem de diversos fatores, entre eles: meio
ambiente, magnitude, tempo de aplicação, frequência das cargas, e estado de tensões.
No caso das misturas asfálticas, o envelhecimento gradativo devido à oxidação do
ligante, aumenta a complexidade, já que é difícil a simulação desse fenômeno em
laboratório para a devida caracterização desses materiais e suas combinações
(BERNUCCI et al. 2008).
Diante disso, a caracterização das misturas requer um balanço apropriado entre rigor e
praticidade, uma vez que nem todas as variáveis podem ser consideradas
simultaneamente, pelo menos não no estágio atual de conhecimento. Privilegiam-se
então os aspectos considerados de maior relevância para a previsão do comportamento
das misturas asfálticas (BERNUCCI et al. 2008).
O Programa Estratégico de Pesquisa Rodoviária SHPR (Strategic Highway Research
Program) foi iniciado em 1987 para desenvolvimento de novo sistema de
especificações de materiais asfálticos. O SUPERPAVE (Superior PERformance
asphalt PAVEments – Pavimentos Asfálticos de Desempenho Superior) foi um dos
produtos finais do programa SHRP, concebido para auxiliar na seleção de materiais e
projeto de misturas. Este sistema especifica materiais, projeta e analisa misturas
asfálticas e prevê desempenho de pavimentos, incluindo equipamentos de ensaios,
métodos e critérios. A sua aplicação depende do volume de tráfego ou de outra forma de
classificação funcional da rodovia. O SUPERPAVE foi desenvolvido em três níveis de
projeto de misturas segundo Marques (2004):
O 1º nível é para tráfego com passagens de eixo equivalente AASTHO abaixo de 106.
Neste nível é requerido apenas o projeto volumétrico. Engloba moldagem de corpos de
prova usando o Compactador Giratório SUPERPAVE, a seleção do teor de ligante é
baseada na % de vazios (Va), nos vazios do agregado mineral (VAM), na % de vazios
preenchido com asfalto (VFA) e razão filer / asfalto.
O 2º nível é para tráfego AASTHO entre 106
e 107. Neste nível usa-se o projeto
volumétrico como ponto de partida e uma bateria de testes com os equipamentos:
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Analisador de cisalhamento SUPERPAVE (SUPERPAVE Shear Tester – SST) e
Analisador de Tração Indireta (Indirect Tensile Test – IDT). Estes são testes de predição
de desempenho.
O 3º nível é para tráfego AASTHO acima de 107. Este nível engloba os passos dos
níveis 1 e 2 e testes adicionais com o SST e IDT em faixa mais ampla de temperatura e
ensaios com corpos de prova confinados (Testes de Predição Estendidas). A previsão de
desempenho do nível 3 é mais confiável, pois baseia num grupo de ensaios maior.
Marques (2004) estudou a influência de alguns fatores - granulometria, tipo de ligante,
tipo de compactação e temperatura - no valor de módulo de resiliência de misturas
asfálticas densas. O objetivo foi desenvolver metodologia para utilizar o módulo de
resiliência como critério de dosagem de misturas asfálticas. Este parâmetro vem sendo
utilizado como um dos critérios de projeto de dosagem, hoje no laboratório de
Pavimentos da COPPE e também em outras instituições do país.
Nascimento (2008) apresentou comparações entre as dosagens Marshall e Superpave, e
também comparou as características de dosagem com critérios para garantir bom
desempenho em campo em relação à deformação permanente das misturas asfálticas. As
dosagens Marshall e Superpave foram comparadas em misturas asfálticas com
diferentes granulometrias de agregados. No caso da metodologia com o giratório,
buscou-se obter parâmetros de desempenho à deformação permanente oriundos da curva
de compactação giratória, relacionando-os com os diferentes esqueletos pétreos e
ligantes asfálticos empregados. As análises do comportamento das misturas asfálticas
em termos de deformação permanente foram realizadas através de ensaios em simulador
de tráfego de laboratório (LCPC) a 60°C. Os ensaios de afundamento de trilha de roda
no simulador de tráfego foram comparados com alguns índices obtidos a partir das
curvas de compactação giratória: Construction Densification Index (CDI), Traffic
Densification Index (TDI) e Locking Point.
Nascimento (2008) viu que os resultados das dosagens Marshall e Superpave indicaram
que não existe uma energia de compactação giratória equivalente e constante que
reproduza os resultados do Marshall, sendo esta equivalência variável e dependente do
par esqueleto pétreo – ligante. Os índices de compactação giratória foram sensíveis às
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variações da granulometria dos agregados, da mesma forma que os resultados do
simulador de tráfego. Foram estabelecidas correlações entre o CDI e o afundamento de
trilha de roda, sendo este índice de compactação bastante adequado para a avaliação da
estabilidade do esqueleto pétreo. A utilização do CDI como parâmetro de dosagem
mostrou-se promissora, sendo recomendados valores acima de 40 no teor de ligante de
projeto, visando à obtenção de misturas com esqueleto pétreo estável. Também foi
pesquisado o ensaio chamado de “Flow Number” (FN) que mostrou boa correlação com
o simulador, sendo mais fácil de ser realizado. Propôs critérios para estes parâmetros de
dosagem em função do volume de tráfego.
Tonial (2011) descreve as diferentes fases do processo de envelhecimento do ligante
asfáltico:
Produção: na refinaria, durante o processo de produção do CAP, o ligante é
submetido a altas temperaturas (em torno de 400ºC), possui baixa superfície
específica e permanece sem contato com o ar até ser armazenado em tanques
para distribuição, portanto, o envelhecimento é desprezível.
Estocagem: na refinaria, o CAP é geralmente armazenado em tanque cuja
capacidade varia de 3000 a 15000m³ por períodos que podem chegar a um mês,
e a temperaturas que variam de 140 à 180°C. Durante a estocagem o
envelhecimento do ligante é desprezível, visto que não há superfície específica
elevada, embora ocorra temperatura elevada e tempo de exposição ao ar
extremamente longo (720 horas no caso de estocagem por um mês).
Transporte do CAP entre a refinaria e a usina: as condições são semelhantes ao
que foi descrito para a estocagem na refinaria, o processo de envelhecimento é
desprezível pela ausência de superfície específica elevada.
Estocagem na usina: nesta etapa o envelhecimento do ligante é desprezível, visto
que apresenta baixa superfície específica.
Usinagem: o CAP é misturado ao agregado em temperaturas variando de 140ºC
a 180ºC (não sendo rara a constatação de temperaturas de usinagem de até
200°C) por um período que varia de 30 a 60 segundos. Nesta situação, ocorrem
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dois dos três fatores de envelhecimento acelerado: temperatura elevada (140ºC a
180ºC) e superfície específica elevada, como o tempo de exposição ao ar
extremamente curto. Desta forma, nas usinas gravimétricas ou no caso de usinas
drum-mixer, não havendo aquecimento exagerado dos agregados pelo contato
com a chama do queimador, pouco antes de sua mistura com o CAP, o
envelhecimento durante o processo de mistura será reduzido.
Transporte e aplicação: ocorre o processo mais acelerado do envelhecimento do
CAP. Nesta situação, estão presentes os três fatores de envelhecimento:
temperaturas elevadas, superfície específica elevada do CAP recobrindo a massa
solta e tempo de exposição elevado. No campo, o tempo de exposição do CAP
da massa asfáltica ao ar e a altas temperaturas poderá variar de 20 minutos a até
cerca de 6 horas, dependendo da distância de transporte ao local de sua
aplicação. Eventuais contratempos tais como quebra da acabadora, pneu furado e
quebra do caminhão de transporte, podem agravar ainda mais este fenômeno.
Tonial (2011) conclui que quanto maiores a temperatura e o tempo de exposição da
mistura a temperaturas elevadas, maior será seu envelhecimento e que sejam respeitados
os tempos de exposição das misturas devido a sua temperatura conforme Quadro 1.
Quadro 1: Tempo Máximo para Aplicação da Massa Asfáltica em função da
Temperatura de Usinagem (TONIAL, 2011).
Temperatura de
Usinagem (°C) 140 145 150 155 160 165 170 175 180
Tempo (h) 5.0 4.5 3.75 3.25 2.5 1.5 1.0 0.75 0.5
2.2. Misturas de Módulo Elevado
Segundo Magalhães (2004) misturas de módulo elevado são caracterizadas pelo uso de
ligantes duros, granulometria contínua, que apresentem faixas de valores de módulos de
resiliência de duas a três vezes maiores que os valores encontrados nas misturas
convencionais. São misturas densas com granulometria contínua (30% a 35% passante
na peneira de 2mm e 7% a 8% de filer e diâmetro máximo de 14mm a 20mm), sendo
aplicadas em camadas de 7 a 15cm de espessura. Essa solução é recomendada em vias
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urbanas de tráfego canalizado, rodovias de alto volume de tráfego e aeroportos. As
primeiras aplicações em rodovias começaram em 1981, como camada de base em
reforços com ou sem fresagem, embora o seu uso só tenha se tornado mais significativo
quatro ou cinco anos depois.
Segundo Delorme et al (1996) para o desenvolvimento destas novas concepções de
misturas, foi necessário grande número de ensaios de laboratório, para a comparação
entre o desempenho das misturas tradicionais e das novas, essenciais os testes destas
misturas no Simulador de Tráfego Circular de Nantes, além da observação de trechos
experimentais por 10 a 15 anos. Assim, só em 1992 foi possível propor a primeira
especificação francesa para mistura de módulo elevado. Porém, em 1998, o Catálogo de
Estruturas Tipo de Estradas Novas para a rede estadual e federal da França passa a
considerar o uso de misturas de módulo elevado como base sobre camadas granulares
ou em pavimentos full-depth funcionando como base e sub-base.
Segundo Magalhães (2004) as misturas de módulo elevado estão divididas em dois tipos
de acordo com sua aplicação: para camada de rolamento ou camada de ligação (Béton
Bitumineux à Module Elevé – BBME) ou para camada de ligação ou camada de base
(Enrobé à Module Elevé - EME). As normas NF P 98 – 140 (EME) e NF P 98 – 141
(BBME) são frutos de mais de 10 anos de aplicação em obras, acompanhamentos de
trechos e extensa pesquisa em laboratórios.
Magalhães (2004) fez estudo sobre a influência do ligante duro na rigidez e no
desempenho mecânico da mistura de módulo elevado, avaliando dois ligantes duros e
um convencional: Cimento Asfáltico Modificado pelo Polímero EVA e Resíduo
Asfáltico de Petróleo – RASF, duros, e o ligante CAP 50/70, convencional. Como
resultados o autor concluiu que as misturas usinadas com CAP + EVA e RASF
apresentaram rigidez duas a três vezes maiores que misturas convencionais utilizadas no
Brasil, variando de 10.000 a 13.000MPa para o EVA e entre 15.000 a 20.000MPa para
o RASF. A mistura de controle preparada com o ligante CAP-50/70 apresentou faixa de
módulo entre 5.800 a 7.000MPa. As misturas de módulo elevado apresentaram
desempenho satisfatório quanto à deformação permanente: afundamentos no simulador
de tráfego LCPC, entre 3% e 4,5%, bem abaixo do valor limite da norma francesa para
mistura EME2 de 7,5% para 30.000 ciclos. Já a mistura de controle não atendeu ao
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limite de afundamento, tendo de ser paralisado o ensaio antes devido à ruptura do
corpo-de-prova com 6.600 ciclos. As misturas preparadas com o RASF apresentaram
desempenho melhor que a do EVA no que diz respeito à vida de fadiga para N maior
que 108 na análise paramétrica efetuada.
Rodhe (2007) realizou estudo com o simulador de tráfego da UFRGS utilizando
diferentes espessuras de misturas asfálticas de módulo elevado, a primeira pista com
12cm de espessura de EME e a segunda com 8cm de espessura. As camadas de base e
sub-base foram iguais para os dois casos. Somente a pista com 8cm de EME foi
submetida a ensaios acelerados. Os critérios de avaliação do trecho foram
levantamentos deflectométricos e deformação permanente. Concluiu que o emprego de
misturas asfálticas de módulo elevado, em camadas estruturais de pavimentos, permitirá
a construção de estruturas de melhor qualidade técnica, contribuindo para aumento da
vida útil das rodovias.
2.3. Misturas mornas
As misturas asfálticas mornas conhecidas como Warm Mix Asphalt – WMA diferem de
outras misturas asfálticas pelas temperaturas nas quais são produzidas e pela resistência
e durabilidade do produto final. Os desenvolvimentos destas tecnologias começaram na
Europa em 1997, com o objetivo de adequar os procedimentos empregados pela
indústria da pavimentação às premissas do Protocolo de Kyoto segundo (Rohde et al,
2007). Os processos variam entre si, mas os objetivos são os mesmos: economizar
energia e reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera.
As misturas a frio são executadas em temperaturas ambientes entre 20 a 50ºC,
geralmente, enquanto as misturas asfálticas a quente são produzidas em temperaturas
bem superiores, cerca de 140 a 170ºC em ligantes convencionais chegando a mais de
180ºC, esta geralmente usada em ligantes modificados. As misturas mornas são
produzidas a temperaturas entre 100 e 135ºC. Sabe-se que misturas asfálticas a quente
apresentam maior estabilidade e durabilidade se comparadas às misturas a frio, o que
explica a grande utilização deste material em camadas mais delgadas de pavimentos e
em baixo volume de tráfego. O principal objetivo das misturas asfálticas mornas é
alcançar resistência e durabilidade equivalentes ou superiores às das misturas a quente.
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A diminuição da temperatura na produção de misturas asfálticas é muito desejável em
diversos aspectos: As reduções das emissões de gases poluentes e do consumo de
energia são importantes motivações ambientais. Na Cidade Universitária da UFRJ
foram construídos trechos experimentais de misturas asfálticas mornas que foram
submetidas aos ensaios acelerados através do simulador de tráfego móvel. Estas
misturas foram monitoradas na Usina de Asfalto e tiveram uma redução de consumo de
energia para a produção da massa asfáltica de aproximadamente 35%. Os trechos
experimentais de misturas mornas, construídos na Cidade Universitária, estudados com
o simulador de tráfego, ainda estão sendo monitorados periodicamente com o objetivo
de se obter o fator campo / laboratório através do tráfego comercial ao longo dos anos.
Esse fator é importante porque será possível calibrar com o fator campo / laboratório
obtido do ensaio acelerado através do uso do simulador de tráfego móvel, segundo
Fritzen et al (2009).
Existem ainda significativas vantagens construtivas e de desempenho dessas misturas
asfálticas mornas: tem-se observado melhor trabalhabilidade da massa asfáltica durante
a sua aplicação e compactação; temperaturas de produção e aplicação reduzidas podem
melhorar os resultados de pavimentação em locais de climas frios e ainda representar
menor envelhecimento, em curto prazo, do ligante asfáltico, por oxidação, aumentando
o desempenho do pavimento quanto à resistência ao trincamento.
Há inúmeros produtos e técnicas para produzir uma mistura morna, tais como
resumidamente listado a seguir:
Espumação do ligante: adição de água ao ligante; uso de zeólitas ou uso de
agregados umedecidos;
Adição de aditivos químicos e orgânicos: exemplos de nomes comerciais:
EvothermTM, RedisetTM WMX, Cecabase RT, Sasobit, Ccbit, Adwarm.
Cavalcanti (2010) e Budny (2012) fizeram estudos comparativos com vários destes
produtos listados e também com a técnica de espumação em usina, mostrando as
diferenças entre eles e sempre comparando com concreto asfáltico convencional a
quente. Alguns destes produtos já estão sendo aplicados em obras no Brasil.
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Diferentes tipos de aditivos e processos físicos de modificação de ligante asfáltico têm
sido usados no Brasil com o objetivo de produzir misturas com desempenho ao menos
semelhante ao de misturas convencionais, mas que sejam atrativas economicamente e
que minimizem os danos ecológicos associados ao seu uso. Dentre estes produtos,
destacam-se aditivos surfactantes, zeólitas, parafinas, ceras e produtos orgânicos
(Budny, 2012; Motta, 2011; Rivoire Jr. et al., 2011; Cavalcanti, 2010; Fritzen et al.,
2009; Otto, 2009; Rohde et al., 2008). Há, ainda, relatos do uso de aditivo nacional
(AD-Warm) e técnica por molhagem com o processo A-SAT criado pelo CENPES/
Petrobras, citados, respectivamente, em Budny (2012) e Fritzen et al. (2009).
A técnica utilizada na presente pesquisa - A- SAT - é o processo de mistura morna feita
sem uso de produto especial, mas com espumação provocada pelo umedecimento do
agregado miúdo, e serão apresentadas algumas fotos a seguir no item que descreve o
experimento e também em anexo que ilustram o processo. Este método foi desenvolvido
pelo CENPES e incialmente testado no Fundão, Cidade Universitária da UFRJ
(Nascimento et al, 2008).
2.4. Método de dimensionamento mecanístico – empírico
Segundo Franco e Motta (2009), há atualmente diversas instituições pesquisando e
desenvolvendo métodos modernos e analíticos de dimensionamento de pavimentos
asfálticos em todo o mundo. Os estudos variam desde métodos simplificados a muito
complexos. O dimensionamento de estrutura de pavimento asfáltico é um processo que
envolve o conhecimento de variáveis de difícil previsão e modelagem: características
dos materiais de pavimentação, comportamento em relação à aplicação das cargas, o
próprio carregamento e o tipo de resposta da estrutura para suportar as cargas sob todas
as variações das condições climáticas durante o período de análise.
Motta (1991) descreve o método de dimensionamento de pavimento asfáltico
tradicional aplicado no Brasil, com forte dose de empirismo. Hoje muitos trabalhos
científicos vêm sendo produzidos buscando-se reduzir ou até mesmo eliminar essa
parcela do empirismo. No entanto, apesar dos esforços principalmente das instituições
universitárias, não se tem um método de dimensionamento adequado ao estado-da-arte
atual, padronizado por algum órgão regulador nacional, de modo a generalizar seu uso.
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Os modelos matemáticos obtidos de regressões de dados de ensaios em laboratório e
que tentam traduzir as tensões, as deformações e os deslocamentos em danos nos
pavimentos podem ser considerados o elo mais fraco no método mecanístico de
dimensionamento de pavimentos. Segundo Franco e Motta (2009), apesar do avanço das
pesquisas e técnicas de ensaios no campo e no laboratório, o fator de calibração entre o
campo e o laboratório, ponto do empirismo, ainda não pode deixar de ser utilizado.
Huang (2003) diz que os métodos de projetos de pavimentos asfálticos, ao longo do
século XX, podem ser classificados em cinco categorias: métodos empíricos, com ou
sem ensaios de resistência do solo; métodos que limitam a ruptura por cisalhamento;
métodos que limitam a ruptura por deformação vertical; métodos baseados no
desempenho dos pavimentos em pistas experimentais e métodos mecanístico - empírico.
O dimensionamento das estruturas dos pavimentos deve garantir que o pavimento não
venha sofrer ruptura estrutural dentro de um período determinado pelo projeto. Pouco se
pode afirmar sobre a condição funcional futura do pavimento após vários ciclos de vida,
apesar de existir modelos de previsão de irregularidade e de trincamento, que
demandam muitos anos de persistentes acompanhamentos de trechos de pavimentos e
respectivos tráfegos.
Os métodos de dimensionamento de pavimentos asfálticos mecanístico-empírico
consistem basicamente em:
Reunir dados referentes aos materiais de pavimentação, ao tráfego e às
condições ambientais;
Correlacionar os dados de resistência dos materiais e tráfego em função das
épocas sazonais e o comportamento dos materiais em função do tipo de
carregamento;
Escolher as espessuras das camadas e calcular tensões e deformações
considerando as diversas correlações obtidas;
Relacionar os valores críticos de tensões e deformações com os danos que a
repetição das cargas pode causar ao pavimento por meio de modelos de
previsão;
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Verificar se as espessuras escolhidas satisfazem as condições impostas no
dimensionamento.
Franco (2007) desenvolveu um programa de dimensionamento mecanístico - empírico,
cujo fluxograma está mostrado na Figura 1, chamado SisPav, que leva em consideração
ensaios de laboratório, o clima, os materiais de pavimentação e o tráfego, considerando:
Análise do tráfego para os diversos eixos com variação lateral;
Variação sazonal do tráfego ao longo do período de projeto;
Materiais com comportamento elástico linear e não linear;
Modelos de previsão de danos a partir de base de dados de ensaios;
Parâmetros dos materiais de pavimentação e bacias de deformação calculadas
para o controle de execução no campo;
Análise da confiabilidade.
Para realizar essas análises o método de dimensionamento funciona considerando o
tempo total de vida de serviço do pavimento dividido em subperíodos. Em cada período
são consideradas as variações relacionadas ao tráfego, ao clima, aos parâmetros dos
materiais, incluindo o envelhecimento do ligante asfáltico. Cada cálculo de estado de
tensões determina um dano no pavimento que considera o efeito da variação lateral dos
veículos na rodovia. Esses danos são acumulados de forma a se obter o dano total na
estrutura do pavimento que será comparado com os limites máximos predefinidos dos
critérios de ruptura.
Os danos considerados no programa para efeito de dimensionamento são: a deformação
permanente limite no topo do subleito, a deflexão máxima na superfície do pavimento, e
o dano da fadiga da camada asfáltica e ou cimentada. Porém o acúmulo da deformação
permanente de toda a estrutura é calculado apenas para a estrutura final sendo
informado ao projetista para avaliação. Depois de verificar os danos da estrutura, caso
estes não sejam adequados, novas espessuras são selecionadas e o processo repetido até
que os danos fiquem dentro de limites aceitáveis de tolerância.
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Figura 1: Fluxograma do SisPav (Franco, 2007)
Segundo Franco e Motta (2009), o SisPav é uma proposta de método de
dimensionamento que avalia individualmente os danos causados no pavimento por
diversos tipos de eixos, e que elimina a consideração do carregamento equivalente a um
eixo padrão. O conceito passagem / cobertura foi substituído pela variação lateral do
tráfego. Este parâmetro mostrou forte influência nas análises e definição das espessuras
das camadas do pavimento. O SisPav permite utilizar diversos materiais, conhecidos,
especificados ou novos. Essa vantagem do método se traduz diretamente em economia
de recursos financeiros e ambientais, possibilitando ao projetista utilizar materiais
disponíveis próximos às obras que, até então, não poderiam compor o pavimento por
não se enquadrarem em especificação técnica.
3. SELEÇÃO DO LOCAL DE IMPLANTAÇÃO DO TRECHO
EXPERIMENTAL
Na primeira etapa deste projeto, as primeiras atividades foram de reconhecimento do
trecho concedido sob a gestão da CONCER. Realizou-se uma análise do relatório das
deflexões medidas pela CONCER na Rodovia BR 040, Rio de Janeiro / Juiz de Fora –
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MG, com uso do FWD da Dynatest, no ano de 2009, para escolha dos prováveis locais
do trecho experimental, que seria composto por três segmentos, portanto necessitaria
dispor de condições semelhantes para os três.
Na ocasião foram definidos critérios para a seleção do provável local do trecho
experimental, tais como: segmentos com extensão mínima entre 200 e 300 metros
lineares para cada mistura asfáltica com deflexões máximas medidas com o FWD da
Dynatest entre 50 e 100 (0,01mm) em ambas as faixas de rolamento. Foram analisadas
todas as deflexões máximas dos cerca de 150 km geridos pela CONCER, com o
objetivo de selecionar segmentos, que foram posteriormente visitados por engenheiros
da COPPE para escolha do provável local do trecho experimental.
Após a seleção dos locais que atendiam aos critérios escolhidos pela COPPE para o
provável trecho experimental, os técnicos da COPPE realizaram uma visita aos locais
selecionados. Esse levantamento foi realizado no mês de junho de 2010 com o objetivo
de verificar as condições do local quanto à geometria dos segmentos como: aclive,
declive ou plano; sinuoso ou reto; defeitos do revestimento como afundamento de trilha
de roda, trincamentos, panelas, remendos e desgastes; pontos de referência, condições
de tráfego; pontos de fuga do tráfego, entre outros.
De posse dessas informações foi realizada uma reunião da equipe de técnicos da
COPPE e da CONCER para definir o local do experimento, porém ficou decidido que
seria feita outra visita aos locais selecionados, desta vez com a presença do Engenheiro
Alcimar Penna, gerente de engenharia da CONCER à época. Nesta visita foi proposta a
construção do trecho experimental entre o km 56 e km 57, próximo ao local onde
estavam sendo realizados serviços de restauração do revestimento programados.
Após esta segunda visita em reunião com presença do engenheiro Mario da Compasa do
Brasil, responsável pelos serviços de restauração do revestimento, da equipe técnica da
CONCER e da COPPE, foi decidida a construção dos segmentos experimentais entre o
km 56 e 57 sentido Divisa MG / RJ – Serra.
As Figuras 2 a 5 correspondem a fotos do local do experimento, na condição de
superfície apresentada à época, (agosto de 2010) onde foram construídos os três
17
segmentos experimentais: mistura de referência (REF), mistura de módulo elevado
(MME) e mistura morna (MM).
Após a definição do local onde seria construído o trecho experimental foram coletados
os agregados oriundos da Pedreira Pedra Sul, localizado próximo a BR 040, no
município de Juiz de Fora – MG, para estudos no laboratório de pavimentos da COPPE.
Esses materiais coletados na pedreira foram classificados como Brita 1 ou ¾”, Brita 0
ou ½” e Pó de Pedra, e submetidos a ensaios em laboratório para compor os dois
primeiros segmentos escolhidos para a primeira fase da construção: REF e MME.
Ficou definida, também nesta ocasião, a usina de asfalto que produziu as misturas
asfálticas de REF e MME que foi a usina de asfalto da SOMA, localizada no município
de Três Rios próximo a BR 040, acesso no km 23 + 500m. A usina da SOMA é da
marca CIBER, do tipo contínua (drum mix), com a produção de 80 a 100
toneladas/hora, conforme apresentado nas Figuras 6 e 7. Nesta usina de asfalto foram
usinadas as misturas asfálticas de Módulo Elevado e a convencional.
Para a construção do terceiro segmento, por questões operacionais da técnica escolhida
de mistura morna, foi necessário mudar a usina de produção da massa asfáltica que
passou a ser a Usina da empresa Craft, localizada no bairro de Campo Grande,
município do Rio de Janeiro. É uma usina gravimétrica com capacidade de produção de
80 toneladas /hora. Para viabilizar o uso desta usina, também foi necessário mudar a
pedreira fornecedora dos agregados, como se verá mais a frente. Na Figura 8 está
apresentada uma vista geral desta usina.
Após a confirmação do local do trecho experimental, foi realizada a abertura de um
poço de sondagem na estaca 5635 sentido Juiz de Fora/MG – Rio de Janeiro/RJ. O poço
foi realizado pela equipe de técnicos da CONCER e orientação da equipe da COPPE.
As Figuras 9 e 10 mostram o local do poço e o perfil estrutural do pavimento no ponto.
Mais fotos desta etapa estão apresentadas no Anexo 1.
Foram realizados os ensaios de densidade “in situ” somente nas camadas de base e sub -
base conforme mostrados na Figura 11. Por problemas climáticos na ocasião não foi
possível determinar a densidade no subleito. Os ensaios para determinação da densidade
18
“in situ” seguiram as orientações do método DNIT (DNER) ME092-94. Na camada de
subleito não foi realizado o ensaio de densidade “in situ” devido à chuva, que também
prejudicou a coleta de material para análise em laboratório devido à precipitação intensa
e necessidade de fechar o poço em seguida por questão de segurança.
Figura 2: Aspecto do revestimento asfáltico antigo – Estaca 5640 (agosto 2010)
Figura 3: Aspecto do revestimento asfáltico antigo no local do futuro trecho
experimental (agosto de 2010)
19
Figura 4: Aspecto do revestimento asfáltico antigo no local do futuro trecho
experimental com elevado grau de trincamento (agosto de 2010)
Figura 5: Vista geral do local do futuro trecho experimental (agosto de 2010)
20
Figura 6: Usina de asfalto da Soma Engenharia – Três Rios / RJ usada nos dois
primeiros segmentos experimentais (agosto de 2010)
Figura 7: Vista geral da Usina de asfalto da Soma Engenharia – Três Rios / RJ
usada nos dois primeiros segmentos experimentais (agosto de 2010)
21
Figura 8: Usina gravimétrica da empresa Craft empregada para produzir o Concreto
Asfáltico morno usado no terceiro trecho experimental desta pesquisa (abril de 2012)
Figura 9: Posição de abertura do poço de sondagem no local do trecho
experimental (setembro de 2010)
22
Figura 10: Perfil estrutural do pavimento no local deste experimento.
Figura 11: Ensaio de densidade “in situ” na camada da sub – base no local do
trecho experimental CONCER – COPPE (setembro de 2010)
O material coletado no poço de sondagem foi devidamente identificado e lacrado para a
confecção de corpos de prova em laboratório para a realização de ensaios no
Laboratório de Geotecnia e Pavimentos da COPPE/UFRJ, que foram os seguintes:
- Caracterização;
- Ensaio de compactação;
- Ensaio triaxial dinâmico em amostra de solos.
23
As amostras de solos destinadas aos ensaios de compactação e triaxial dinâmico foram
obtidas da base, sub - base e subleito do pavimento da rodovia, na estaca 5635, com o
material escavado no poço de sondagem.
Após a identificação e o registro das amostras no laboratório de Geotecnia e Pavimentos
da COPPE, foram colocadas em bandejas, levadas para estufa a 60ºC e deixadas por um
período superior a 48 horas para que toda umidade fosse eliminada. Na sequencia as
amostras foram destorroadas e pesadas para a confecção dos corpos de prova.
Os corpos de prova moldados em laboratório para a realização dos ensaios de
compactação das camadas de base e sub-base foram confeccionados em moldes de
dimensões idênticas aos empregados nos ensaios triaxiais dinâmicos. Esta decisão
possibilitou a execução de ensaios de módulo de resiliência em pelo menos três pontos
de umidade da curva de compactação o que ajuda na análise das condições de campo.
Para a amostra do subleito utilizou-se molde convencional de compactação Proctor
normal, devido à pequena quantidade de solo coletada, provocada pelas condições
climáticas quando da sua retirada do poço de sondagem, conforme já explicado. Para a
compactação dos corpos de prova a energia utilizada para a camada de base foi a
modificada, para a camada de sub-base utilizada foi a intermediária e para a camada de
subleito foi a normal. Os ensaios de compactação foram realizados obedecendo a
Norma da ABNT NBR7182, a menos do tamanho dos corpos de prova e os estão
apresentados na Tabela 1.
As espessuras médias das camadas obtidas no furo de sondagem foram as seguintes:
- Camada de revestimento antigo: 8 cm;
- Camada de base granular: 22 cm;
- Camada de sub-base: 21cm;
- Camada de subleito: realizado até 130 cm – parte com o uso do trado.
24
Tabela 1 – Resultado do ensaio de compactação dos materiais do poço de sondagem do
trecho deste estudo
Amostra
Dimensão do Corpo de
Prova (cm) Energia
Utilizada
γs máx.
(g/cm3)
hot
(%)
Grau
Compactação
(%) Diâmetro Altura
Base 10,0 20,0 Modificada 2,222 6,4 89
Sub - base 10,0 20,0 Intermediária 2,036 10,4 90
Subleito 10,2 12,7 Normal 1,683 15,7 -
Para melhor avaliar os resultados dos ensaios triaxiais dinâmicos e comparar esses
resultados com as questões de variação de umidade encontradas nas camadas de base e
sub-base durante as estações do ano (essa variação pode ser significativa dependendo
das condições do revestimento asfáltico), os corpos de prova foram moldados na
umidade ótima e comparados com corpos de prova moldados com a mesma energia,
porém um no ramo úmido e o outro no ramo seco. Os ensaios triaxiais dinâmicos foram
executados pelo Método de Ensaio (DNER) ME-131/94 e os resultados obtidos estão
apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 – Resultado do ensaio triaxial dinâmico dos materiais do poço de sondagem do
trecho deste estudo
Amostra Nº do Corpo
de Prova
Umidade de
Ensaio (%)
MR = k1σ3 k2
(MPa)
k1 k2 R2
Base
82 6,3 880,6 0,49 0,872
83 5,6 1070,5 0,57 0,965
84 7,2 926,9 0,56 0,959
Sub-base
86 10,8 596,4 0,59 0,942
87 9,4 568,7 0,49 0,769
88 9,6 374,8 0,35 0,625
Subleito 85 14,4 439,9 0,44 0,654
Durante a execução do poço de sondagem foi retirada uma placa do revestimento
asfáltico existente nas dimensões aproximadas de 20cm x 30cm. Desta placa, foram
retirados em laboratório, com sonda rotativa, dois corpos de prova de 10cm de diâmetro
25
aproximadamente. Nestes dois corpos-de-prova foram executados os seguintes ensaios,
com seus respectivos valores:
- densidade aparente: 2,32 (igual nos dois cps).
- ensaios de módulo de resiliência: 5.785 MPa (média dos dois)
- resistência à tração: 1,35 MPa (média dos dois).
4. DOSAGEM DAS MISTURAS ASFÁLTICAS
Na presente pesquisa o Laboratório da COPPE ficou responsável pela dosagem da
mistura asfáltica do segmento de Mistura de Módulo Elevado (ME) e do segmento de
Mistura Morna (MM). O segmento de Mistura Convencional CAP 50/70 foi realizado
utilizando os parâmetros adotados pela Concessionária para os serviços de restauração
ao longo da rodovia. Estão apresentados a seguir os resultados correspondentes a
mistura de Módulo Elevado e a Mistura Morna, aplicadas em diferentes datas.
O ligante asfáltico utilizado na mistura convencional de referência foi o CAP 50/70, os
agregados foram da Pedreira Pedra Sul, e as proporções de agregados foram: Brita ¾,
24%; Brita nº 0, 25%; Pó de Pedra 50%; Cal Hidratada 1% e o teor de ligante de projeto
foi de 5,1% para a camada de rolamento. Foram realizados ensaios mecânicos de
verificação desta dosagem no laboratório da COPPE, apresentados a seguir.
As misturas ME e MM foram projetadas de acordo com a metodologia SUPERPAVE:
Um teor de ligante de 5,0% em massa da mistura de agregados foi
inicialmente selecionado. A partir deste teor, outros três teores (4,5%; 5,5%
e 6,0%) também foram selecionados;
O ligante asfáltico foi adicionado à massa de agregados e usinadas em um
misturador mecânico, como mostrado na Figura 12;
Para simular o envelhecimento de curto prazo das misturas, as amostras não
compactadas permaneceram em estufa por 2 horas antes de serem
compactadas. Parte da mistura solta foi usada para a determinação da massa
específica máxima medida (ou massa específica Rice) (Gmm) seguindo a
norma ASTM D 2041-00;
26
As amostras foram compactadas em um compactador giratório
SUPERPAVE, Figura 13, com a aplicação de 100 giros e pressão de 600kPa;
Figura 12: Misturador mecânico, usado no presente estudo, para dosagem - MM e ME
Figura 13. Compactador giratório do tipo SUPERPAVE empregado neste estudo
27
Os corpos de prova foram pesados em três condições diferentes: seca,
submersa em água e saturada de superfície seca. Tais medidas foram usadas
para a determinação da massa específica aparente (Gmb) das misturas,
seguindo a norma AASHTO T 166-05;
A partir da Gmm e da Gmb, o Volume de Vazios (Vv) foi calculado para cada
teor de ligante através da expressão:
v mm - mb
mm (1)
4.1 Dosagem da mistura de módulo elevado
Na dosagem da mistura de Módulo Elevado o agregado utilizado é oriundo da Pedreira
Pedra Sul, localizado no município de Juiz de Fora – MG. Este agregado é utilizado
pela Concessionária nos serviços de restauração da rodovia e foi também o utilizado no
segmento experimental convencional construído nesta pesquisa.
Na determinação da faixa granulométrica foi utilizado o método Bailey para a análise
do intertravamento dos agregados, dessa informação foi definido o percentual de cada
silo quente para a usinagem da mistura asfáltica, conforme apresentado na Tabela 3.
Não foi possível ajustar de maneira total todas as faixas de agregados por este critério a
partir das granulometrias obtidas na pedreira. Mas optou-se por não inserir outras
frações, especialmente a cal hidratada, tendo em vista que o ligante utilizado nesta
pesquisa para o ME não apresenta boa interação com este tipo de fíler. Nesta etapa
foram realizados: ensaios de RICE – Gmm, dosagem da mistura asfáltica, módulo de
resiliência e resistência à tração.
A usina de asfalto utilizada para a usinagem dos dois segmentos asfálticos construídos
em dezembro de 2010 foi do tipo contínua da Soma Engenharia localizada próximo a
BR040 no km 23 + 500m. Nesta usina foi processado todo o volume das misturas
asfálticas necessárias para a conclusão dos dois primeiros segmentos experimentais.
O ligante utilizado é um asfalto – polímero especialmente projetado pelo CENPES/
PETROBRAS para garantir alto módulo de resiliência, mas com alta resistência à
28
tração, à fadiga e à deformação permanente. Este ligante apresenta as seguintes
características:
CAP de alto módulo
Penetração @ 25°C - entre 15 e 20 dmm
Ponto de amolecimento >= 72°C
PG alta temperatura >= 82°C
PG baixa temperatura <= -10°
Viscosidade Brookfield @ 135°C spindle 27 >= 3500 cP.
As características de temperatura de trabalho com este ligante foram as indicadas na
Tabela 4. As características básicas da dosagem da Mistura de Módulo Elevado, obtidas
por compactação por amassamento (compactador giratório) estão apresentadas na
Tabela 5: teor de ligante, módulo de resiliência médio, resistência à tração média. Neste
segmento experimental optou-se por dosar uma mistura de menor teor de ligante,
correspondente a camada de rolamento, com energia correspondente a 100 giros, e
outra, correspondente a camada de ligação ou binder, com energia correspondente a 75
giros. Esta decisão resultou em um teor de ligante ligeiramente maior, na posição mais
sujeita à fadiga, o que é bom, e que ainda permite evitar a tendência à deformação
permanente induzida pelo teor de ligante maior.
Tabela 3 – Composição granulométrica da mistura de módulo elevado (MME) e da
convencional (REF) para comparação
Materiais MME (%) REF (%)
Brita 1 33 24
Brita 0 36 25
Pó de pedra 31 50
Cal - 1
29
Tabela 4 – Características de temperatura de processamento e compactação da Mistura
de Módulo Elevado
Ligante: 175 - 180°C
Agregados: 175 - 180°C
Compactação: 160 - 165°C
Tabela 5 – Resultado da dosagem das MME e da REF desta pesquisa
Mistura Teor de ligante Módulo de resiliência
(MPa)
Resistência à tração
(MPa)
1 (capa) 5,2 11.400 2,01
2 (binder) 5,5 10.326 2,03
REF 5,1 5.500 1,2
4.2. Dosagem da mistura morna
Neste item estão apresentados os materiais (ligante asfáltico, agregados e cal hidratada)
usados na composição da mistura projetada através da metodologia SUPERPAVE para
ser aplicada no segmento de mistura morna (MM). Além de agregados minerais
convencionais a cal hidratada foi adicionada à mistura como agente melhorador da
adesividade entre o ligante e os agregados e também como material fino para garantir
um bom intertravamento à curva granulométrica de acordo com o método Bailey.
Na dosagem da Mistura Morna o agregado utilizado foi oriundo da Pedreira Sepetiba,
localizado no município do Rio de Janeiro. Como mencionado, para este segmento foi
preciso mudar a usina e a pedreira para viabilizar o experimento. Na fase de projeto, as
amostras de agregados foram coletas na usina da CRAFT Engenharia e foram
caracterizados por meio de ensaios de densidade real, densidade aparente e absorção
conforme apresentado na Tabela 6. A composição granulometria está apresentada na
Tabela 7. Após a caracterização dos mesmos, foi escolhida uma composição
granulométrica que atendesse aos requisitos do método Bailey.
30
Tabela 6. Propriedades Físicas dos agregados minerais usados neste estudo
Agregado
Propriedade
Norma Densidade Real Densidade Aparente Absorção
Brita 1 2,685 2,635 0,72 DNER ME 081/98
Brita 0 2,630 2,575 1,01
Pó-de-Pedra 2,585 2,535 0,9 ASTM C128/07
Tabela 7. Granulometria dos agregados minerais usados neste estudo na MM
Peneira Propriedade
Granulometria - Passante (%)
Série
ASTM
Abertura
(mm) Brita 1 Brita 0 Pó-de-Pedra Cal
1" 25,4 100,0 100,0 100,0 100
3/4" 19,1 97,6 100,0 100,0 100
1/2" 12,5 32,6 99,9 100,0 100
3/8" 9,52 9,4 92,8 99,4 100
1/4" 6,25 0,9 42,1 93,4 100
No. 4 4,75 0,7 16,1 88,6 100
No. 8 2,36 0,7 4,2 66,3 100
No. 16 1,18 0,7 2,2 46,9 100
No. 30 0,6 0,7 1,5 31,9 100
No. 50 0,3 0,6 1,1 18,5 100
No. 100 0,15 0,4 0,9 9,6 99
No. 200 0,075 0,2 0,5 4,1 85
O ligante empregado neste segmento experimental de mistura morna foi o CAP 30/45 –
da REDUC, o ligante foi caracterizado em laboratório segundo os ensaios de penetração
(DNER ME 03/99), ponto de amolecimento (ABNT NBR 6560), ductilidade (DNER
ME 163/98) e viscosidade Brookfield (ASTM D 4402).
31
Na Tabela 8 estão apresentados os valores encontrados nos ensaios e os valores obtidos
nos ensaios de viscosidade Brookfield são apresentados também de forma gráfica na
Figura 14. Também estão indicadas nesta figura as faixas de temperatura de mistura e
de compactação, correspondentes aos intervalos de 150cP e 190cP e 250cP a 310cP,
respectivamente. O valor de viscosidade escolhido foi a média das duas faixas (170cP
para mistura e 280cP para compactação).
Tabela 8: Resultados dos ensaios de caracterização do ligante 30/45 deste estudo.
Caracterização do CAP 30/45
Tipo de Ligante
Penetração Ponto de Ductilidade Viscosidade
Brokfield
(dmm) Amolecimento 25⁰C (cP)
100g, 5s,
25⁰C (⁰C) (cm) 135⁰C 150⁰C 175⁰C
CAP 30/45 34 55 >150 592,5 280 142,5
Figura 14: Curva de viscosidade Brookfield do ligante asfáltico 30/45 usado no presente
estudo para mistura morna.
10
100
1000
130 140 150 160 170 180
Vis
cosi
da
de
(cP
)
Temperatura (˚C)
Cap 30/45
Compactação
Mistura
32
Conforme observado na Figura 14, as temperaturas empregadas para mistura agregados
– ligante foi de 168⁰C no processo convencional, contudo, o procedimento de
espumação do ligante empregado neste terceiro segmento experimental permitiu a
redução da temperatura no final da usinagem passando para 138⁰C de usinagem, como
será explicado à frente. No caso da compactação, passou-se de 150°C para 110⁰C,
mínimo.
Após a caracterização dos materiais foi realizado o projeto para a determinação do teor
ótimo de ligante da mistura. A curva granulométrica foi composta por 27% de Brita 1,
23% de Brita 0, 48% de Pó de pedra e 2% de cal hidratada, e atendeu os limites
especificados para a faixa B do DNIT e pelo SUPERPAVE para misturas com TMN de
19 mm, além de atender aos requisitos Bailey. O teor de ligante de projeto foi
determinado em função do volume de vazios (Vv) de 4%, conforme apresentado na
Figura 15 e foi de 5,2%.
Outros parâmetros volumétricos também foram determinados, de acordo com as
recomendações do SUPERPAVE, tais como: Volume de agregado mineral (VAM),
relação betume/vazios (RBV) e proporção pó/asfalto (P/A). A Tabela 9 apresenta os
parâmetros volumétricos obtidos e os limites estabelecidos pelo SUPERPAVE para
misturas com TMN de 19 mm e volume de tráfego superior a 3 x 106 passagens do eixo
padrão.
Figura 15: Curva Volume de vazios versus % de ligante CAP 30/45 do projeto MM
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50
Vazi
os
(%)
Ligante (%)
Volume Vazios Cap 30/45(%)
33
Tabela 9: Resultados Volumétricos do projeto SUPERPAVE da mistura morna
CRITÉRIOS
Teor de Ligante 4%
>13% (TMN de
19 mm) 65% a 75% 0,6 a 1,2
Cap 30/45 Vv VAM RBV
P/A=%pas 200/%
ligante (%)
5,20 4,00 16,00 75,00 0,96
Novos corpos de prova foram compactados no teor ótimo de ligante (5,2%) até o
número de giros Nmáximo (160 giros) para a determinação do chamado %Gmm no Nmáximo
(percentual da Gmm). Tal propriedade pode ser entendida como uma estimativa do grau
de densificação da mistura ao final da sua vida de serviço. De acordo com o
SUPERPAVE, o volume de vazios das misturas compactadas no Nmáximo deve ser igual
ou superior a 2% (%Gmm no Nmáximo ≤ 98%) para evitar problemas com susceptibilidade
a deformações permanentes. Das curvas de densificação, também foi determinado o
chamado %Gmm no Ninicial (8 giros), que dá ideia da compactabilidade das misturas. O
SUPERPAVE recomenda um %Gmm no Ninicial de no máximo 89%. A Tabela 10 mostra
os resultados obtidos para estas duas propriedades e indica que os valores encontrados
atenderam às especificações.
Tabela 10. Propriedades Volumétricas da Mistura Morna para o Teor de Projeto
de Ligante deste estudo
Parâmetro Critério Teor de ligante (%)
5,2
%Gmm no Ninicial ≤ 89% 88,1
%Gmm no Nmáximo ≤ 98% 97,6
5. EXECUÇÃO DOS TRECHOS MONITORADOS
Conforme explicado no item 3, o local escolhido para a construção do trecho
experimental foi entre as estacas 5626 metros até a estaca 5659 sentido Juiz de Fora /
Rio de Janeiro próximo ao km 57, que reunia as condições geométricas e de segurança
necessárias depois para os levantamentos periódicos de campo. Fotos desta etapa estão
34
apresentadas nos Anexos 2 e 3 ao final deste relatório. Na Figura 16 mostra-se o cartaz
indicativo do trecho colocado pela CONCER na época da construção destes dois
primeiros segmentos em dezembro de 2010.
Figura 16: Cartaz indicativo do trecho experimental (dezembro de 2010)
Para a construção do segmento experimental de Misturas de Módulo Elevado e de
Mistura Convencional – CAP 50/70 foi realizada a fresagem total do revestimento
antigo, aproximadamente 11cm, uma vez que o mesmo encontrava-se com elevado grau
de trincamento. No poço de sondagem havia sido medida espessura de revestimento de
8cm, mas durante a fresagem encontrou-se 11cm, que foram totalmente removidos
devido ao alto grau de trincamento. Sabe-se que deixar poucos centímetros residuais
trincados sob o revestimento novo concentra as tensões e acelera a reflexão de trincas.
O primeiro segmento experimental foi o de concreto asfáltico convencional, com
extensão de 190 metros lineares, e a construção foi realizada nos dias 10 e 11 de
dezembro de 2010 na faixa da direita e esquerda, respectivamente, entre a estaca 5649 +
10 metros até a estaca 5659 e produzidos em uma usina de asfalto continua da empresa
SOMA. Ambas as faixas foram realizadas em duas camadas devido a espessura reposta:
a primeira com 6cm e a segunda com 5cm de espessura, totalizando os 11cm de
revestimento antigo fresado. A mistura asfáltica utilizada neste primeiro segmento
experimental foi uma mistura asfáltica convencional com CAP 50/70, faixa B do DNIT
35
projetada e aplicada pela construtora COMPASA do BRASIL. Esta mistura asfáltica
convencional utilizada nesta pesquisa vem sendo utilizada pela concessionária em
diversos trechos ao longo da rodovia através de seu plano de restauração.
O segundo segmento experimental foi o de concreto asfáltico de Módulo Elevado, com
extensão de 200 metros lineares, e a construção foi realizada nos dias 12 e 13 de
dezembro de 2010 na faixa da direita e esquerda, respectivamente, entre a estaca 5639 +
10 metros até a estaca 5649 + 10 metros. O procedimento utilizado neste segmento
experimental foi igual ao primeiro o que diferiu foi o tipo de ligante asfáltico utilizado
que foi CAP de Módulo Elevado. Fotos da construção deste trecho estão no Anexo.
O terceiro segmento experimental foi o de concreto asfáltico Morno, com extensão de
270 metros lineares, e a construção foi realizada nos dias 10 e 12 de abril de 2012, na
faixa da direita e esquerda, respectivamente, entre as estacas 5626 até a estaca 5639 +
10 metros. A usinagem da mistura, e sua aplicação, foram feitas pela CRAFT
Engenharia em uma usina gravimétrica. Neste segmento, que corresponde ao local do
poço de sondagem, a espessura do revestimento foi confirmada como sendo de 8cm. A
mistura foi aplicada em duas camadas de 4cm, em ambas as faixas de rolamento. Foi
uma mistura com CAP 30/45, faixa 19mm SUPERPAVE, dosada e projetada como
concreto asfáltico quente, mas que foi processada como mistura morna.
Nas Figuras 17 a 23 estão mostrados alguns dos procedimentos utilizados na produção
da mistura morna, pelo processo de agregados umedecidos, que é uma técnica nova.
Outras fotos estão no Anexo 3. É visível a ausência de fumaça e fumos durante o
carregamento do caminhão, espalhamento e compactação da MM, com benefícios
evidentes para o SMS dos operários, engenheiros e usuários da via no momento da obra.
Na Figura 24 está mostrado o cartaz colocado pela concessionária CONCER à época
desta construção, recentemente, em maio de 2012, marcando a nova etapa da pesquisa.
36
Figura 17: Homogeneização do Pó-de-pedra no processo de mistura morna deste
experimento
Figura 18: Separação de Pó-de-pedra úmido utilizado para produzir 1 tonelada de
mistura morna deste experimento.
Figura 19: Colocação do pó-de-pedra dentro do misturador na produção da mistura
morna deste experimento.
37
Figura 20: Vista da usina, com operários trabalhando na colocação do pó-de-pedra
úmido dentro do misturados da usina.
Figura 21: Controle da temperatura de produção da mistura morna deste experimento.
Figura 22: Controle da temperatura durante o espalhamento da massa asfáltica e na
compactação no local do terceiro trecho experimental (abril 2012).
38
Figura 23: Espalhamento da massa asfáltica na faixa da direita do terceiro trecho
experimental MM (abril 2012).
Figura 24: Indicação do trecho experimental – maio de 2012
6. RESULTADOS DA PRIMEIRA AVALIAÇÃO – FEVEREIRO DE 2011
A equipe de técnicos da COPPE, com o apoio da CONCER e do CENPES vem
realizando avaliações periódicas no trecho experimental desde a sua construção,
monitorando o comportamento dos segmentos quanto ao seu desempenho funcional e
estrutural. Porém, os segmentos de concreto asfáltico convencional CAP 50/70 e o de
Módulo Elevado construídos em dezembro de 2010 são 16 meses mais velhos que o
39
segmento de mistura morna construído em abril de 2012. Assim, os levantamentos
apresentados neste item são referentes ao segmento convencional e ao de mistura de
módulo elevado. Fotos das avaliações estão no Anexo 4 ao final do relatório.
A primeira avaliação dos dois segmentos construídos em dezembro de 2010 foi
realizada no dia 15 de fevereiro de 2011, aproximadamente dois meses após a
construção dos mesmos. Essa demora na avaliação após a construção se deu pelo fato da
proximidade das festas de final de ano (Natal e Ano Novo), do alto volume de tráfego
no mês de janeiro e época de chuvas intensas no local. Na primeira avaliação foram
realizados os seguintes levantamentos: Levantamento dos defeitos superficiais, medida
do afundamento da trilha de roda com o uso da treliça metálica, avaliação da macro e
microtextura com pêndulo britânico e mancha de areia do revestimento e bacias
deflectométricas com o uso do FWD do CENPES. A seguir, está apresentada breve
descrição de cada levantamento realizado, assim como os resultados obtidos.
6.2.Levantamento visual
O levantamento visual (LV) consiste na medida subjetiva das condições de superfície
do trecho monitorado, feito por um ou grupo de avaliadores, que percorrem a pé,
registrando suas opiniões sobre a capacidade do pavimento de atender às exigências do
tráfego que sobre ele atua, no momento da avaliação, quanto à suavidade e ao conforto.
Este valor pode ser considerado correspondente à escala usada no VSA do DNIT (DNIT
009/2003 – PRO), porém, sem obrigatoriedade de serem 5 avaliadores, e levando em
conta que, sendo o trecho curto, melhor será percorrer a pé. A avaliação das condições
dos pavimentos deve ser realizada em toda a extensão do pavimento do trecho
monitorado (Manual da Rede Temática de Asfalto, 2010).
A avaliação superficial dos defeitos consiste no levantamento dos defeitos superficiais
existentes na rodovia. O setor de Pavimentos da COPPE junto com outras instituições
do país desenvolveram critérios para avaliar os defeitos superficiais de trechos
experimentais monitorados. Esse critério consiste na avaliação de todos os defeitos ao
longo do trecho experimental (em geral com extensão de aproximadamente 300 metros).
Nesse levantamento são verificados e anotados todos os defeitos, extensão, faixa de
40
rolamento, posição, tipo de defeito e a severidade conforme modelo de Ficha de
Levantamento de Defeitos de Pavimentos desenvolvida pela Rede Temática de Asfalto.
O levantamento visual foi realizado a pé, com dois avaliadores da COPPE, os
engenheiros Marcos e Álvaro. Os resultados obtidos estão apresentados nas Figuras 25 e
26, que correspondem ao levantamento visual realizado nos trechos de mistura asfáltica
de módulo elevado e mistura asfáltica convencional CAP 50-70, respectivamente. Na
Figura 27 apresenta-se a legenda dos defeitos observados durante o levantamento visual
dos trechos.
Além do levantamento visual, também como forma de avaliação dos defeitos
superficiais, foram realizadas medidas dos afundamentos em trilha de roda externa e
interna utilizando a treliça metálica. A Figura 28 mostra a treliça usada, com haste
central móvel, capaz de medir os afundamentos com precisão de 0,5mm. Os resultados
dos afundamentos em trilha de roda estão apresentados nas Figuras 29 e 30, para os
trechos executados com mistura de módulo elevado e mistura asfáltica convencional
CAP 50-70, respectivamente. Estas medidas foram realizadas pelo engenheiro Álvaro,
da COPPE. Todas as medidas dos afundamentos em trilha de roda foram realizadas
somente na faixa da direita, sentido Juiz de Fora- Rio de Janeiro.
41
Figura 25 – Resultado do levantamento visual realizado no trecho monitorado de mistura asfáltica de módulo elevado em fevereiro de 2011.
D
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
AC
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,6 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,6 METROS TRANSVERSAL
5649 +10
FA
IXA
ETRE
TRI
DTRI
TRE
5645 5646 5647 5648
TRI
MISTURA ASFÁLTICA DE MÓDULO ELEVADO - BR-040 CONCER
5641 5642 5643 5644 5645
TRE
DTRI
TRE
AC
FA
IXA
E
5640
42
Figura 26 - Resultado do levantamento visual realizado no trecho monitorado de mistura asfáltica convencional CAP50-70 – fevereiro 2011.
F1
F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50/70 - BR 040 CONCER
-10 5650 5651 5652 5653 5654F
AIX
A
ETRE
TRI
DTRI
TRE
AC
5654 5655 5656 5657 5658 5659
FA
IXA
ETRE
TRI
DTRI
TRE
AC
SEGREGAÇÃO DA ESTACA 5654 + 4METROS ATÉ A ESTACA 5654 + 10METROS
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,6 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,6 METROS TRANSVERSAL
43
Figura 27: Legenda dos defeitos observados durante o levantamento visual dos trechos
desta pesquisa.
Figura 28: Treliça metálica usada para medidas dos afundamentos em trilha de roda nos
trechos desta pesquisa.
F1
D
AC
TRINCA TRANSVERSAL CURTA
TRINCA LONGITUDINAL CURTA
DEFEITO CONSTRUTIVO
FISSURAS VISÍVEIS
ACOSTAMENTO REVESTIMENTO ANTIGO
TRINCA LONGITUDINAL LONGA
LEGENDA DOS DEFEITOS
44
Figura 29 – Medidas dos afundamentos em trilha de roda externa e interna da faixa da
direita do trecho monitorado executado com mistura de módulo elevado (fev. 2011).
Figura 30 – Medidas dos afundamentos em trilha de roda externa e interna da faixa da
direita do trecho monitorado executado com mistura asfáltica convencional CAP 50-70
(fev. 2011).
Observa-se que o resultado de afundamento de trilha de roda na mistura de módulo
elevado apresentou em geral resultado menor que a mistura convencional, exceto em
dois pontos. Esses afundamentos surpreendem devido ao pequeno tempo desde a
0
1
2
3
4
5
6
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
AF
UN
DA
ME
NT
O D
E T
RIL
HA
DE
RO
DA
(m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE TRILHA DE RODA FAIXA DA DIREITA - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
TRILHA DE RODA EXTERNA TRILHA DE RODA INTERNA
0
1
2
3
4
5
6
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
AF
UN
DA
ME
NT
O D
E T
RIL
HA
DE
RO
DA
(m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE TRILHA DE RODA FAIXA DA DIREITA - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50-70
TRILHA DE RODA EXTERNA TRILHA DE RODA INTERNA
45
execução dos trechos, aproximadamente 60 dias após a execução. Esses pontos foram
acompanhados nos próximos trimestres bem como continuará a ser nos demais
levantamentos, possibilitando desenvolver curvas de desempenho.
6.3.Microtextura
A avaliação da microtextura (função da aspereza do agregado) do revestimento deve ser
realizada conforme ASTM E 303-08. O equipamento empregado é o Pêndulo Britânico,
conforme pode ser visto na Figura 31. Este equipamento é munido de um braço
pendular cuja extremidade tem uma sapata recoberta de borracha para ser atritada contra
a superfície umedecida do pavimento. Estas medidas foram realizadas pelo técnico
Rodrigo, da COPPE.
Figura 31 – Foto do Pêndulo Britânico usado no trecho em estudo (fev. 2011).
O valor de atrito medido é expresso em português como VRD (Valor de Resistência à
Derrapagem). Na Tabela 11, são apresentados os valores de VRD em função das classes
de microtextura. O Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos do DNIT (2006)
recomenda valores de RD ≥ 55, corresponde à característica rugosa.
46
Tabela 11– Classes de microtextura pelo método do pêndulo britânico (DNIT, 2006).
A microtextura é uma característica muito importante para rompimento da película de
água e promoção do contato pneu-pavimento para baixas velocidades de deslocamento,
de até cerca de 60km/h.
Nas Figuras 32 e 33 estão apresentados os resultados da avaliação da microtextura do
pavimento obtido pelo método do pêndulo britânico para os segmentos de módulo
elevado e de mistura convencional CAP 50-70, respectivamente.
Figura 32– Resultados da microtextura obtida pelo método do pêndulo britânico no
trecho monitorado de mistura de módulo elevado desta pesquisa – fevereiro de 2011
Classificação Limites de VRD
Perigosa <25
Muito Lisa 25-31
Lisa 32-39
Insuficientemente Rugosa 40-46
Medianamente Rugosa 47-54
Rugosa 55-75
Muito Rugosa >75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
VA
LO
RE
S D
E R
ES
IST
ÊN
CIA
À D
ER
RA
PA
GE
M
ESTACAS
RESULTADOS DA MICROTEXTURA PELO MÉTODO DO PÊNDULO BRITÂNICO - MISTURA MÓDULO ELEVADO
FAIXA DA DIREITA FAIXA DA ESQUERDA
55
47
Figura 33 – Resultados da microtextura obtida pelo método do pêndulo britânico no
trecho monitorado de mistura asfáltica convencional CAP 50-70 desta pesquisa –
fevereiro de 2011.
Com pode ser observado na Figura 32, os resultados de VRD (valor de resistência à
derrapagem) para a mistura de módulo elevado variam entre 54 e 72, o que corresponde
a uma classificação de pavimento rugoso a medianamente rugoso, conforme Tabela 11.
Em geral os pontos medidos no trecho de alto módulo foram classificados como rugoso
no início da solicitação pelo tráfego.
Já na Figura 33, os resultados de VRD do segmento monitorado e executado com a
mistura asfáltica convencional CAP 50-70 variam entre 53 e 67, o que os classifica
como pavimento medianamente rugoso a rugoso, em geral os pontos medidos no trecho
asfáltico convencional foram também classificados como rugoso, no início da
solicitação pelo tráfego.
6.4. Macrotextura
A macrotextura pode ser determinada de várias formas, sendo a mais comum para
pequenas extensões o uso do ensaio de altura média da mancha de areia (ASTM E 965),
conforme pode ser visto na foto da Figura 34.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
VA
LO
RE
S D
E R
ES
IST
ÊN
CIA
À D
ER
RA
PA
GE
M
ESTACAS
RESULTADOS DE MICROTEXTURA PELO MÉTODO DO PÊNDULO BRITÂNICO - MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50-70
FAIXA DA DIREITA FAIXA DA ESQUERDA
55
48
O ensaio de mancha de areia consiste em preencher os vazios da textura superficial do
pavimento com um volume conhecido (de 25000 mm³ ± 150 mm³) de areia natural
limpa e seca, de grãos arredondados, ou esferas de vidro. A areia é espalhada sobre a
superfície seca do pavimento com auxílio da base circular de um pistão, que é
movimentada em círculos, obtendo uma área final aproximadamente circular. Mede-se o
diâmetro do círculo formado pela mancha obtida, em quatro direções; o diâmetro médio
(D), é a média das quatro medições.
A altura (HS) é expressa pela seguinte equação:
HS = 4. V / D2. π (2)
Onde:
HS = altura média da mancha (mm)
V = volume de areia (25.000 mm3)
D = diâmetro médio da mancha (mm)
Figura 34: Foto do ensaio mancha de areia realizado no trecho deste estudo em fevereiro
de 2011.
O Manual de Restauração de Pavimentos Asfálticos (DNIT, 2006) apresenta os limites
de macrotextura definidos em função do HS, conforme Tabela 12. A faixa recomendada
para os trechos monitorados é 0,6 mm ≤ HS ≤ 1,2 mm, ou seja, as superfícies devem
49
apresentar textura média a grossa. Abaixo de 0,6mm, a macrotextura passa a ter
tendência de ser fechada e aumenta o risco de hidroplanagem. Acima de 1,2mm, a
textura é muito aberta, causando desgaste excessivo nos pneus, maior consumo de
combustível e tendência a maior ruído ao rolamento. A macrotextura é uma das
características mais importantes e que afetam a aderência, principalmente para
velocidades de deslocamento acima de 50km/h.
Tabela 12 – Classes de macrotextura pelo método da mancha de areia (DNIT, 2006).
Nas Figuras 35 e 36 estão apresentados os resultados da avaliação da macrotextura do
pavimento obtido pelo método da mancha de areia para os trechos monitorados de
mistura de módulo elevado e de mistura asfáltica convencional CAP 50-70,
respectivamente. Estas medidas foram realizadas pelo técnico Washington, da COPPE.
Figura 35: Resultados da macrotextura do pavimento pelo método da mancha de areia
no trecho monitorado de mistura de módulo elevado (fev. 2011).
Classificação Limites de HS
Muito Fina < 0,20
Fina 0,21 - 0,40
Média 0,41 - 0,80
Grossa 0,81 - 1,20
Muito Grossa > 1,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
AL
TU
RA
DE
SU
PE
RF
ÍCIE
HS
(mm
)
ESTACAS
RESULTADOS DA MACROTEXTURA PELO MÉTODO DA MANCHA DE AREIA HS(mm) - MISTURA MÓDULO ELEVADO
FAIXA DA DIREITA FAIXA DA ESQUERDA
0,81- 1,20
50
Figura 36: Resultados da macrotextura do pavimento pelo método da mancha de areia
no trecho monitorado de mistura asfáltica convencional CAP 50-70 (fev. 2011).
Como pode ser observado, na Figura 35, MME, a maior parte dos resultados
encontrados se enquadra dentro da faixa 0,81 < HS < 1,20, que é classificado como
macrotextura grossa, exceção de algumas estacas onde os resultados apresentaram
valores acima de 1,2mm e da estaca 5646 (faixa da direita) que apresentou resultado
pouco abaixo de 0,8mm. Em geral os resultados obtidos classificaram o segmento MME
como de macrotextura grossa no início do tráfego no local.
No trecho executado com mistura asfáltica convencional CAP 50-70, os valores de
macrotextura obtidos pelo método da mancha de areia foram inferiores quando
comparados com o trecho executado com a mistura de módulo elevado, conforme pode
ser observado na Figura 35. Observa-se que a maior parte dos resultados se enquadra na
faixa de classificação de macrotextura média, que varia 0,41 < HS < 0,80, exceção de
algumas estacas que apresentaram valores de HS pouco acima de 0,80mm. Na sua
maioria, os resultados obtidos no trecho convencional, foram classificados como de
macrotextura média, no início do tráfego.
Essa diferença ente os dois trechos experimentais está relacionada a granulometria
utilizada e ao tipo de ligante: na mistura asfáltica convencional as proporções de
agregados foram Brita ¾, 24%; Brita nº 0, 25%; Pó de Pedra 50%; Cal Hidratada 1% e
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
AL
TU
RA
DE
SU
PE
RF
ÍCIE
HS
(m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DA MACROTEXTURA PELO MÉTODO DA MANCHA DE AREIA HS (mm) - MISTURA CONVENCIONAL CAP 50/70
FAIXA DA DIREITA FAIXA DA ESQUERDA
0,41- 0,80
51
o teor de ligante de projeto foi de 5,1% para a camada de rolamento. Na mistura
asfáltica de módulo elevado as proporções de agregados foram Brita ¾, 33%; Brita nº 0,
36%; Pó de pedra, 31% e o teor de ligante de projeto foi 5,5% para a camada de
rolamento.
6.5. Levantamentos deflectométricos – FWD
Os equipamentos de medição de deflexão do pavimento – defletômetros – mais
utilizados no país são: viga Benkelman, que pode ser convencional ou automatizada e o
FWD (falling weight deflectometer).
A viga Benkelman é um equipamento que necessita de um caminhão com eixo traseiro
simples de roda dupla carregado com 8,2t, para aplicar a carga sob a qual será medida a
deformação elástica. É um procedimento trabalhoso e de pouca precisão para
determinação da bacia quando realizado com a viga convencional, mas hoje é possível
encontrar no país vigas automatizadas, nas quais a leitura dos deslocamentos se faz com
medidores elétricos tipo LVDT.
O equipamento FWD, que realiza a medida dos deslocamentos elásticos de um
pavimento por impacto, é mais atual e as normas DNER-PRO 273 e ASTM D 4695
descrevem o uso desse tipo de equipamento. O equipamento é automatizado, sendo
rebocado por um veículo utilitário leve que carrega parte do sistema de aquisição de
dados. O ensaio consiste em se aplicar a carga de impacto e ler os deslocamentos em
vários sensores colocados ao longo de um suporte em posições convenientemente
escolhidas para se obter a linha de deslocamento.
Embora os dois tipos de equipamentos, FWD e viga Benkelman, sejam preparados para
medir os deslocamentos elásticos, pelas diferenças de concepção entre eles, as deflexões
não são iguais, nem existe uma correlação simples e universal entre medidas realizadas
com os dois equipamentos.
Na presente pesquisa as medidas das deflexões desta etapa de monitoramento foram
realizadas com o equipamento FWD do CENPES, com a participação do técnico Sergio
52
Murilo do CENPES e a equipe de técnicos da COPPE. Na Figura 37, está apresentada
uma foto do equipamento FWD utilizado na presente pesquisa, no local do experimento.
Figura 37: Foto do equipamento FWD utilizado no levantamento das deflexões do
presente estudo.
Na realização dos levantamentos com o FWD nesta etapa (fev. 2011) foram utilizados
dois níveis de carga no mesmo local com objetivo de verificar o comportamento das
deflexões conforme observados nas figuras a seguir. As cargas utilizadas foram
correspondentes a carga padrão de 4.100 kg e a outra de 5.100 kg, correspondente ao
limite legal de 10t para eixo simples de roda dupla.
Nas Figuras 38 e 39 estão apresentados os resultados das bacias deflectométricas do
trecho de mistura asfáltica de módulo elevado, utilizando a carga de 4.100kg, nas faixas
da direita e esquerda, respectivamente, em fevereiro de 2011, dois meses após abertura
ao tráfego.
Nas Figuras 40 e 41 estão apresentados os resultados das bacias deflectométricas do
trecho de mistura asfáltica convencional CAP 50-70, utilizando a carga de 4.100kg, nas
faixas da direita e esquerda, respectivamente, em fevereiro de 2011.
53
Figura 38: Bacias deflectométricas da faixa da direita do trecho de mistura de módulo
elevado – carga aproximada de 4.100 kg, fev. 2011.
Figura 39: Bacias deflectométricas da faixa da esquerda do trecho de mistura de módulo
elevado – carga aproximada de 4.100 kg, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120D
EF
LE
XÕ
ES
(0
,01
mm
)
DISTÂNCIAS (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 4.100KG) NA FAIXA DA DIREITA DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
5640
5641
5642
5643
5644
5645
5646
5647
5648
5649
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DE
FL
EX
ÕE
S(0
,01
mm
)
DISTÂNCIA (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 4.100KG) NA FAIXA DA ESQUERDA DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
5640
5641
5642
5643
5644
5645
5646
5647
5648
5649
54
Figura 40: Bacias deflectométricas da faixa da direita do trecho de mistura convencional
CAP 50/70 – carga aproximada de 4.100 kg, fev. 2011.
Figura 41: Bacias deflectométricas da faixa da esquerda do trecho de mistura
convencional CAP 50/70 – carga aproximada de 4.100 kg, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120D
EF
LE
XÕ
ES
(0
,01
mm
)
DISTÂNCIAS (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 4.100KG) NA FAIXA DA DIREITA DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP50-70
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
5657
5658
5659
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DE
FL
EX
ÕE
S (0
,01
mm
)
DISTÂNCIA (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 4.100KG) NA FAIXA DA ESQUERDA DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP50-70
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
5657
5658
5659
55
Nas Figuras 42 e 43 estão apresentados os resultados das bacias deflectométricas do
trecho de mistura asfáltica de módulo elevado, utilizando a carga de 5.100kg, nas faixas
da direita e esquerda, respectivamente. Nas Figuras 44 e 45 estão apresentados os
resultados das bacias deflectométricas do trecho de mistura asfáltica convencional CAP
50-70, utilizando a carga de 5.100kg, nas faixas da direita e esquerda, respectivamente.
Figura 42: Bacias deflectométricas da faixa da direita do trecho de mistura de alto
módulo – carga aproximada de 5.100 kg, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DE
FL
EX
ÕE
S (0
,01
mm
)
DISTÂNCIAS (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 5.100KG) NA FAIXA DA DIREITA DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
5640
5641
5642
5643
5644
5645
5646
5647
5648
5649
56
Figura 43: Bacias deflectométricas da faixa da esquerda do trecho de mistura de alto
módulo – carga aproximada de 5.100 kg, fev. 2011.
Figura 44: Bacias deflectométricas da faixa da direita do trecho de mistura convencional
CAP 50/70 – carga aproximada de 5.100 kg, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DE
FL
EX
ÕE
S (0
,01
mm
)
DISTÂNCIAS (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 5.100KG) NA FAIXA DA DIREITA DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP50-70
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
5657
5658
5659
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DEFLEXÕES (0,01mm)
DISTÂNCIA (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 5.100KG) NA FAIXA DA ESQUERDA DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
57
Figura 45: Bacias deflectométricas da faixa da esquerda do trecho de mistura
convencional CAP 50/70 – carga aproximada de 5.100 kg, fev. 2011.
Nas Figuras 46 e 47 estão apresentados os resultados das deflexões máximas, nas duas
faixas de rolamento, utilizando a carga de 4.100kg, no trecho de mistura asfáltica de
módulo elevado e de mistura asfáltica convencional CAP-50-70, respectivamente, em
fevereiro de 2011, dois meses de abertura ao tráfego. Nas Figuras 48 e 49 estão
apresentados os resultados das deflexões máximas, nas duas faixas de rolamento,
utilizando a carga de 5.100kg, no trecho de mistura asfáltica de módulo elevado e de
mistura asfáltica convencional CAP-50-70, respectivamente.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
DE
FL
EX
ÕE
S (0
,01
mm
)DISTÂNCIA (cm)
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES USANDO O FWD (CARGA 5.100KG) NA FAIXA DA ESQUERDA DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP50-70
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
5657
5658
5659
58
Figura 46: Deflexões máximas com carga de 4.100 kg faixas da direita e esquerda do
trecho de mistura asfáltica de módulo elevado, fev. 2011.
Figura 47: Deflexões máximas com carga de 4.100 kg faixas da direita e esquerda do
trecho de mistura asfáltica convencional CAP 50/70, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
DE
FL
EX
ÃO
MÁ
XIM
A D
o (
0,0
1m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES MÁXIMAS (CARGA 4.100KG) - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
faixa da esquerda faixa da direita
0
20
40
60
80
100
120
140
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
DE
FL
EX
ÃO
MÁ
XIM
A D
o (
0,0
1m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES MÁXIMAS (CARGA 4.100KG) - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50-70
faixa da esquerda faixa da direita
59
Figura 48: Deflexões máximas com carga de 5.100 kg faixas da direita e esquerda do
trecho de mistura asfáltica de módulo elevado, fev. 2011.
Figura 49: Deflexões máximas com carga de 5.100 kg faixas da direita e esquerda do
trecho de mistura asfáltica convencional CAP 50/70, fev. 2011.
0
20
40
60
80
100
120
140
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
DE
FL
EX
ÃO
MÁ
XIM
A D
o (
0,0
1m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES MÁXIMAS (CARGA 5.100KG) - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA DE MÓDULO ELEVADO
faixa da esquerda faixa da direita
0
20
40
60
80
100
120
140
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
DE
FL
EX
ÃO
MÁ
XIM
A D
o (
0,0
1m
m)
ESTACAS
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DE DEFLEXÕES MÁXIMAS (CARGA 5.100KG) - SENTIDO JUIZ DE FORA - MG RIO DE JANEIRO - RJ DO TRECHO DE MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50-70
faixa da esquerda faixa da direita
60
6.6. Resultados dos corpos de prova extraídos - ensaios volumétricos, dinâmicos e
recuperação do ligante.
Neste levantamento de fevereiro de 2011 foram extraídos corpos de prova nos
segmentos experimentais para verificação dos parâmetros volumétricos, módulo de
resiliência, resistência à tração, extração e recuperação do ligante asfáltico através do
ensaio ABSON.
A tabela 12 apresenta resultados dos corpos de prova extraídos no segmento de Módulo
Elevado entre as estacas 5639 + 10m até a estaca 5649 + 10m. Pode-se observar que
existe uma coluna de referência que apresenta um número seguido de uma letra, (C ou
B) essa letra C corresponde a camada de Capa ou Rolamento e o B corresponde a
camada de Binder ou ligação. Isso porque os revestimentos dos segmentos foram
realizados em duas camadas, sendo que camada de Binder foi de aproximadamente 6cm
de espessura e a de Rolamento ou Capa de 5cm.
A tabela 13 apresenta resultados dos corpos de prova extraídos no trecho experimental
de mistura convencional CAP 50/70, entre as estacas 5649 +10m até a estaca 5659, em
fevereiro de 2011.
Pode-se perceber alguns valores muito baixos de volume de vazios (Vv) de campo. Isto
pode ter ocorrido especialmente devido a teor de ligante variável ou mudança pontual
de granulometria por segregação, por exemplo. Estas e outras causas podem modificar a
massa específica máxima (Gmm) da mistura original, tomada como referência nestes
cálculos de Vv.
Também é visível as diferenças de módulo de resiliência e de resistência à tração entre a
capa e a camada de ligação.
61
Tabela 12. Resultados dos corpos de prova extraídos em campo – Mistura módulo
Elevado, fev. 2011.
DATA: 03.05.2011
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
16292 11C 5652 - D 4,86 9,90 2,522 2,536 0,6 12392 8349 TESTEMUNHO
16293 11B 5652 - D 4,76 9,90 2,431 2,536 4,2 9209 7240 TESTEMUNHO
16294 12C 5652 - D 5,17 9,92 2,539 2,536 0,0 8059 1,63 4944
16295 13C 5652 - D 4,88 9,91 2,537 2,536 0,0 7457 1,64 4547
16296 13B 5652 - D 4,91 9,90 2,443 2,536 3,7 9436 1,46 6463
16297 19C 5652 - D 4,92 9,92 2,540 2,536 0,0 13838 10815 2,18 5654
16298 14B 5652 - D 4,77 9,93 2,443 2,536 3,7 8205 7368 1,70 4580
16299 15C 5652 - D 5,11 9,91 2,525 2,536 0,5 10708 2,00 5354
16300 15B 5652 - D 4,71 9,94 2,482 2,536 2,1 9468 1,05 9017
16301 16C 5652 - D 5,03 9,91 2,545 2,536 0,0 8631 1,47 5871
16302 16B 5652 - D 4,81 9,90 2,486 2,536 2,0 8485 1,83 4637
16303 32C 5653 - E 4,96 9,92 2,479 2,536 2,2 11693 1,72 6798
16304 32B 5653 - E 4,19 9,93 2,323 2,536 8,4 11052 1,17
16305 33C 5653 - E 4,96 9,91 2,480 2,536 2,2 10597 8323 1,83 5169
16306 33B 5653 - E 3,98 9,93 2,332 2,536 8,0 8029 11930 TESTEMUNHO
16307 34C 5653 - E 5,02 9,92 2,470 2,536 2,6 12520 8493 TESTEMUNHO
16308 34B 5653 - E 3,58 9,95 2,350 2,536 7,3 9693 8379 1,47 6147
16309 35C 5653 - E 4,92 9,91 2,486 2,536 2,0 10671 1,71 6240
16310 35B 5653 - E 4,49 9,92 2,359 2,536 7,0 9574 1,66 5767
16311 36C 5653 - E 4,84 9,91 2,454 2,536 3,2 6804 1,39 4895
16312 36B 5653 - E 4,10 9,91 2,358 2,536 7,0 8617 1,51 5707
16313 17C 5655 - D 4,81 9,94 2,496 2,536 1,6 9485 1,81 5240
16314 17B 5655 - D 4,88 9,95 2,443 2,536 3,7 8791 1,63 5393
16315 18C 5655 - D 4,84 9,94 2,490 2,536 1,8 7916 8443 1,70 4811
16316 18B 5655 - D 4,77 9,94 2,431 2,536 4,1 10561 6753 1,69 5122
16317 19C 5655 - D 5,04 9,94 2,503 2,536 1,3 8913 1,90 4691
16318 19B 5655 - D 4,49 9,93 2,442 2,536 3,7 9133 1,69 5404
16319 20C 5655 - D 5,07 9,92 2,503 2,536 1,3 10079 1,80 5599
16320 20B 5655 - D 5,18 9,94 2,461 2,536 2,9 9633 1,75 5505
16321 21C 5655 - D 5,01 9,91 2,502 2,536 1,3 8078 6662 TESTEMUNHO
16322 21B 5655 - D 4,77 9,94 2,422 2,536 4,5 11453 7715 TESTEMUNHO
16323 37C 5655 - E 5,04 9,92 2,497 2,536 1,5 8157 1,56 5229
16324 37B 5655 - E 4,90 9,94 2,318 2,536 8,6 7360 1,21 6083
16325 38C 5655 - E 4,89 9,93 2,485 2,536 2,0 8150 1,63 5000
16326 38B 5655 - E 4,76 9,93 2,344 2,536 7,6 9618 1,27 7573
16327 39C 5655 - E 4,97 9,93 2,499 2,536 1,5 8412 1,59 5291
16328 39B 5655 - E 4,47 9,93 2,312 2,536 8,8 8239 1,18 6982
16329 40C 5655 - E 4,99 9,93 2,479 2,536 2,2 8056 1,69 4767
16330 40B 5655 - E 5,17 9,93 2,299 2,536 9,3 9320 1,30 7169
16331 41C 5655 - E 4,98 9,91 2,494 2,536 1,7 1,66
16332 41B 5655 - E 4,50 9,94 2,359 2,536 7,0 1,46
MR (MPa)
REPETIDO
1,4
MISTURA CONVENCIONAL CAP 50/70
ALTURA
MÉDIA
(cm)
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm Vv MR (MPa)
3,8 8338
3,70
9176
8,3
PROJETO: CONCER / COPPE PROTOCOLO: 20-11
8780
Nº DO CORPO DE PROVA
Nº Lab Referência estaca
1,9
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
1,80 1,69
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
1,66 1,45
1,78 1,51
1,63 1,28
RT (Mpa)
2,3 7,3 10634 9634
8154
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
10762 8345
62
Tabela 13. Resultados parciais dos corpos de prova extraídos em campo – Mistura
Convencional CAP 50/70, fev. 2011.
DATA: 03/05/2011
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa)
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder
16252 6C 5642 - D 5,22 9,89 2,431 2,494 2,5 10382 -
16253 6B 5642 - D 5,04 9,88 2,476 2,489 0,5 9083 -
16254 7C 5642 - D 5,10 9,83 2,442 2,494 2,1 11324 1,76
16255 7B 5642 - D 4,25 9,90 2,448 2,489 1,6 13949 1,45
16256 8C 5642 - D 4,84 9,86 2,442 2,494 2,1 10850 1,31
16257 8B 5642 - D 4,42 9,92 2,462 2,489 1,1 9766 1,53
16258 9C 5642 - D 4,77 9,88 2,469 2,494 1,0 10184 2,10
16259 9B 5642 - D 4,61 9,88 2,503 2,489 0,0 8931 1,72
16260 10C 5642 - D 4,95 9,82 2,472 2,494 0,9 7942 2,01
16261 10B 5642 - D 4,61 9,90 2,489 2,489 0,0 9427 1,39
16262 19C 5643 - E 5,01 9,87 2,387 2,494 4,3 12811 1,98
16263 19B 5643 - E 3,73 9,89 2,311 2,489 7,2 6847 1,08
16264 20C 5643 - E 4,96 9,90 2,383 2,494 4,5 10163 2,01
16265 20B 5643 - E 4,37 9,89 2,353 2,489 5,5 5507 0,81
16266 21C 5643 - E 5,19 9,90 2,393 2,494 4,0 11308 0,76
16267 21B 5643 - E 5,13 9,90 2,305 2,489 7,4 4794 0,53
16268 22C 5643 - E 4,92 9,91 2,357 2,494 5,5 10479 1,56
16269 22B 5643 - E 4,09 9,92 2,330 2,489 6,4 6839 0,64
16270 23C 5643 - E 5,24 9,91 2,398 2,494 3,8 11875 1,43
16271 23B 5643 - E 3,68 9,91 2,364 2,489 5,0 4321 0,71
16272 10C 5645 - D 4,68 9,88 2,435 2,494 2,4 8613 1,64
16273 10B 5645 - D 4,23 9,87 2,438 2,489 2,0 8644 1,55
16274 11C 5645 - D 4,85 9,80 2,440 2,494 2,2 7789 1,75
16275 11B 5645 - D 4,50 9,90 2,446 2,489 1,7 7638 1,43
16276 12C 5645 - D 4,82 9,86 2,441 2,494 2,1 9728 1,65
16277 12B 5645 - D 3,36 9,89 2,414 2,489 3,0 17861 1,28
16278 13C 5645 - D 4,92 9,86 2,439 2,494 2,2 9005 1,76
16279 13B 5645 - D 3,81 9,90 2,433 2,489 2,2 10306 1,50
16280 14C 5645 - D 5,08 9,84 2,442 2,494 2,1 10087
16281 14B 5645 - D 4,45 9,91 2,430 2,489 2,4 8620
16282 24C 5646 - E 4,88 9,89 2,377 2,494 4,7 12634 1,78
16283 24B 5646 - E 5,09 9,89 2,298 2,489 7,7 8243 0,73
16284 25C 5646 - E 4,99 9,90 2,372 2,494 4,9 10930 1,81
16285 25B 5646 - E 4,93 9,92 2,264 2,489 9,0 7840 0,79
16286 26C 5646 - E 4,67 9,92 2,398 2,494 3,8 10800 1,66
16287 26B 5646 - E 3,55 9,92 2,290 2,489 8,0 6550 0,60
16288 27C 5646 - E 4,79 9,90 2,387 2,494 4,3 10222 1,90
16289 27B 5646 - E 4,72 9,82 2,297 2,489 7,7 8683 0,88
16290 28C 5646 - E 4,87 9,90 2,517 2,494 0,0 14920 1,80
16291 28B 5646 - E 4,87 9,90 2,314 2,489 7,0 6251 0,78
9044 10614 1,70 1,44
Nº Lab Referência estaca
ALTURA
MÉDIA
(cm)
Nº DO CORPO DE PROVA
2,2
5662
3,5
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm Vv
2,3
RT (Mpa)
0,7
6,3
7,9
OBS: FIC = FORA DO INTERVALO DE CONFIABILIDADE
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
1,80
11327
1,79 0,76
MISTURA MÓDULO ELEVADOPROJETO: CONCER / COPPE
11901 7513
1,52
1,55 0,754,4
MR (MPa)
1,7 10136 10231
63
7. RESULTADOS DA SEGUNDA AVALIAÇÃO – SETEMBRO DE 2011
A segunda avaliação realizada no trecho experimental foi no dia 06 de setembro de
2011. Na ocasião foi realizada uma avaliação das condições estruturais e funcionais do
futuro segmento de mistura morna, a fim de comparação com os resultados obtidos após
a construção do terceiro segmento. Também foram realizadas avaliações nos dois
segmentos experimentais, e, além dos ensaios mencionados na primeira avaliação,
foram realizados os ensaios de IRI (Macrotextura) a laser e o Grip Test (medição do
atrito pneu – pavimento dinâmico). A partir do segundo levantamento os ensaios de
Mancha de Areia (Macrotextura), Pêndulo Britânico (Microtextura) e o afundamento de
trilha de roda (Treliça metálica), foram substituídos por outros equipamentos que dão o
mesmo resultado, porém de forma contínua, como: a Macrotextura e o afundamento de
trilha de roda através de sensores a laser e a Microtextura através do GRIP TEST.
7.1.Levantamento visual – 06/09/2011
A avaliação superficial dos defeitos foi realizada de acordo com os critérios adotados na
avaliação do primeiro levantamento. A seguir estão apresentados os defeitos
encontrados no levantamento realizado no dia 06 de setembro de 2011, utilizando o
critério de avaliação desenvolvido pela COPPE e outras instituições do país, explicado
no Manual de Trechos Monitorados da Rede Temática de Asfalto.
As Figuras 50 e 51 apresentam um esquema dos dois trechos experimentais com os
devidos defeitos encontrados neste levantamento de campo. Neste esquema as faixas de
rolamento foram divididas imaginariamente em três sub faixas para melhor representar
os defeitos. Nestas Figuras pode-se observar que os defeitos encontrados estão
concentrados nas trilhas de roda, principalmente na faixa da direita, o que já era
esperado por ser a mais solicitada pelo tráfego comercial. A Figura 52 apresenta uma
legenda com os tipos de defeitos encontrados até setembro de 2011 nos dois segmentos
experimentais.
64
Figura 50: Esquema de Defeitos Encontrados no Segmento Experimental – Módulo Elevado em setembro de 2011.
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
D
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
MISTURA ASFÁLTICA DE ALTO MÓDULO - BR-040 CONCER
E
D
5640 5641 5642 5643 5644 5645
E
D
5649
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,1 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,1 METROS TRANSVERSAL
5646 5647 5648 +10
AC
FA
IXA
FA
IXA
5645
AC
TRE
TRI
TRI
TRE
CENT
CENT
TRI
TRE
TRE
TRI
CENT
CENT
65
Figura 51: Esquema de Defeitos Encontrados no Segmento Experimental – Mistura convencional em setembro de 2011.
F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1
CENT
CENT
CENT
CENT
E
D
5654 5655
E
D
MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50/70 - BR 040 CONCER
5656 5657 5658
AC
5659
TRI
TRE
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,1 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,1 METROS TRANSVERSAL
FA
IXA
FA
IXA
TRE
TRI
TRI
TRE
TRE
TRI
AC
SEGREGAÇÃO DA ESTACA 5654 + 4METROS ATÉ A ESTACA 5654 + 10METROS
-10 5650 5651 5652 5653 5654
66
Figura 52: Legenda dos defeitos observados durante o levantamento visual dos trechos
desta pesquisa.
O Afundamento de Trilha de Roda foi realizado de forma contínua em ambas as faixas
de rolamento através do uso de sensores a laser do IRI, o que permitiu verificar o
afundamento de trilha de roda ao longo de toda a extensão do segmento. Esses
resultados do afundamento de trilha de roda foi possível devido à posição dos sensores a
laser instalados no veículo. Nas Figuras 53 e 54 estão apresentados os resultados do
afundamento de trilha de roda em ambas as faixas de rolamento nos dois segmentos
experimentais.
Pode-se observar que o afundamento nas trilhas de roda da esquerda em ambas as faixas
de rolamento apresentam valores superiores aos levantamentos realizados nas trilhas de
roda da direita, principalmente na faixa da esquerda onde os resultados de afundamento
na trilha de roda da esquerda apresentaram valores superiores aos da faixa da direita.
F1
D
AC
TRINCA TRANSVERSAL CURTA
TRINCA LONGITUDINAL CURTA
DEFEITO CONSTRUTIVO
FISSURAS VISÍVEIS
ACOSTAMENTO REVESTIMENTO ANTIGO
TRINCA LONGITUDINAL LONGA
LEGENDA DOS DEFEITOS
67
Figura 53: Resultados do Afundamento de Trilha de Roda Referente ao 1º e 2º
Segmento Experimental – Faixa da Direita, set. 2011.
Figura 54: Resultados do Afundamento de Trilha de Roda Referente ao 1º e 2º
Segmento Experimental – Faixa da Esquerda, set. 2011.
Resultado do Afundamento de Trilha de Roda - Faixa da Direita - 1º e 2º Trechos Experimentais
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
5640
5641
5642
5643
5644
5645
5646
5647
5648
5649
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
Número das Estacas
Afu
nd
am
en
to d
e T
rilh
a d
e R
od
a (
mm
)
Afundamento Trilha de Roda Esquerda Afundamento Trilha de Roda Direita
Resultado do afundamento de Trilha de Roda - Faixa da Esquerda - 1º e 2º Trechos Experimentais
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649 5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656
Número das Estacas
Afu
nd
am
en
to d
e T
rilh
a d
e R
od
a (
mm
)
Afundamento de Trilha de Roda Esquerda Afundamento de Trilha de Roda Direita
68
7.2.Levantamento de microtextura através do uso do GRIP TEST – 06/09/2011
O levantamento de Microtextura foi realizado com o equipamento conhecido como
GRIP TEST e contou com o apoio da Petrobras / Cenpes. O ensaio foi realizado a uma
velocidade de aproximadamente 60km/h segundo as especificações do equipamento e
foram realizadas em ambas as faixas de rolamento.
A seguir estão apresentados os valores de atrito através do uso do GRIP TEST nos
segmentos experimentais de Mistura de Alto Módulo e a Mistura Convencional CAP
50/70, respectivamente. Também estão apresentados os valores de atrito obtidos no
futuro segmento experimental de mistura morna que foi construído após esta avaliação.
A Figura 55 apresenta uma visão geral dos valores de atrito em relação ao trecho. Pode-
se observar que os valores obtidos são bastante heterogêneos, principalmente na faixa
da direita, futuro segmento experimental de mistura morna e no segmento experimental
(CAP 50/70). Os valores de atrito obtidos no futuro segmento experimental, entre as
estacas 5625 + 5 metros até a estaca 5639 + 10 metros, são oriundos de um revestimento
antigo e que apresentam defeitos tais como: elevado grau de trincamento, afundamento
de trilhas de roda, etc. Esse levantamento foi realizado com o objetivo de comparar a
superfície do revestimento antigo com a superfície de um revestimento asfáltico novo.
Por outro lado, já era esperada diferença em relação a faixa da esquerda com a faixa da
direita (tráfego comercial pesado), em todos os segmentos.
69
Figura 55: Visão Geral dos Valores de Atrito Obtidos nos segmentos Experimentais em
setembro de 2011.
7.3.Levantamento de macrotextura através do uso de sensores a laser utilizados no IRI –
06/09/2011
O levantamento de Macrotextura foi realizado junto com o levantamento de
Irregularidade (IRI). O ensaio consiste em um sensor a laser instalado em uma das
trilhas de roda junto a barra do IRI, com o principio de avaliar a Macrotextura do
segmento em questão.
Pode-se observar na Figura 56 os resultados obtidos na segunda avaliação realizada em
setembro de 2011. Os resultados apresentados na primeira parte dessa figura
correspondem aos resultados obtidos sobre o revestimento antigo, medidos para
comparação com os resultados do segmento novo de misturas mornas a ser avaliado
após a construção do segmento.
Visão Geral dos Valores de Atrito dos Trechos Experimentais
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
562
5 +
5
5626
5627
5628
5629
5630
5631
5632
5633
5634
5635
5636
5637
5638
5639
563
9 +
10
5640
5641
5642
5643
5644
5645
5646
5647
5648
5649
5650
5651
5652
5653
5654
5655
5656
5657
5658
5659
Número das Estacas
Va
lore
s d
e A
trit
o
FAIXA DIREITA FAIXA ESQUERDA
70
Figura 56: Resultados da Microtextura com sensores a laser, setembro de 2011.
7.4.Levantamentos deflectométricos – FWD – 06/09/2011
A seguir estão apresentados os resultados dos levantamentos deflectométricos
realizados com o uso do FWD da Petrobras / Cenpes. Nas Tabelas 14 e 15 estão
apresentados os resultados obtidos das deflexões realizadas em setembro de 2011
correspondentes aos dois segmentos experimentais e ao futuro segmento de mistura
morna que só foi construído em abril de 2012. As deflexões apresentadas nas Tabelas
14 e 15, entre as estacas 5626 a 5639, correspondem a deflexões realizadas sobre o
revestimento antigo do futuro segmento experimental de misturas mornas. Essas
informações são importantes para fazer a comparação com as deflexões que serão
obtidas após a substituição do revestimento antigo pelo revestimento asfáltico morno.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
56
59
56
59
Va
lore
s d
e A
trit
o
Número das Estacas
Visão Geral dos Valores de Atrito dos Trechos Experimentais
FAIXA DIREITA FAIXA ESQUERDA
Revestimento Antigo Mistura Alto Módulo Mistura Convencional
71
Tabela 14: Levantamento Deflectométrico Faixa da Direita – Trecho Experimental –
setembro 2011
0 20 30 45 60 90 120
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 Ar Pavimento
kN µm µm µm µm µm µm µm
5626 40 37 27 20 12 7 3 2 32 40
5627 40 35 25 18 11 6 3 2 32 46
5628 40 48 33 24 13 7 3 2 32 43
5629 40 45 31 22 12 7 3 2 32 45
5630 40 40 28 20 12 7 3 2 32 45
5631 40 35 25 19 11 7 3 2 31 46
5632 40 30 22 16 10 6 3 2 31 40
5633 40 40 28 20 11 6 3 2 31 46
5634 40 50 38 29 19 13 7 5 31 43
5635 39 77 59 46 31 21 12 8 31 45
5636 39 69 53 41 26 16 7 4 31 45
5637 39 85 61 45 26 15 7 4 31 46
5638 39 81 62 48 30 18 8 4 31 45
5639 39 91 69 53 32 19 8 5 31 45
5640 39 61 51 44 34 25 13 7 31 41
5641 38 75 62 52 39 27 12 6 31 44
5642 39 73 58 48 34 24 12 6 30 44
5643 39 89 70 56 39 26 12 6 30 44
5644 41 88 70 55 37 24 10 5 31 46
5645 41 87 66 52 34 21 8 4 30 45
5646 40 99 75 60 40 26 11 5 30 46
5647 41 70 56 45 31 21 10 5 31 46
5648 41 83 64 49 35 24 13 9 31 46
5649 41 75 56 44 28 17 7 3 31 46
5650 41 56 44 33 20 11 4 3 31 46
5651 40 41 30 22 14 8 3 2 31 44
5652 41 33 24 19 11 7 3 2 31 47
5653 40 36 26 20 12 7 3 2 31 46
5654 40 42 31 22 13 7 3 2 31 46
5655 40 48 34 25 13 7 2 2 31 47
5656 39 90 73 60 43 32 19 13 31 46
5657 39 90 72 58 41 28 16 11 31 46
5658 39 91 70 54 35 23 12 8 31 46
5659 39 88 67 53 33 20 9 6 31 45
Fu
turo
Tre
cho
Exp
erim
enta
l1º
Tre
cho
Exp
erim
enta
l C
AP
AM
2º
Tre
cho E
xp
erim
enta
l C
AP
50/7
0
Levantamento deflectométrico - FWD - Sentido Juiz de Fora - MG / Rio de Janeiro - RJ - Faixa Direita
Trecho Estaca Carga
Temperatura
°C
72
Tabela 15: Levantamento Deflectométrico Faixa da Esquerda – Trecho Experimental –
setembro 2011.
Nas Figuras 57 e 58 estão apresentados os resultados de forma gráfica das bacias de
deflexão correspondentes aos segmentos experimentais realizados em setembro de 2011
de ambas as faixas de rolamento.
0 20 30 45 60 90 120
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 Ar Pavimento
kN µm µm µm µm µm µm µm
5626 40 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
5627 40 67 48 36 22 13 5 2 33 43
5628 40 67 48 35 21 11 4 2 33 43
5629 40 61 47 37 26 17 8 4 33 44
5630 40 49 35 26 16 10 4 2 33 45
5631 40 46 31 22 13 7 2 1 33 45
5632 40 33 24 18 12 7 4 2 33 45
5633 40 30 21 15 9 5 2 2 32 45
5634 40 27 19 14 8 5 3 2 32 45
5635 40 28 20 15 10 6 3 3 32 44
5636 40 49 37 29 20 13 7 4 32 45
5637 40 84 63 48 31 19 8 5 32 44
5638 40 75 59 46 31 20 9 5 32 45
5639 40 66 52 42 30 20 9 5 32 44
5640 40 73 56 45 31 20 9 5 32 45
5641 39 80 64 53 39 28 15 8 32 44
5642 39 74 59 48 35 25 13 7 32 44
5643 40 66 53 43 31 22 11 6 31 44
5644 40 65 52 42 31 22 11 6 31 44
5645 40 73 56 44 30 20 9 5 31 44
5646 39 72 57 46 32 22 10 5 31 44
5647 40 62 48 37 26 18 8 4 31 41
5648 40 68 52 42 29 20 10 6 31 44
5649 40 65 52 43 31 22 12 7 30 44
5650 40 68 54 44 31 21 9 4 30 44
5651 40 64 49 38 24 15 6 4 30 44
5652 40 64 46 34 20 12 4 3 30 45
5653 41 43 30 22 12 7 3 2 30 45
5654 40 48 35 26 16 10 4 2 31 45
5655 40 55 39 28 16 10 4 2 31 44
5656 40 48 35 26 15 9 3 2 31 44
5657 40 64 49 39 28 20 12 8 31 44
5658 40 64 50 40 28 20 12 8 30 44
5659 40 56 42 34 23 16 9 6 30 43
Levantamento deflectométrico - FWD - Sentido Juiz de Fora - MG / Rio de Janeiro - RJ - Faixa Esquerda
Trecho Carga
Temperatura
°C
Fu
turo
Tre
cho
Ex
per
imen
tal
1º
Tre
cho
Ex
per
imen
tal
CA
P A
M2
º T
rech
o E
xp
erim
enta
l C
AP
50
/70
Estaca
73
Figura 57: Bacias deflectométricas – FWD – Juiz de Fora – MG / Rio de Janeiro – RJ –
Faixa da Direita, setembro 2011.
Figura 58: Bacias deflectométricas – FWD – Juiz de Fora – MG / Rio de Janeiro – RJ –
Faixa da Esquerda, setembro 2011.
Bacia de Deflexões - FWD - Faixa Direita
0
20
40
60
80
100
D0 = 0 cm D1 = 20 cm D2 = 30 cm D3 = 45 cm D4 = 60 cm D5 = 90 cm D6 = 120 cm
Número das Estacas
Defl
exõ
es M
áxim
as (
0,0
1m
m)
5626 5627 5628 5629 5630 5631 5632 5633 5634 5635 5636 5637 5638
5639 5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649 5650 5651
5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
Bacias de Deflexões - FWD - Faixa Esquerda
0
20
40
60
80
100
D0 = 0 cm D1 = 20 cm D2 = 30 cm D3 = 45 cm D4 = 60 cm D5 = 90 cm D6 = 120 cm
Número das Estacas
De
fle
xõ
es M
áx
ima
s 0
,01m
m
5627 5628 5629 5630 5631 5632 5633 5634 5635 5636 5637 5638 5639
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649 5650 5651 5652
5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
74
Nas Figuras 59, 60 e 61 estão apresentados os resultados das deflexões máximas
medidas no levantamento realizado em setembro de 2011 através do uso do FWD, com
carga padrão de aproximadamente 4 toneladas em ambas as faixas de rolamento.
Pode-se observar na Figura 59, correspondente ao futuro segmento experimental de
mistura morna que os resultados apresentados correspondem a deflexões máximas
realizadas sobre o revestimento antigo e com elevado grau de trincamento. Há variação
bastante significativa ao longo do trecho e, em determinadas estacas essa variação
deflectométrica é superior a 100% em relação a outro ponto do mesmo segmento.
Também pode-se observar que em algumas estacas da faixa da esquerda as deflexões
são maiores que a faixa da direita (faixa de tráfego pesado).
Figura 59: Deflexões máximas no local do futuro segmento experimental de MM –
Revestimento Antigo, set. 2011.
Deflexões Máximas Futuro Trecho Experimental - Mistura Morna
0
20
40
60
80
100
5627 5628 5629 5630 5631 5632 5633 5634 5635 5636 5637 5638 5639
Número das Estacas
De
fle
xõ
es M
áx
ima
s 0
,01m
m
Faixa da esquerda Faixa da Direita
75
Figura 60: Deflexões máximas segmento experimental MME – setembro 2011.
Figura 61: Deflexões Máximas segmento experimental – CAP 50/70, set. 2011.
As Figuras 62 a 65 correspondem às deflexões máximas medidas nos meses de
fevereiro e setembro de 2011 em ambas as faixas de rolamento (esquerda e direita) dos
dois primeiros segmentos experimentais. Esses levantamentos foram realizados em
datas diferentes, porém seguem critério de avaliação definido pela equipe da COPPE,
Deflexões Máximas 1º Trecho Experimental - CAP Alto Módulo
0
20
40
60
80
100
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
Número das Estacas
De
fle
xã
o M
áxim
a 0
,01m
m
Faixa da Esquerda Faixa da Direita
Deflexões Máximas 2º Trecho Experimental - CAP 50/70
0
20
40
60
80
100
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
Número das Estacas
De
fle
xã
o M
áxim
a 0
,01m
m
Faixa da Esquerda Faixa da Direita
76
onde os pontos avaliados em datas diferentes têm como referencia a estaca e a trilha de
roda externa ou da direita, já que são duas faixas de tráfego. Esse critério nos permite
aproximar dos levantamentos em várias idades do pavimento, conforme previstos na
pesquisa.
Quanto aos resultados pode-se observar que em determinados pontos as deflexões
aumentaram significativamente entre fevereiro e setembro de 2011. Outros pontos
mantiveram praticamente a mesma ordem de grandeza. Porém em alguns casos
principalmente no segundo segmento experimental na faixa da esquerda e nos dois
segmentos experimentais na faixa da direita observou-se que as deflexões máximas
medidas em fevereiro de 2011 apresentaram valores na sua maioria, superiores aos
valores encontrados no mês de setembro de 2011, aproximadamente 7 (sete) meses após
o primeiro levantamento. Esse fato está relacionado a três situações:
A primeira: o primeiro levantamento realizado correspondeu ao período de
chuvas da região onde estão construídos os segmentos experimentais (Região
serrana do Rio de Janeiro, próximo ao município de Petrópolis – RJ),
influenciando diretamente nos resultados;
A segunda: a temperatura de execução dos levantamentos deflectométricos
serem diferentes, visto que no levantamento de fevereiro de 2011 a temperatura
do Ar era de aproximadamente 33ºC e a temperatura do Pavimento de
aproximadamente 54ºC. Porém no levantamento realizado em setembro de 2011
a temperatura do Ar era de aproximadamente 31ºC e a temperatura do
Pavimento de aproximadamente 46ºC, conforme mostrado nas Tabelas 14 e 15.
A terceira: o próprio envelhecimento do ligante asfáltico, uma vez que o ligante
envelhece e a mistura asfáltica fica mais rígida com o tempo.
Ao final deste relatório será feita a tentativa de correção pela temperatura para ver se
diminuem estas diferenças.
77
Figura 62: Deflexões Máximas 1º Segmento Experimental – MME – Fevereiro e
Setembro de 2011 (Faixa da Esquerda)
Figura 63: Deflexões máximas segmento experimental – CAP 50/70 – Fevereiro e
Setembro de 2011 (Faixa da Esquerda)
Deflexões Máximas 1º Trecho Experimental CAP AM Faixa da Esquerda Realizadas em Fevereiro e
Setembro de 2011 - Respectivamente
0
20
40
60
80
100
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
Número das Estacas
De
fle
xõ
es M
áx
ima
s 0
,01m
m
Levantamento Fevereiro 2011 Levantamento Setembro de 2011
Deflexões Máximas 2º Trecho Experimental CAP 50/70 Faixa da Esquerda Realizadas em Fevereiro
e Setembro de 2011 - Respectivamente
0
20
40
60
80
100
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
Número das Estacas
De
fle
xã
o M
áxim
a 0
,01m
m
Levantamento Fevereiro 2011 Levantamento Setembro 2011
78
Figura 64: Deflexões máximas segmento experimental – MME – Fevereiro e Setembro
de 2011 (Faixa da Direita)
Figura 65: Deflexões Máximas Segmento Experimental – CAP 50/70 – Fevereiro e
Setembro de 2011 (Faixa da Direita)
Deflexões Máximas 1º Trecho Experimental CAP AM Faixa da Direita Realizadas em Fevereiro e
Setembro de 2011 - Respectivamente
0
20
40
60
80
100
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
Número das Estacas
De
fle
xõ
es M
áx
ima
s 0
,01m
m
Levantamento Fevereiro de 2011 Levantamento Setembro de 2011
Deflexões Máximas 2º Trecho Experimental CAP 50/70 Faixa da Direita Realizadas em Fevereiro e
Setembro de 2011 - Respectivamente
0
20
40
60
80
100
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656 5657 5658 5659
Número de Estacas
De
fle
xõ
es M
áx
ima
s 0
,01m
m
Levantamento Fevereiro de 2011 Levantamento Setembro de 2011
79
7.5.Extração de corpos de prova – 06/09/2011
Nesta etapa de levantamento em setembro de 2011 também foram extraídos corpos de
prova nos dois segmentos experimentais para verificação dos parâmetros volumétricos,
módulo de resiliência e resistência à tração, como no primeiro ciclo de avaliação.
A tabela 16 apresenta resultados dos corpos de prova extraídos no trecho experimental
de Módulo Elevado entre as estacas 5639 + 10m até a estaca 5649 + 10m. Pode-se
observar que existe uma coluna de referência que apresenta um número seguido de uma
letra, (C ou B) essa letra C corresponde à camada de Capa ou Rolamento e o B
corresponde à camada de Binder. A tabela 17 apresenta os resultados parciais dos
corpos de prova extraídos no trecho experimental de mistura convencional CAP 50/70,
entre as estacas 5649 +10m até a estaca 5659.
Tabela 16: Resultados parciais dos corpos de prova extraídos em campo – Mistura
Módulo Elevado – setembro de 2011.
DATA:
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
16978 1C 5642 - D 5,24 9,88 2,433 2,494 2,4 8310 1,95 4262
16979 1B 5642 - D 4,78 9,88 2,473 2,489 0,6 7018 1,66 4228
16980 2C 5642 - D 5,20 9,87 2,433 2,494 2,4 9490 TESTEMUNHO
16981 2B 5642 - D 4,95 9,85 2,468 2,489 0,8 7760 TESTEMUNHO
16982 3C 5642 - D 4,98 9,89 2,442 2,494 2,1 10269 2,20 4668
16983 3B 5642 - D 5,12 9,89 2,442 2,489 1,9 7357 1,70 4328
16984 4C 5642 - D 4,95 9,87 2,455 2,494 1,6 9006 2,15 4189
16985 4B 5642 - D 5,05 9,61 2,471 2,489 0,0 8500 1,72 4942
16986 5C 5642 - D 4,94 9,89 2,462 2,494 1,3 9441 2,06 4583
16987 5B 5642 - D 4,51 9,91 2,470 2,489 0,8 10988 1,62 6783
16988 22C 5643 - E 5,06 9,93 2,385 2,494 4,4 10025 2,10 4774
16989 22B 5643 - E 4,04 9,91 2,308 2,489 7,3 7235 1,28 5652
16990 23C 5643 - E 5,20 9,93 2,363 2,494 5,3 10988 2,02 5440
16991 23B 5643 - E 4,89 9,90 2,301 2,489 7,6 7400 1,15 6435
16992 24C 5643 - E 5,10 9,92 2,383 2,494 4,5 9555 TESTEMUNHO
16993 24B 5643 - E 4,96 9,91 2,332 2,489 6,3 2306 TESTEMUNHO
16994 25C 5643 - E 5,24 9,91 2,383 2,494 4,5 10599 1,63 6502
16995 25B 5643 - E 5,03 9,90 2,322 2,489 6,7 7751 1,29 6009
16996 26C 5643 - E 5,01 9,90 2,412 2,494 3,3 10463 2,17 4822
16997 26B 5643 - E 5,05 9,91 2,353 2,489 5,5 6068 1,06 5725
16998 6C 5645 - D 4,92 9,87 2,438 2,494 2,2 10671 1,87 5706
16999 6B 5645 - D 4,86 9,91 2,405 2,489 3,4 8020 1,60 5013
17000 7C 5645 - D 5,04 9,86 2,446 2,494 1,9 8858 1,55 5715
17001 7B 5645 - D 5,11 9,91 2,440 2,489 2,0 7440 1,60 4650
17002 8C 5645 - D 5,10 9,85 2,450 2,494 1,8 8240 1,95 4226
17003 8B 5645 - D 4,71 9,89 2,412 2,489 3,1 10786 1,68 6420
17004 9C 5645 - D 4,96 9,91 2,417 2,494 3,1 9193 2,11 4357
17005 9B 5645 - D 4,26 9,90 2,415 2,489 3,0 8887 1,60
17006 27C 5646 - E 5,08 9,92 2,522 2,494 -1,1 7721 1,94 3980
17007 27B 5646 - E 5,26 9,90 2,369 2,489 4,8 7256 1,60 4535
17008 28C 5646 - E 4,96 9,91 2,379 2,494 4,6 10333 TESTEMUNHO
17009 28B 5646 - E 4,89 9,92 2,361 2,489 5,1 11873 TESTEMUNHO
17010 29C 5646 - E 4,91 9,91 2,377 2,494 4,7 12300 2,03 6059
17011 29B 5646 - E 4,90 9,92 2,339 2,489 6,0 8256 1,13 7306
17012 30C 5646 - E 4,99 9,93 2,380 2,494 4,6 2,11 0
17013 30B 5646 - E 4,79 9,94 2,349 2,489 5,6 10067 1,48 6802
17014 31C 5646 - E 5,03 9,94 2,365 2,494 0,0 11853 1,99 5956
17015 31B 5646 - E 4,90 9,93 2,371 2,489 4,7 11724 1,54 7613
PROJETO: CONCER / COPPE
10552 9835
1,68
1,98 1,204,4
MR (MPa)
2,0 9303 8325
OBS: FIC = FORA DO INTERVALO DE CONFIABILIDADE
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
2,3
2,09
10326
1,87 #REF!
2,02 1,44
31/07/2011
6152
#REF! 9241 #REF!
VvRT (Mpa)
0,8
6,7
MISTURA MÓDULO ELEVADO
TESTEMUNHO
Nº Lab Referência estaca
ALTURA
MÉDIA
(cm)
Nº DO CORPO DE PROVA
2,6
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm
5,3
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
TESTEMUNHO
80
Tabela 17: Resultados dos corpos de prova extraídos no segmento de mistura
convencional CAP 50/70, setembro de 2011.
7.6.Levantamento de IRI – 06/09/2011
Conforme mencionado, a Irregularidade Longitudinal (IRI) é medida ao longo de uma
linha imaginária, paralelas ao eixo da rodovia e, em geral coincidentes com as regiões
de trilhas de roda, conforme apresentado na Figura 66. O equipamento utilizado nesta
pesquisa é da Petrobras / Cenpes e que consiste em cinco módulos (sensores) de
medição a laser, instalados em determinados pontos estratégicos que possibilitou avaliar
a irregularidade do pavimento ao longo da faixa de rolamento e a verificação do
afundamento de trilha de roda simultaneamente.
A seguir estão apresentados os valores da Irregularidade Longitudinal realizados em
setembro de 2011, tendo inicio na estaca 5626 até a estaca 5659, que corresponde ao
futuro segmento experimental e aos dois segmentos experimentais já construídos. Nas
Figuras 67 e 68 estão apresentados os valores da Irregularidade dos cinco sensores
DATA: 31/07/2012
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
18252 6C 5642 - D 5,75 2,468 2,494 1,0 11200 2,95 3797
18253 6B 5642 - D 4,81 9,82 2,454 2,489 1,4 7859 1,67 4706
18254 7C 5642 - D 5,95 9,87 2,409 2,494 3,4 8889 1,76 5051
18255 7B 5642 - D 5,13 9,82 2,454 2,489 1,4 9047 1,45 6239
18256 8C 5642 - D 5,67 9,76 2,373 2,494 4,9 8098 1,31 6182
18257 8B 5642 - D 5,82 9,78 2,455 2,489 1,4 5761 1,53 3765
18258 9C 5642 - D 3,82 9,73 2,415 2,494 3,2 24419 2,10 11628
18259 9B 5642 - D 3,96 9,77 2,443 2,489 0,0 8640 1,72 5023
18260 10C 5642 - D 6,15 9,76 2,438 2,494 2,2 2,01 0
18261 10B 5642 - D 6,10 9,90 2,455 2,489 1,4 6565 1,39 4723
18308 19C 5643 - E 4,01 9,88 2,364 2,494 5,2 12199 1,98 6161
18309 19B 5643 - E 3,85 9,86 2,318 2,489 6,9 5914 1,08 5476
18310 20C 5643 - E 4,47 9,85 2,377 2,494 4,7 17317 2,01 8615
18311 20B 5643 - E 4,93 9,85 2,302 2,489 7,5 5359 0,81 6616
18312 21C 5643 - E 4,10 9,93 2,345 2,494 6,0 9107 0,76 11983
18313 21B 5643 - E 3,90 9,93 2,295 2,489 7,8 3297 0,53 6221
18314 22C 5643 - E 5,07 9,89 2,351 2,494 5,7 10027 1,56 6428
18315 22B 5643 - E 5,46 9,92 2,281 2,489 8,4 3126 0,64 4884
18316 23C 5643 - E 5,46 9,93 2,362 2,494 5,3 12758 1,43 8922
18317 23B 5643 - E 6,13 9,90 2,302 2,489 7,5 3214 0,71 4527
18262 10C 5645 - D 5,31 9,85 2,463 2,494 1,2 8953 1,64 5459
18263 10B 5645 - D 5,14 9,87 2,416 2,489 2,9 7966 1,55 5139
18264 11C 5645 - D 5,41 9,86 2,462 2,494 1,3 6975 1,75 3986
18265 11B 5645 - D 5,27 9,92 2,436 2,489 2,1 7944 1,43 5555
18266 12C 5645 - D 5,57 9,87 2,473 2,494 0,8 9618 1,65 5829
18267 12B 5645 - D 5,19 9,90 2,420 2,489 2,8 5631 1,28 4399
18268 13C 5645 - D 5,18 9,86 2,454 2,494 1,6 8184 1,76 4650
18269 13B 5645 - D 5,02 9,90 2,403 2,489 3,5 6671 1,50 4447
18318 24C 5646 - E 5,59 9,80 2,371 2,494 4,9 9520 1,78 5348
18319 24B 5646 - E 5,44 9,89 2,274 2,489 8,6 3946 0,73 5405
18320 25C 5646 - E 5,28 9,90 2,362 2,494 5,3 11719 1,81 6475
18321 25B 5646 - E 5,38 9,89 2,280 2,489 8,4 3571 0,79 4520
18322 26C 5646 - E 5,70 9,89 2,335 2,494 6,4 11892 1,66 7164
18323 26B 5646 - E 5,11 9,89 2,275 2,489 8,6 3727 0,60 6212
18324 27C 5646 - E 5,80 9,87 2,389 2,494 4,2 8550 1,90 4500
18325 27B 5646 - E 5,13 9,88 2,255 2,489 9,4 4735 0,88 5381
18326 28C 5646 - E 5,33 9,89 2,391 2,494 0,0 12772 1,80 7096
18327 28B 5646 - E 5,71 9,87 2,250 2,489 9,6 4026 0,78 5162
Nº Lab Referência estaca
ALTURA
MÉDIA
(cm)
Nº DO CORPO DE PROVA
4182
2,8 8433 7053
4,2
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm VvRT (Mpa)
1,1
7,6
8,9
OBS: FIC = FORA DO INTERVALO DE CONFIABILIDADE
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
1,2
2,03
12282
1,70 1,44
1,79 0,76
MISTURA MÓDULO ELEVADOPROJETO: CONCER / COPPE
10891 4001
1,55
1,55 0,755,4
MR (MPa)
2,9 13152 7574
81
instalados no veículo correspondente ao futuro trecho experimental avaliado sobre o
revestimento antigo. Pode-se observar nestas imagens que os valores de Irregularidade
estão dispersos devido as condições do pavimento.
As Figuras 69 e 70 correspondem aos resultados da Irregularidade realizados no
segmento experimental de Mistura de Módulo Elevado em ambas as faixas de
rolamento. Observa-se que os valores encontrados no levantamento apresentaram certa
homogeneidade exceto em alguns pontos. Pode – se dizer que a Irregularidade média do
segmento de MME é de aproximadamente 2,6 m/km em ambas as faixas de rolamento.
Nas Figuras 71 e 72 estão os resultados da Irregularidade realizados no segmento
experimental de Mistura Convencional CAP 50/70 avaliados em ambas as faixas de
rolamento e apresentaram valores médios de 2,7 m/km na faixa da direita e 2,4 m/km na
faixa da esquerda.
Esses resultados segundo o Manual de Gerencia de Pavimentos (MGP DNIT – IPR,
2011) estabelece que o pavimento que apresente IRI abaixo de 3m/km é considerado em
bom estado quanto ao conforto ao rolamento, conforme mostrado na Tabela 18. Os
valores encontrados nos dois segmentos em setembro de 2011 são considerados BOM.
82
Figura 66: Barra a laser de medida de Irregularidade – IRI, macrotextura e afundamento
de trilha de roda.
Tabela 18: Classificação da Irregularidade Superficial do Pavimento
(MGP DNIT, 2011)
IRREGULARIDADE SUPERFICIAL ESTADO DO PAVIMENTO
IRI < 3 Bom
3 ≤ IRI < 4 Regular
4 ≤ IRI < 5,5 Mau
IRI ≥ 5,5 Péssimo
83
Figura 67: Irregularidade do pavimento antigo no local do futuro segmento MM – Faixa
da direita, setembro 2011.
Figura 68: Irregularidade do pavimento antigo no local do futuro segmento MM – Faixa
da esquerda, setembro 2011.
Valores de Irregularidade - Provável Trecho Experimental - Revestimento Antigo - Faixa da Direita
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5626 5627 5628 5629 5630 5631 5632 5633 5634 5635 5636 5637 5638 5639
Número das Estacas
Irre
gu
lari
dad
e m
/km
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
Valores de Irregularidade - Provável Trecho Experimental - Revestimento antigo - Faixa da
Esquerda
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5626 5627 5628 5629 5630 5631 5632 5633 5634 5635 5636 5637 5638 5639
Número das Estacas
Irre
gu
lari
da
de
m/k
m
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
84
Figura 69: Irregularidade do pavimento do segmento MME – faixa da direita set. 2011
Figura 70: Irregularidade do pavimento do segmento MME - faixa da esquerda set.
2011
Valores de Irregularidade 1º Trecho Experimental - Mistura Alto Módulo - Faixa da Direita
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
Número das Estacas
Irre
gu
lari
da
de
m/k
m
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
Valores de Irregularidade 1º Trecho Experimental - Mistura Alto Módulo - Faixa da Esquerda
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5640 5641 5642 5643 5644 5645 5646 5647 5648 5649
Número das Estacas
Irre
gu
lari
da
de
m/k
m
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
85
Figura 71: Irregularidade do pavimento do segmento convencional – faixa da direita set.
2011
Figura 72: Irregularidade do pavimento do segmento convencional – faixa da esquerda
set. 2011
Valores de Irregularidade 2º Trecho Experimental CAP 50/70 Convencional - Faixa da Direita
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656
Número das Estacas
Irre
gu
lari
da
de
m/k
m
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
Valores de Irregularidade 2º Trecho Experimental - CAP 50/70 Convencional - Faixa da Esquerda
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
5650 5651 5652 5653 5654 5655 5656
Número das Estacas
Irre
gu
lari
da
de
m/k
m
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
86
7.7.GRIP TESTER – 06/09/2011
A seguir estão apresentados os valores de atrito obtidos nos dois segmentos
experimentais de Mistura de Alto Módulo e a Mistura Convencional CAP 50/70 e no
revestimento antigo do local do futuro segmento de mistura morna, localizado entre as
estacas 5626 até a estaca 5639 + 10 metros, realizados em setembro de 2011. O
levantamento foi realizado com o equipamento conhecido como GRIP TESTER e
contou com o apoio da Petrobras / Cenpes, conforme Figura 73. O ensaio foi realizado a
uma velocidade de aproximadamente 60km/h segundo as especificações do
equipamento e foram realizadas em ambas as faixas de rolamento.
A Figura 74 apresenta uma visão geral dos valores de atrito em relação ao trecho. Os
valores de atrito obtidos entre as estacas 5625 + 5 metros até a estaca 5639 + 10 metros,
são oriundos de um revestimento antigo que apresenta defeitos tais como: elevado grau
de trincamento, afundamento de trilhas de roda, entre outros. Os valores ainda são
aceitáveis, embora a faixa da direita já esteja se aproximando do limite de segurança na
mistura convencional, mais fina.
Figura 73: Equipamento GRIP TESTER de medida de atrito e microtextura usado nesta
pesquisa
87
Figura 74: Visão geral dos valores de atrito obtidos nos segmentos desta pesquisa com o
Grip tester – set. 2011
8. TERCEIRA AVALIAÇÃO – ABRIL E JULHO DE 2012
A terceira avaliação ocorreu em duas etapas, na primeira etapa foi realizada no dia 13 de
abril de 2012, um dia após a construção do segmento de mistura morna, foram
realizados os levantamentos de IRI, GRIP TESTER e FWD, que contaram com o apoio
do CENPES. Os levantamentos de defeitos e a extração de corpos de prova foram
realizados no dia 04 julho de 2012.
8.1.Levantamento visual (LV) 04/07/2012
O levantamento visual foi realizado no dia 04 de julho de 2012 e seguiu todos os
procedimentos realizados nos levantamentos anteriores, inclusive o mesmo avaliador.
Nas Figuras 75, 76 e 77, estão apresentados os croquis dos defeitos referentes a cada
segmento. Também está apresentada na Figura 78 a legenda com os defeitos
encontrados nesta terceira avaliação.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
56
59
56
59
Va
lore
s d
e A
trit
o
Número das Estacas
Visão Geral dos Valores de Atrito dos Trechos Experimentais
FAIXA DIREITA FAIXA ESQUERDA
Revestimento Antigo Mistura Alto Módulo Mistura Convencional
88
Figura 75: Esquema de Defeitos Encontrados no Segmento Experimental – Mistura Morna em julho de 2012.
F1 F1F1F1F1 F1F1F1 F1
F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1 F1
F1F1F1F1D F1F1F1F1F1F1F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1 F1F1F1F1 TRE
AC
MISTURA ASFÁLTICA MORNA - BR-040 CONCER
AC
5639 +10
TRE
TRI
TRI
5632 5633
TRE
TRI
TRI
TRE
CEN
CEN
CEN
CEN
D
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,6 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,6 METROS TRANSVERSAL
5633 5634 5635 5636 5637 5638
FA
IXA
E
E
D
5626 5627 5628 5629 5630 5631
FA
IXA
89
Figura 76: Esquema de defeitos encontrados no segmento experimental – Mistura Módulo Elevado em julho de 2012.
E F1 F1F1F1F1F1F1F1F1
F1 F1F1F1F1F1F1F1F1 F1F1F1F1F1F1 F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
D F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1
F1 F1F1F1F1F1 F1F1 F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
-10
FA
IXA
MISTURA ASFÁLTICA DE MÓDULO ELEVADO - BR-040 CONCER
AC
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,6 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,6 METROS TRANSVERSAL
FA
IXA
E
TRE
TRI
D
TRI
TRE
5645 5646 5647 5648 5649 +10
CEN
CEN
5645
TRE
CEN
TRI
TRI
CEN
TRE
5640 5641
AC
5642 5643 5644
90
Figura 77: Esquema de defeitos encontrados no segmento experimental Mistura convencional em julho de 2012.
F1F1F1F1F1 F1F1F1
F1F1 F1F1F1F1F1 F1F1F1
F1 F1
F1 F1 F1F1F1
F1 F1F1 F1F1
F1F1F1F1F1 F1 F1 F1F1F1F1F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
F1F1F1F1F1 F1 F1 F1F1F1F1F1F1F1 F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1
AC
SEGREGAÇÃO DA ESTACA 5654 + 4METROS ATÉ A ESTACA 5654 + 10METROS
ESCALA: CADA RETÂNGULO CORRESPONDE A 2 X 1,6 METROS, SENDO 2 METROS LONGITUDINAL E 1,6 METROS TRANSVERSAL
FA
IXA
E
TRE
TRI
D
TRI
TRE
CEN
CEN
AC
5654 5655 5656 5657 5658 5659
FA
IXA
E
TRE
TRI
D
TRI
TRE
CEN
CEN
MISTURA ASFÁLTICA CONVENCIONAL CAP 50/70 - BR 040 CONCER
-10 5650 5651 5652 5653 5654
91
Figura 78– Legenda dos defeitos observados durante o levantamento visual dos
segmentos desta pesquisa.
8.2.Levantamento de afundamento de trilha de roda (ATR)
A seguir estão apresentados os resultados de ATR obtidos na terceira avaliação
realizada no dia 13 de abril de 2012. O levantamento foi realizado de forma contínua em
ambas as faixas de rolamento com sensores a laser do IRI. As Figuras 79 e 80
correspondem ao levantamento de afundamento de trilha de roda na faixa da direita e na
faixa da esquerda, respectivamente. Observa-se que os valores de afundamento
encontrados no levantamento apresentaram afundamentos significativos principalmente
nos segmentos de Módulo Elevado e no de Mistura Convencional CAP 50/70, após
cerca de 18 meses da construção e abertura ao tráfego e está coerente com o nível de
defeitos também apresentado nestes segmentos, especialmente na faixa da direita.
Considere que em rodovias de alto volume de tráfego um ATR igual a 15mm já é
considerado um risco para a segurança, com possibilidade de influenciar na
aquaplanagem caso acumule água.
F1
D
AC
TRINCA TRANSVERSAL CURTA
TRINCA LONGITUDINAL CURTA
DEFEITO CONSTRUTIVO
FISSURAS VISÍVEIS
ACOSTAMENTO REVESTIMENTO ANTIGO
TRINCA LONGITUDINAL LONGA
LEGENDA DOS DEFEITOS
92
Figura 79: Afundamento de trilha de roda dos segmentos asfálticos referentes a faixa da
direita – abril de 2012.
Figura 80: Afundamento de trilha de roda dos segmentos asfálticos referentes a faixa da
esquerda – abril de 2012.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
56
59Afu
nd
am
en
to d
e T
rilh
a d
e R
od
a -
Fa
ixa
da
Dir
eit
a (
mm
)
Número das Estacas
Afundamento Trilha de Roda Esquerda Afundamento Trilha de Roda Direita
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional (Cap 50/70)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
Afu
nd
am
en
to d
e T
rilh
a d
e R
od
a -
Fa
ixa
da
Es
qu
erd
a (
mm
)
Número das Estacas
Afundamento de Trilha de Roda Esquerda Afundamento de Trilha de Roda Direita
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional (Cap 50/70)
93
8.3.Levantamento de microtextura através do uso do GRIP TESTER– 13/04/2012
A seguir estão apresentados os valores de atrito/ macrotextura com uso do GRIP TEST
nos segmentos experimentais de Mistura Morna, Mistura de Módulo Elevado e Mistura
Convencional CAP 50/70.
A Figura 81 apresenta uma visão geral dos valores de atrito em relação ao trecho. Pode-
se observar que os valores encontrados são heterogêneos principalmente no inicio do
levantamento da faixa da direita do segmento de mistura morna e no segmento
experimental convencional (CAP 50/70). Na faixa da esquerda os resultados
encontrados no segmento de mistura morna também apresentaram pequena dispersão,
bem como no segmento de mistura convencional CAP 50/70.
Figura 81: Resultado Geral da terceira avaliação de atrito / microtextura em abril de
2012.
8.4.Levantamento de macrotextura com sensores a laser utilizados no IRI – 13/04/2012
A seguir estão apresentados os resultados de Macrotextura obtidos nos segmentos
experimentais de Mistura Morna, Mistura de Módulo Elevado e Mistura Convencional
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
MIC
RO
TE
XT
UR
A
Número das Estacas
BR - 040 (faixa direita) BR - 040 (faixa esquerda)
Mistura Morna Mistura Alto MóduloMistura Convencional
(Cap 50/70)
94
CAP 50/70, correspondente ao trecho experimental construído na BR 040. Pode-se
observar na Figura 82 que os resultados de Macrotextura encontrados neste terceiro
levantamento apresentaram valores bem dispersos em relação aos demais levantamentos
realizados em diferentes campanhas.
Figura 82: Resultado Geral da terceira avaliação – Macrotextura com laser – abril de
2012.
8.5.Levantamentos deflectométricos – FWD – 13/04/2012
Os levantamentos deflectométricos foram realizados no dia 13 de abril de 2012, através
do uso do FWD da CENPES em todos os segmentos experimentais e estão apresentados
nas Figuras 83 e 84 correspondentes à faixa da direita e faixa da esquerda,
respectivamente. Nesta ocasião foi utilizada a carga padrão que é de 4.100kg.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
56
59
MA
CR
OT
EX
TU
RA
(m
m)
Número das Estacas
BR - 040 (faixa direita) BR - 040 (faixa esquerda)
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional (Cap 50/70)
95
Figura 83: Levantamento Deflectométrico – FWD – Faixa da Direita - abril de 2012.
Figura 84: Levantamento Deflectométrico – FWD – Faixa da Direita – abril de 2012.
0
20
40
60
80
100
120
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
Mistura Alto Módulo Mistura ConvencionalD
efl
exõ
es
Fa
ixa
da
dir
eit
a (
mm
)Mistura Morna
0
20
40
60
80
100
120
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional
Defl
exõ
es
Faix
a d
a e
sq
uerd
a (
mm
)
96
8.6.Resultados dos corpos de prova extraídos em campo – 04/07/2012
Na terceira avaliação foram extraídos corpos de prova nos três segmentos experimentais
e submetidos aos ensaios volumétricos, módulo de resiliência e resistência à tração,
conforme também realizado nos levantamentos anteriores.
A Tabela 19 apresenta os resultados dos corpos de prova extraídos no segmento
experimental de mistura morna, recém - construído. Lembrar que a MM foi feita com
CAP 30/45 o que explica os altos valores de MR e RT. Nesta Tabela estão apresentados
as medidas de altura e diâmetro após a regularização dos mesmos em laboratório,
também a massa especifica aparente (MEA), Volume de Vazios (Vv%), MR e RT
(MPa). A letra B ou C que aparece junto ao número na coluna de referência corresponde
B = camada de Binder e C = camada de Capa. Os vazios ficaram relativamente altos se
comparados com os outros segmentos, é preciso observar que talvez se tenha baixado
muito a temperatura de compactação embora os operadores não percebessem
dificuldade no processo. Nas próximas avaliações deve-se ficar atento a este aspecto.
Nas Tabelas 20 e 21 estão apresentados os resultados dos corpos de prova extraídos nos
segmentos experimentais de módulo elevado e mistura convencional, respectivamente,
correspondente a cerca de 18 meses de construção e tráfego.
97
Tabela 19: Resultados dos corpos de prova extraídos no segmento de mistura morna
CAP 30/45 – julho de 2012.
DATA:
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
18232 1C 5629 - D 5,00 9,91 2,325 2,482 6,3 10263 1,43 7177
18233 1B 5629 - D 5,55 9,92 2,323 2,482 6,4 7924 0,98 8086
18234 2C 5629 - D 5,43 9,93 2,316 2,482 6,7 8732 1,53 5707
18235 2B 5629 - D 5,04 9,93 2,348 2,482 5,4 4036 0,67 6024
18236 3C 5629 - D 5,57 9,83 2,304 2,482 7,2 6854 1,50 4569
18237 3B 5629 - D 4,96 9,86 2,331 2,482 6,1 7857 1,34 5863
18238 4C 5629 - D 5,25 9,85 2,282 2,482 8,1 11038 1,31 8426
18239 4B 5629 - D 4,90 9,89 2,332 2,482 6,0 7893 1,48 5333
18240 5C 5629 - D 4,98 9,84 2,317 2,482 6,6 16729 1,59
18241 5B 5629 - D 5,23 9,88 2,351 2,482 5,3 5340 1,41 3787
18290 1C 5630 - E 5,64 9,87 2,331 2,482 6,1 9162 1,50 6108
18291 1B 5630 - E 6,01 9,86 2,369 2,482 4,6 7242 1,28 5658
18292 2C 5630 - E 5,59 9,88 2,327 2,482 6,2 13692 1,70 8054
18293 2B 5630 - E 5,27 9,80 2,359 2,482 5,0 10646 1,43 7445
18294 3C 5630 - E 6,24 9,89 2,350 2,482 5,3 10557 1,76 5998
18295 3B 5630 - E 5,14 9,87 2,349 2,482 5,4 7824 1,44 5433
18296 4C 5630 - E 6,46 9,87 2,308 2,482 7,0 7992 1,52 5258
18297 4B 5630 - E 5,56 9,87 2,346 2,482 5,5 4540 1,03 4408
18298 5C 5630 - E 5,43 9,87 2,304 2,482 7,2 14491 1,33 10895
18299 5B 5630 - E 5,76 9,87 2,344 2,482 5,6 5888 1,05 5608
18242 1C 5633 - D 5,49 9,82 2,296 2,482 7,5 9105 1,08 8431
18243 1B 5633 - D 5,43 9,80 2,333 2,482 6,0 9037 1,38 6549
18244 2C 5633 - D 5,27 9,82 2,334 2,482 6,0 9216 1,61 5724
18245 2B 5633 - D 5,63 9,80 2,373 2,482 4,4 7683 1,38 5567
18246 3C 5633 - D 5,59 9,78 2,297 2,482 7,5 9623 1,28 7518
18247 3B 5633 - D 5,19 9,80 2,306 2,482 7,1 9114 1,24 7350
18248 4C 5633 - D 3,83 9,84 2,309 2,482 7,0 9337 1,63 5728
18249 4B 5633 - D 4,06 9,81 2,290 2,482 7,7 8973 1,37 6550
18250 5C 5633 - D 5,41 9,83 2,291 2,482 7,7 9611 1,40 6865
18251 5B 5633 - D 5,45 9,82 2,326 2,482 6,3 9636 1,38 6983
18300 1C 5634 - E 6,01 9,80 2,314 2,482 6,8 9144 1,75 5225
18301 1B 5634 - E 5,55 9,80 2,333 2,482 6,0 10675 1,31 8149
18302 2C 5634 - E 5,53 9,87 2,300 2,482 7,3 11906 1,62 7349
18303 2B 5634 - E 5,90 9,87 2,336 2,482 5,9 8480 1,54 5506
18304 3C 5634 - E 6,02 9,86 2,309 2,482 7,0 11564 1,64 7051
18305 3B 5634 - E 5,63 9,87 2,337 2,482 5,8 11353 1,52 7469
18306 4C 5634 - E 5,48 9,88 2,308 2,482 7,0 11644 1,33 8755
18307 4B 5634 - E 5,42 9,91 2,304 2,482 7,2 7405 1,22 6070
1,40 1,35
1,56 1,25
1,59 1,40
6,4 5,2 11179 7228
88525,0
PROJETO: CONCER / COPPE
7583
Nº DO CORPO DE PROVA
Nº Lab Referência estaca
5,6
RT (Mpa)
10723 6610
7,1
31/07/2012MISTURA MORNA CAP 30/45
ALTURA
MÉDIA
(cm)
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm Vv MR (MPa)
6,3 9378
5,87,0
8889
1,47 1,18
98
Tabela 20: Resultados dos corpos de prova extraídos no segmento de mistura módulo
elevado – julho de 2012.
DATA: 31/07/2012
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
18252 6C 5642 - D 5,75 2,468 2,494 1,0 11200 2,95 3797
18253 6B 5642 - D 4,81 9,82 2,454 2,489 1,4 7859 1,67 4706
18254 7C 5642 - D 5,95 9,87 2,409 2,494 3,4 8889 1,76 5051
18255 7B 5642 - D 5,13 9,82 2,454 2,489 1,4 9047 1,45 6239
18256 8C 5642 - D 5,67 9,76 2,373 2,494 4,9 8098 1,31 6182
18257 8B 5642 - D 5,82 9,78 2,455 2,489 1,4 5761 1,53 3765
18258 9C 5642 - D 3,82 9,73 2,415 2,494 3,2 24419 2,10 11628
18259 9B 5642 - D 3,96 9,77 2,443 2,489 0,0 8640 1,72 5023
18260 10C 5642 - D 6,15 9,76 2,438 2,494 2,2 2,01 0
18261 10B 5642 - D 6,10 9,90 2,455 2,489 1,4 6565 1,39 4723
18308 19C 5643 - E 4,01 9,88 2,364 2,494 5,2 12199 1,98 6161
18309 19B 5643 - E 3,85 9,86 2,318 2,489 6,9 5914 1,08 5476
18310 20C 5643 - E 4,47 9,85 2,377 2,494 4,7 17317 2,01 8615
18311 20B 5643 - E 4,93 9,85 2,302 2,489 7,5 5359 0,81 6616
18312 21C 5643 - E 4,10 9,93 2,345 2,494 6,0 9107 0,76 11983
18313 21B 5643 - E 3,90 9,93 2,295 2,489 7,8 3297 0,53 6221
18314 22C 5643 - E 5,07 9,89 2,351 2,494 5,7 10027 1,56 6428
18315 22B 5643 - E 5,46 9,92 2,281 2,489 8,4 3126 0,64 4884
18316 23C 5643 - E 5,46 9,93 2,362 2,494 5,3 12758 1,43 8922
18317 23B 5643 - E 6,13 9,90 2,302 2,489 7,5 3214 0,71 4527
18262 10C 5645 - D 5,31 9,85 2,463 2,494 1,2 8953 1,64 5459
18263 10B 5645 - D 5,14 9,87 2,416 2,489 2,9 7966 1,55 5139
18264 11C 5645 - D 5,41 9,86 2,462 2,494 1,3 6975 1,75 3986
18265 11B 5645 - D 5,27 9,92 2,436 2,489 2,1 7944 1,43 5555
18266 12C 5645 - D 5,57 9,87 2,473 2,494 0,8 9618 1,65 5829
18267 12B 5645 - D 5,19 9,90 2,420 2,489 2,8 5631 1,28 4399
18268 13C 5645 - D 5,18 9,86 2,454 2,494 1,6 8184 1,76 4650
18269 13B 5645 - D 5,02 9,90 2,403 2,489 3,5 6671 1,50 4447
18318 24C 5646 - E 5,59 9,80 2,371 2,494 4,9 9520 1,78 5348
18319 24B 5646 - E 5,44 9,89 2,274 2,489 8,6 3946 0,73 5405
18320 25C 5646 - E 5,28 9,90 2,362 2,494 5,3 11719 1,81 6475
18321 25B 5646 - E 5,38 9,89 2,280 2,489 8,4 3571 0,79 4520
18322 26C 5646 - E 5,70 9,89 2,335 2,494 6,4 11892 1,66 7164
18323 26B 5646 - E 5,11 9,89 2,275 2,489 8,6 3727 0,60 6212
18324 27C 5646 - E 5,80 9,87 2,389 2,494 4,2 8550 1,90 4500
18325 27B 5646 - E 5,13 9,88 2,255 2,489 9,4 4735 0,88 5381
18326 28C 5646 - E 5,33 9,89 2,391 2,494 0,0 12772 1,80 7096
18327 28B 5646 - E 5,71 9,87 2,250 2,489 9,6 4026 0,78 5162
1,55
1,55 0,755,4
MR (MPa)
1,70 1,44
1,79 0,76
MISTURA MÓDULO ELEVADOPROJETO: CONCER / COPPE
10891 4001
2,9 13152 7574
RT (Mpa)
1,1
7,6
8,9
OBS: FIC = FORA DO INTERVALO DE CONFIABILIDADE
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
1,2
2,03
12282 4182
2,8 8433 7053
4,2
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm VvNº Lab Referência estaca
ALTURA
MÉDIA
(cm)
Nº DO CORPO DE PROVA
99
Tabela 21: Resultados dos corpos de prova extraídos no segmento de mistura
convencional CAP 50/70 – julho de 2012
8.7.Levantamento de IRI – 13/04/2012
O levantamento de irregularidade da superfície do pavimento contou com o apoio do
CENPES, para a realização dos levantamentos. O equipamento foi o mesmo utilizado na
segunda avaliação realizada em setembro de 2011. Nas Figuras 80 e 81 estão
apresentados os resultados obtidos nesta avaliação. O levantamento foi realizado nas
duas faixas de rolamento, conforme critério utilizado também na segunda avaliação.
DATA:
V. Vazios V. Vazios MR (Mpa) MR (Mpa) RT (Mpa) RT (Mpa) MR / RT MR / RT
Capa Capa Binder Capa Binder Capa Binder Capa Binder
18270 1C 5652 - D 5,27 9,87 2,526 2,536 0,4 6973 1,57 4441
18271 1B 5652 - D 5,74 9,86 2,513 2,536 0,9 8178 1,56 5242
18272 2C 5652 - D 5,33 9,90 2,536 2,536 0,0 8116 1,58 5137
18273 2B 5652 - D 5,94 9,85 2,513 2,536 0,9 5819 1,66 3505
18274 3C 5652 - D 5,29 9,86 2,533 2,536 0,1 10013 1,51 6631
18275 3B 5652 - D 5,97 9,87 2,509 2,536 0,0 8431 1,57 5370
18276 4C 5652 - D 5,31 9,87 2,528 2,536 0,3 6279 1,48 4243
18277 4B 5652 - D 6,25 9,87 2,503 2,536 1,3 6951 1,45 4794
18278 5C 5652 - D 7,02 9,88 2,537 2,536 0,0 1,51
18279 5B 5652 - D 6,01 9,88 2,430 2,536 0,0 6636 1,37 4844
18328 29C 5653 - E 5,01 9,88 2,463 2,536 2,9 8088 1,92 4213
18329 29B 5653 - E 5,17 9,90 2,299 2,536 9,3 5494 2,10 2616
18330 30C 5653 - E 5,63 9,87 2,512 2,536 0,9 6916 1,80 3842
18331 30B 5653 - E 4,78 9,90 2,402 2,536 5,3 8633 1,65 5232
18332 31C 5653 - E 4,72 9,86 2,481 2,536 2,2 9720 1,79 5430
18333 31B 5653 - E 5,10 9,87 2,299 2,536 9,3 8629 0,97 8896
18334 32C 5653 - E 4,84 9,90 2,470 2,536 2,6 5940 1,62 3667
18335 32B 5653 - E 5,26 9,87 2,357 2,536 7,1 4836 1,10 4396
18336 33C 5653 - E 4,73 9,82 2,503 2,536 1,3 5605 1,60 3503
18337 33B 5653 - E 4,63 9,90 2,432 2,536 4,1 10716 1,65 6495
18280 14C 5655 - D 5,57 9,88 2,501 2,536 1,4 7379 1,49 4952
18281 14B 5655 - D 5,44 9,88 2,460 2,536 3,0 1,92 0
18282 15C 5655 - D 5,47 9,89 2,498 2,536 1,5 5531 1,48 3737
18283 15B 5655 - D 5,67 9,89 2,508 2,536 1,1 6189 1,38 4485
18284 16C 5655 - D 5,39 9,92 2,483 2,536 2,1 10194 1,65 6178
18285 16B 5655 - D 5,72 9,91 2,479 2,536 2,2 5949 1,49 3993
18286 17C 5655 - D 5,49 9,89 2,500 2,536 1,4 7038 1,66 4240
18287 17B 5655 - D 5,50 9,88 2,513 2,536 0,9 7616 1,35 5641
18288 18C 5655 - D 5,34 9,88 2,499 2,536 1,5 6530 1,51 4325
18289 18B 5655 - D 5,70 9,87 2,498 2,536 1,5 7178 1,45 4950
18338 34C 5655 - E 5,05 9,90 2,506 2,536 1,2 6204 1,61 3853
18339 34B 5655 - E 5,03 9,82 2,270 2,536 10,5 5765 1,18 4886
18340 35C 5655 - E 5,46 9,92 2,491 2,536 1,8 7129 1,66 4295
18341 35B 5655 - E 4,39 9,89 2,355 2,536 7,1 6803 1,53 4446
18342 36C 5655 - E 4,80 9,88 2,504 2,536 1,3 6791 1,62 4192
18343 36B 5655 - E 5,39 9,89 2,352 2,536 7,3 5531 1,10 5028
18344 37C 5655 - E 4,90 9,93 2,503 2,536 1,3 6802 1,55 4388
18345 37B 5655 - E 4,76 9,88 2,285 2,536 9,9 9081 0,89 10203
18346 38C 5655 - E 4,91 9,92 2,506 2,536 1,2 6895 1,52
18347 38B 5655 - E 4,76 9,89 2,280 2,536 10,1 6267 0,95
OBS: MR (Mpa) R = MÓDULO DE RESILIÊNCIA REPETIDO
1,56 1,52
1,75 1,49
1,59 1,13
2,0 7,0 7254 7662
67649,0
PROJETO: CONCER / COPPE
6689
Nº DO CORPO DE PROVA
Nº Lab Referência estaca
1,3
RT (Mpa)
9932 7203
1,6
31/07/2012MISTURA CONVENCIONAL CAP 50/70
ALTURA
MÉDIA
(cm)
DIÂMETRO
MÉDIO
(cm)
MEA Gmm Vv MR (MPa)
1,8 7334
0,60,2
6733
1,53 1,52
100
Figura 85: Resultados da Irregularidade dos Segmentos Experimentais – Faixa da
Direita – abril de 2012.
Figura 86: Resultados da Irregularidade dos Segmentos Experimentais – Faixa da
Esquerda – abril de 2012.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
56
58
56
59
Irre
gu
lari
da
de
-F
aix
a d
a D
ire
ita
m/k
m
Número das Estacas
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional (Cap 50/70)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
56
26
56
27
56
28
56
29
56
30
56
31
56
32
56
33
56
34
56
35
56
36
56
37
56
38
56
39
56
40
56
41
56
42
56
43
56
44
56
45
56
46
56
47
56
48
56
49
56
50
56
51
56
52
56
53
56
54
56
55
56
56
56
57
Irre
gu
lari
dad
e -
Faix
a d
a E
sq
uerd
a m
/km
Número das Estacas
IRI SENSOR 1 IRI SENSOR 2 IRI SENSOR 3 IRI SENSOR 4 IRI SENSOR 5
Mistura Morna Mistura Alto Módulo Mistura Convencional (Cap 50/70)
101
9. COMPARAÇÃO DE RESULTADOS – CURVAS DE DESEMPENHO
Neste item serão apresentados os resultados dos parâmetros que foram avaliados
durante os três levantamentos.
Nas Tabelas 22 e 23 estão agrupados os valores médios das avaliações por idade do
revestimento, correspondentes à faixa da direita e da esquerda, respectivamente. A partir
deste banco de dados foram feitas as figuras seguintes que são o início de definição de
curvas de desempenho para cada um dos segmentos deste experimento. Considera-se
que será necessário acompanhar durante ainda alguns anos a evolução destes defeitos
para ajustar convenientemente as curvas finais sem necessidade de extrapolação. Tendo-
se estas curvas de desempenho bem definidas, e fazendo a estatística do tráfego
solicitante, finalmente se terá o ajuste dos fatores campo – laboratório para esta
condição de estrutura, clima e hábitos de carga, que serão definidos a partir do uso do
SisPav, com os valores de módulo de resiliência obtidos ao longo das avaliações.
Nas Figuras 87 e 88 mostram-se valores quantificados da porcentagem de trincamento,
considerado o defeito mais grave, em função do tempo em meses desde a construção,
para a faixa da direita e da esquerda respectivamente, nestas figuras podemos observar
que a porcentagem de área trincada no segmento de mistura convencional CAP 50/70
apresentou a mesma porcentagem de área trincada realizada no levantamento anterior,
esse fato se deu devido ao espelhamento (exsudação) do ligante na superfície do
revestimento. Esse processo de exsudação fez com que as trincas observadas no
levantamento anterior fossem seladas superficialmente, o que não significa que a trinca
foi selada em toda a sua espessura.
Nas Figuras 89 e 90 mostram-se os resultados das avaliações da microtextura em função
do tempo em meses desde a construção, para as faixas da direita e da esquerda,
respectivamente.
Nas Figuras 91 e 92 mostram-se os resultados das avaliações da macrotextura em
função do tempo em meses desde a construção, nas faixas da direita e da esquerda,
respectivamente. Nas Figuras 93 e 94 mostram-se os resultados das avaliações da
102
deflexão em função do tempo em meses desde a construção, nas faixas da direita e da
esquerda, respectivamente. Segundo o Manual da AASHTO (1993), todas as medidas
deflexões (Viga Benkelman ou FWD), devem ser anotadas a temperatura do
revestimento asfáltico no momento da medição. Estes dados são importantes para
posterior correção dos valores deflectométricos pela temperatura a ser feitas pelas
seguintes equações:
a) Para transformação da deflexão a determinada temperatura t (ºC) qualquer em
valor correspondente a temperatura de 20ºC
( ) (a)
onde:
ESP = espessura total de camadas asfálticas em cm.
t = temperatura da medida da deflexão, em ºC.
b) Posteriormente, transformam-se as deflexões a 20ºC em valores correspondentes
a 25ºC, através da equação:
(
) (b)
Desta forma, as Figuras 93 e 94 mostram os resultados das avaliações das deflexões
realizadas em diferentes períodos do ano corrigidas através das equações a e b citadas.
Nas Figuras 95 a 98 mostram-se os resultados das avaliações do ATR em função do
tempo em meses desde a construção, nas faixas da direita e da esquerda,
respectivamente. Nas Figuras 99 e 100 mostram-se os resultados das avaliações de IRI
em função do tempo em meses desde a construção, nas faixas da direita e da esquerda,
respectivamente. À medida que se fizerem novas avaliações será possível definir de
forma mais adequada curva de desempenho destes parâmetros para cada tipo de mistura
testada. Nas Figuras 101 e 102 mostram-se os resultados dos Módulos de Resiliência
médios em função do tempo em meses desde sua construção. Nas Figuras 101 e 102
mostram-se os resultados de Resistência à Tração média em função do tempo em meses
desde sua construção.
103
Tabela 22: Dados consolidados das avaliações realizadas nos segmentos – Faixa direita
Faixa da Direita
Parâmetros Idade MME M. Convencional
M. Morna (médios) (meses)
2 42 34 37
Deflexão (0,01mm) 8 48 37
18 59 46
2 8959 8760 10050
MR (MPa) - Capa 8 11206 9550
18 10792 8633
2 1,86 1,79 1,43
RT (MPa) - Capa 8 1,98 1,79
18 1,86 1,54
2 2,73
IRI (mm) 8 2,56 2,71
18 3,03 2,86
2 2 28 38
Trincas Interligadas (%) 8 73 57
18 98 58
2 1,1 1,15 0,58
Macro textura (mm) 8 0,64 0,47
18 0,76 0,57
2 0,61
Micro textura (mm) 8 0,53 0,53
18 0,48 0,46
2 2,4 3,5 0,28
ATR (roda direita) (mm) 8 0,48 0,49
18 4,34 2,48
2 1,4 1,1 0,01
ATR (roda esquerda) (mm) 8 1,22 2,19
18 1,98 2,26
104
Tabela 23: Dados consolidados das avaliações realizadas nos segmentos – Faixa
Esquerda
Faixa da Esquerda
Parâmetros Idade MME M. Convencional
M. Morna (médios) (meses)
2 35 29 39
Deflexão (0,01mm) 8 50 40
18 53 40
2 6028 9207 10015
MR (MPa) - Capa 8 9113 9394
18 11586 7175
2 1,66 1,64 1,56
RT (MPa) - Capa 8 2 1,65
18 1,67 1,67
2 2,6
IRI (mm) 8 2,64 2,45
18 2,67 3,13
2 0 0 0
Trincas Interligadas (%) 8 0 0,5
18 34 16
2 1,15 0,71 0,61
Macro textura (mm) 8 0,84 0,45
18 0,9 0,69
2 0,74
Micro textura (mm) 8 0,72 0,71
18 0,68 0,67
2 0 0 1,08
ATR (roda direita) (mm) 8 0 0
18 1,39 1,74
2 0,5 1 0
ATR (roda esquerda) (mm) 8 3,52 4,33
18 1,4 0,66
105
Figura 87: Porcentagem de trincamento nos segmentos experimentais nas três
avaliações – faixa da direita
Figura 88: Porcentagem de trincamento nos segmentos experimentais nas três
avaliações – faixa da esquerda
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2 8 18
Are
a T
rin
cad
a (
%)
Idade (meses)
% Trincada
MME M. Convencional M. Morna
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2 8 18
Are
a T
rin
cad
a (
%)
Idade (meses)
% Trincada
MME M. Convencional M. Morna
106
Figura 89: Evolução da microtextura em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais – faixa da direita.
Figura 90: Evolução da microtextura em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais – faixa da esquerda
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
2 8 18
GN
(m
m)
Idade (meses)
Micro Textura
MME M. Convencional M. Morna
0,62
0,64
0,66
0,68
0,7
0,72
0,74
0,76
2 8 18
GN
(m
m)
Idade (meses)
Micro Textura
MME M. Convencional M. Morna
107
Figura 91: Evolução da macrotextura em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais- faixa da direita.
Figura 92: Evolução da macrotextura em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais- faixa da esquerda.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
2 8 18
MT
(m
m)
Idade (meses)
Macro Textura
MME M. Convencional M. Morna
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
2 8 18
MT
(m
m)
Idade (meses)
Macro Textura
MME M. Convencional M. Morna
108
Figura 93: Evolução da deflexão em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais- faixa da direita.
Figura 94: Evolução da deflexão em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais- faixa da esquerda.
0
10
20
30
40
50
60
70
2 8 18
Def
lexã
o (
0,0
1m
m)
Idade (meses)
Deflexões
MME M. Convencional M. Morna
0
10
20
30
40
50
60
70
2 8 18
Def
lexã
o (
0,0
1m
m)
Idade (meses)
Deflexões
MME M. Convencional M. Morna
109
Figura 95: Evolução do ATR esquerda em função do tempo de atuação do tráfego
nos segmentos experimentais - faixa da direita.
Figura 96: Evolução do ATR direita em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da direita.
0
1
2
3
4
5
2 8 18
AT
R (
mm
)
Idade (meses)
ATR roda esquerda
MME M. Convencional M. Morna
0
1
2
3
4
5
2 8 18
AT
R (
mm
)
Idade (meses)
ATR roda direita
MME M. Convencional M. Morna
110
Figura 97: Evolução do ATR esquerda em função do tempo de atuação do tráfego
nos segmentos experimentais - faixa da esquerda.
Figura 98: Evolução do ATR direita em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da esquerda.
0
1
2
3
4
5
2 8 18
AT
R (
mm
)
Idade (meses)
ATR roda esquerda
MME M. Convencional M. Morna
0
1
2
3
4
5
2 8 18
AT
R (
mm
)
Idade (meses)
ATR roda direita
MME M. Convencional M. Morna
111
Figura 99: Evolução do IRI em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da direita.
Figura 100: Evolução do IRI em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da esquerda.
1
2
3
4
5
2 8 18
IRI
(mm
)
Idade (meses)
IRI
MME M. Convencional M. Morna
0
1
2
3
4
5
2 8 18
IRI
(mm
)
Idade (meses)
IRI
MME M. Convencional M. Morna
112
Figura 101: Evolução do MR médio em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da direita.
Figura 102: Evolução do MR médio em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da esquerda.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2 8 18
Mr
(MP
a)
Idade (meses)
MR
MME M. Convencional M. Morna
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2 8 18
Mr
(MP
a)
Idade (meses)
MR
MME M. Convencional M. Morna
113
Figura 103: Evolução do RT médio em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da direita.
Figura 104: Evolução do RT médio em função do tempo de atuação do tráfego nos
segmentos experimentais - faixa da esquerda.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2 8 18
Rt
(MP
a)
Idade (meses)
RT
MME M. Convencional M. Morna
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2 8 18
Rt
(MP
a)
Idade (meses)
RT
MME M. Convencional M. Morna
114
Foram realizadas três avaliações nos segmentos experimentais e, em todas as avaliações
foram extraídos corpos de prova para análise em laboratório dos parâmetros
volumétricos, módulo de resiliência e resistência à tração. Na primeira campanha de
avaliação, os corpos de prova, após a realização dos ensaios no laboratório da COPPE,
foram submetidos a ensaios de recuperação do ligante asfáltico, ensaio Abson, em um
laboratório em São Paulo. Na Tabela 24 estão apresentados os resultados da
recuperação do ligante.
O local onde foram extraídos os corpos de prova foi definido no inicio do experimento:
para cada faixa de rolamento seriam extraídos cinco corpos de prova em duas estacas
pré-definidas, nas duas faixas de rolamento de cada segmento experimental, ou seja, dez
corpos de prova por segmento por faixa de rolamento, totalizando vinte corpos de prova
para cada segmento. Considerando que todos os segmentos foram construídos em duas
camadas (Capa e Binder) esse número de corpos de prova dobrou. Estes dados serão
analisados por regressão múltipla para obter explicação sobre as causas dos defeitos.
Tabela 24: Resultados da Recuperação Abson versus MR e RT dos corpos de prova
extraídos na primeira avaliação – fevereiro de 2011.
Também serão feitas curvas de desempenho de múltiplas variáveis, o que ajudará a
entender as correlações entre os fatores. Assim, melhorar a dosagem das misturas, e,
especialmente, os critérios de dimensionamento para garantir maior vida útil para as
MR (MPa) RT (MPa)MISTURA
(% MASSA)
AGREGADO
(% MASSA)135ºC 150ºC 177ºC
- - 4,30 4,50 19 64,5 1816 785 255
- - 5,77 6,13 34 58 1354 618 210
ESTACA 5642 LD - CAPA 16252,16256,16258,16260 9442 2,09 4,68 4,90 26 62 1496 665 211
ESTACA 5642 LD - BINDER 16253,16257,16259,16261 9494 1,68 5,68 6,02 34 57 1173 561 192
ESTACA 5643 LE - CAPA 16262,16264,16268,16270 11327 1,98 4,23 4,42 14 70 2706 1050 306
ESTACA 5643 LE - BINDER 16263,16265,16269,16271 5662 1,2 3,42 3,54 8 74 4825 1648 445
ESTACA 5645 LD - CAPA 16272,16276,16278,16280 8784 1,87 5,16 5,51 24 62,5 1549 690 222
ESTACA 5645 LD - BINDER 16273,16277,16279,16281 8174 1,64 5,66 6,00 38 60 1233 560 192
ESTACA 5646 LE - CAPA 16282,16286,16288,16290 11085 2,02 3,90 4,06 7 82,5 5966 2090 488
ESTACA 5646 LE - BINDER 16283,16287,16289,16291 7513 1,44 5,04 5,31 15 71 3276 1307 385
ESTACA 5652 LD - CAPA 16294,16295,16297,16299,16301 10762 1,78 4,70 4,94 38 55 556 264 91
ESTACA 5652 LD - BINDER 16296,16298,16300,16302 8345 1,51 4,40 4,60 40 55 629 292 98
ESTACA 5653 LE - CAPA 16303,16305,16309,16301 10634 1,66 3,84 4,00 22 58,5 750 339 109
ESTACA 5653 LE - BINDER 16304,16308,16310,16312 9634 1,45 4,36 4,56 21 62 1186 487 164
ESTACA 5655 LD - CAPA 16313,16315,16317,16319 8338 1,8 4,26 4,45 25 57,5 672 308 100
ESTACA 5655 LD - BINDER 16324,16326,16328,16330,16332 9176 1,69 4,34 4,54 73 11 2598 957 308
ESTACA 5655 LE - CAPA 16323,16325,16327,16331 8154 1,63 4,70 4,93 41 54 539 257 89
ESTACA 5655 LE - BINDER 16314,16316,16318,16320 8780 1,28 4,23 4,42 25 56,5 627 293 97
CAP
50/70
AMOSTRAIDENTIFICAÇÃO DOS
CORPOS DE PROVA - COPPE
CA
P
MÓ
DU
LO
EL
EV
AD
OC
AP
CO
NC
EN
CIO
NA
L 5
0/7
0
CAMINHÃO - 1 TEOR 5,5% USINA
CAMINHÃO - 2 TEOR 5,4% USINA
ENSAIOS
TEOR DE LIGANTEPENETRAÇÃO
(25ºC, 100g, 5s)
PONTO
AMOLECIMENTO ºC
VISCOSIDADE BROOKFIELD cPTIPO DE
LIGANTE
MÉDIA DOS RESULTADOS
MECÂNICOS - LABORATÓRIO
COPPE
115
próximas intervenções de restauração que serão feitas na CONCER ou em qualquer
outra rodovia com o mesmo tipo de estrutura de pavimento.
10. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esta pesquisa foi encerrada oficialmente em agosto de 2012 (Contrato RDT), mas por
interesse da COPPE e anuência da CONCER, as avaliações periódicas continuarão
considerando que as conclusões serão atingidas após cinco anos de acompanhamento
dos segmentos sob o tráfego. Esta pesquisa se insere também no projeto da Rede
Temática de Asfalto (Petrobras/ANP) que objetiva viabilizar um novo método de
dimensionamento de pavimentos asfálticos novos, de caráter mecanístico – empírico,
para o país e seus dados completos serão importantes para se obter o fator campo –
laboratório para este tipo de rodovia.
Os segmentos experimentais estão sendo acompanhados, os primeiros resultados das
duas faixas de tráfego estão apresentados e permitem ver claramente o efeito do tráfego
comercial, mas como dito, pretende-se continuar as avaliações pelo menos até
completar 5 anos ou até que a Concessionária precise refazer o trecho para ter
conclusões definitivas. Percebe-se, como esperado, que a evolução dos defeitos tem sido
maior na faixa da direita (tráfego de caminhões) do que na esquerda. Também está
acontecendo uma evolução rápida dos defeitos nos dois primeiros segmentos tendo em
vista as altas deflexões e os problemas construtivos detectados. O segmento de mistura
morna está muito recente, não se tendo ainda avaliações conclusivas, mas pode-se
afirmar que a massa asfáltica morna mostrou-se adequada para o espalhamento e
compactação em temperaturas mais baixas do que as habituais. Espera-se ao final obter
dados para compor a matriz de segmentos avaliados para gerar o fator - campo
laboratório destes tipos de mistura.
Ressalte-se a importância, para o meio técnico geral de pavimentação, de pesquisas
como esta, viabilizadas com os recursos de RDT provenientes das concessões. É
fundamental que a ANTT continue apoiando a aplicação destes recursos. O fato destes
relatórios também ficarem públicos aumenta o alcance dos benefícios dos resultados
para todos.
116
Agradecimentos: à ANTT, à CONCER, ao CENPES, a todos os técnicos da CONCER
e das empresas participantes da construção dos trechos experimentais, aos controladores
de tráfego, aos técnicos do laboratório de Geotecnia da COPPE e a vários colegas que
contribuíram para as discussões técnicas nos eventos, especialmente nos três Workshop
Desenvolvimento Tecnológico nas Concessões Rodoviárias da ANTT onde foi
apresentado o andamento desta pesquisa.
Encerramos com esta foto panorâmica do trecho experimental da CONCER –
COPPE – um marco deste importante estudo
117
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Budny, J. (2012). Avaliação do Comportamento Mecânico de Misturas Asfálticas Mornas. Dissertação de
Mestrado. COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, Brasil.
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Permanente de Misturas Asfálticas. Dissertação de Mestrado. COPPE/Universidade Federal do
Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, Brasil.
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Franco, F. A.C. P e Motta, L. M. G. – 2009. “Método Automático de Dimensionamento Mecanístico –
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Fritzen, M.A. et al, 2009 - “Características Mecânicas de Misturas Asfálticas Preparadas em Usina e
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Fritzen, M. A.; Motta, L. M. G.; Nascimento, L. A. H. & Chacur, M. (2009). Comportamento de Misturas
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Huang, Y.H. 2003 - “Pavement Analysis and Design. 2. ed. Englewood Cliffs: Prentice-Hall”
Magalhães, S.T., 2004 - “Misturas Asfálticas de Módulo Elevado para Pavimentos de alto Desempenho”
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Asfáltica; Efeito de Compactação por Impacto e iratória” Tese DSc., COPPE/UFRJ, Rio de
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Medina, J e Motta, L. M. G. 2005 - “Mecânica dos Pavimentos”. 2ª edição
Motta, L. M. G. 1991 - “Método de Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis Critério de
Confiabilidade e Ensaios de Cargas Repetidas” Tese de DSc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ,
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Rivoire Jr., L.; Ceratti, J. A. P.; Rohde, L. & Nakahara, S. M. (2011). Produção e Execução de Misturas
Asfálticas em Temperaturas Intermediárias (Asfalto Morno) com Utilização de Zeólitas
Naturais. Warm Mix Asphalt. XVI-CILA, Congresso Ibero-Latinoamericano do Asfalto. Rio de
Janeiro, Brasil.
Rohde, L., Ceratti, J. A. P. & Treichel, D. (2008). Estudo Laboratorial de Misturas Asfálticas “Mornas”.
In: 39ª Reunião Anual de Pavimentação e 13º Encontro Nacional de Conservação Rodoviária.
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Rhode. L, 2007 - “Estudo de Misturas Asfálticas de Módulo Elevado para Camadas Estruturais de
Pavimentos” Tese DSc., UFR S, Porto Alegre, RS, Brasil
Soares J.B., et al, 2009 - “Aspectos erais de Métodos de Dimensionamento de Pavimentos Asfálticos de
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Agosto de 2009. ABPv.
Tonial, I. A., “Efeito do tempo sobre a temperatura de transporte da massa asfáltica sobre o
envelhecimento do CAP” X I-CILA, Congresso Ibero-Latinoamericano do Asfalto. Rio de
Janeiro, 2011.
118
RELATÓRIO FINAL
Estudo do Tráfego: Avaliação da capacidade de trafego, níveis de serviço e balanços
direcionais na rodovia Washington Luiz – BR-040 – trecho concessionado.
119
ÍNDICE
CAPÍTULO 1
1.1 Objeto de Estudo
1.2 Análise dos Acessos com Contribuições Significativas
1.3 Identificação Esquemática do Trecho Sob Concessão
CAPÍTULO 2
2.1 Introdução
2.2 Objetivo dos Estudos de Capacidade Viária e Níveis de Serviço
2.3 O Problema
2.3.1 Congestionamentos na BR-040
2.3.2 Causas
2.3.3 Consequências
2.4 Dados Disponíveis Para Análise
2.5 Propostas de Intervenção
2.6 Conclusões
CAPÍTULO 3
3.1 Análise do Tráfego na BR-040
3.1.1 Introdução
3.1.2 Relevância
3.1.3 Capacidade
3.1.4 Objetivo Do Estudo
3.2 Avaliação e estimativa dos volumes de tráfego médios e máximos
3.3 Volumes máximos de tráfego
3.4 Contribuições relativas de tráfego
3.5 Variabilidade da demanda
3.6 Volumes médios de tráfego
3.7 Volumes de Serviço Totais de Janeiro a Outubro de 2010
3.8 Análise Dos Volumes Classificados Do Mês De Abril De 2010 – Quintas Feiras
3.8.1 Volumes de Serviço atuais - Abril 2010
3.9 Determinação dos Níveis de Serviço nos Trechos Homogêneos no Entorno das
Praças de Pedágio
120
3.9.1 Determinação do NS no entorno do Km 104 Abril de 2010 – quintas feiras
3.9.2 Determinação do NS no entorno do Km 45 Abril de 2010 – quintas feiras
3.9.3 Determinação do NS no entorno do Km 816 Abril de 2010 – quintas feiras
3.10 Conclusões
CAPÍTULO 4
4.1 Análise do Tráfego Na BR-040
4.1.1 Introdução
4.2 Obtenção da Relação Entre VMD e VPH
4.3 VPH´s dos Segmentos Homogêneos
4.4 Conversão dos VPH´s Bidirecionais em Unidirecionais
4.5 Determinação dos Níveis de Serviço nos Segmentos Homogêneos no Trecho sob
Concessão
4.6 Conclusão
CAPÍTULO 5
5.1 Análise do Tráfego Na BR-040
5.1.1 Introdução
5.2 Obtenção da Relação Entre VMD e VPH
5.3 VPH´s dos Segmentos Homogêneos
5.4 Conversão dos VPH´s Bidirecionais em Unidirecionais
5.4.1 Divisão dos Trechos em Segmentos Homogêneos de Rodovias Multi-
Faixas
5.5 Determinação dos Níveis de Serviço nos Segmentos Homogêneos no Trecho sob
Concessão
5.6 Determinação da 50ª Hora.
5.7 Conclusão
121
Anexos
1 Capacidade Teórica das Vias
2 Níveis de Serviço
3 Rodovias de Múltiplas Faixas
4 Nível de Serviço Para Rodovias Multi-Faixas
5 Planilhas de Dados de Tráfego
5.1 VDM Volume de Tráfego Diário por sentido Janeiro –
Dezembro 2010.xls
5.2 VPH 2010.xlsx
5.3 Janeiro - Dezembro 2010.xlsx
122
CAPÍTULO 1
1.1 Objeto de Estudo
O objetivo da análise de tráfego deste projeto é realizar o diagnóstico das condições de
tráfego na rodovia a partir dos dados, fornecidos pela concessionária, de contagens
classificatórias por segmento e totais.
A BR-040, no trecho concessionado, é a principal ligação entre a região metropolitana
do Rio de Janeiro e a cidade de Juiz de Fora em Minas Gerais. Esta ligação atende
importantes cidades ao longo do seu eixo, destacando-se: Rio de Janeiro, Duque de
Caxias, Comendador Levy Gasparian, Petrópolis, Matias Barbosa, Simão Pereira, Areal,
Três Rios, Juiz de Fora.
Com a extensão aproximada de 180 km. Inicia-se no km 773,5 sentido Rio de Janeiro e
termina no km 125 próximo aos acessos Rio de Janeiro.
Devido ao crescimento da frota de veículos automotores e a mudança de uso e ocupação
do solo as margens da rodovia, ocorreu um aumento da demanda de veículos na via
expressa.
Para que se mantenham as características operacionais previstas no PER são necessários
a determinação dos volumes de serviço e dos respectivos níveis de serviço para a
situação atual e futura. Para tanto são necessárias medidas técnicas que forneçam
visibilidade das condições de volumes nos respectivos segmentos, obtidos através da
análise de dados de tráfego e dos respectivos histogramas com a caracterização dos
horários de pico em ambas as direções.
Capacidade De Escoamento De Tráfego
Capacidade de uma via (rua ou estrada) é o número máximo de veículos que pode
passar por uma determinada seção, em uma direção ou ambas, durante a unidade de
tempo, nas condições normais de tráfego e da via. A capacidade nunca poderá ser
excedida sem que se modifiquem as condições da via considerada.
123
A capacidade de uma via depende de quanto às condições físicas e de tráfego,
prevalecentes na referida via distanciam-se das condições consideradas ideais. Para
efeito de análise, definem-se como condições ideais:
Condições Físicas Ideais (AASHTO)
Largura da faixa de tráfego maior ou igual a 3,60 metros;
Existência de acostamento e que tenha uma distância lateral livre de 1,80 m, sem
qualquer obstáculo que reduza a visibilidade;
Existência de canteiro central (separador);
Altura livre mínima sobre a via de 5,50 m (gabarito vertical);
Existência de faixas especiais de aceleração, desaceleração e de retorno nos
cruzamentos;
Pavimento em boas condições de uso;
Rampa máxima de 2%;
Existência de distância de visibilidade igual ou superior a 450 m.
Condições de Tráfego Ideais
Tráfego composto exclusivamente de veículos de passeio;
Existência de controle total de acesso;
Fluxo contínuo, livre de interferências laterais de veículos e pedestres.
A Capacidade de uma via foi definida anteriormente para condições ideais. Diversos
estudos chegaram a fatores de correção que restringem a capacidade de uma via quando
não atendidas, especificamente, cada uma das condições consideradas ideais (HCM,
2000).
124
1.2 Análise dos Acessos com Contribuições Significativas
Foram identificados os principais acessos desde o Km 773,5 – Início do trecho sob
concessão - ao Km 125,2 – Final do trecho sob concessão – Acesso à rodovia BR – 040.
Os trechos a analisados foram divididos em segmentos homogêneos, como definidos
posteriormente, mas, considerando-se principalmente:
- Complexidade do sistema viário;
- Contribuição do tráfego.
1.2 Identificação Esquemática do Trecho sob Concessão
A partir de dados fornecidos pela CONCER foi possível o reconhecimento do trecho
concessionado e a identificação da complexidade do sistema viário e da contribuição de
seus segmentos homogêneos:
Complexidade do sistema viário 1: balanço de tráfego entre acessos: Km 125,2 –
Final do trecho sob concessão até o Km 108,7 – Passarela São Marcos;
Complexidade do sistema viário 2: Km 108,7 – Passarela São Marcos – Km
104,4 – Praça do Pedágio;
Contribuição 1 sentido Juiz de Fora: Km 104,4 – Praça do Pedágio – Km 82 –
Petrópolis;
Complexidade do sistema viário 3: Km 82 – Petrópolis – Km 73,5 - Viaduto
Santa Rita;
Contribuição 2 sentido Juiz de Fora: Km 73,5 – Km 45,7 – Praça do Pedágio;
Trecho homogêneo 2: Km 45,7 – Praça do Pedágio – Km 22,5 – Acesso Além
Paraíba;
Contribuição 3 sentido Juiz de Fora: Km 22,5 – Acesso Além Paraíba – Km 7,4 –
Acesso Levy Gasparian;
Trecho homogêneo 3: Km 7,4 – Acesso Levy Gasparian – Km 816,7 – Praça do
Pedágio;
125
Contribuição 4 sentido Juiz de Fora: Km 816,7 – Praça do Pedágio – Km 784,2 –
Acesso Juiz de Fora;
Complexidade do sistema viário 4: Acesso Juiz de Fora – Km 773,5 – Início do
trecho sob concessão.
CAPÍTULO 2
2.1 Introdução
Esta etapa do projeto compreendeu a apresentação da metodologia de tratamento dos
dados possibilitando a análise, diagnóstico e, levantamento das condições de tráfego e
pedagiamento da BR-040, com a finalidade de indicar a necessidade de
complementação dos dispositivos operacionais de contagem na rodovia e do nível de
adequação das praças de pedágio, visando uma contribuição mais equitativa dos
usuários da via, na relação de pagantes, não pagantes.
2.2 Objetivo dos Estudos de Capacidade Viária e Níveis de Serviço
O objetivo principal dos estudos de capacidade viária e dos níveis de serviço na
rodovia é levantar as causas das retenções, identificar um conjunto de possíveis
medidas físicas e operacionais para diminuir e, se possível, eliminar as retenções,
atendendo às necessidades de todos os usuários atuais, levantar trechos de fuga de
pedágio, locais que demandam a implantação de dispositivos de contagem (laços,
câmeras, etc.), recomendar projetos funcionais para obras consideradas necessárias e
recomendar medidas operacionais.
A abrangência geográfica dos estudos se restringiu apenas ao trecho concessionado,
nos dois sentidos da BR-040.
126
2.3 O Problema
2.3.1 Congestionamento na BR-040
Os usuários da Concer encontram retenções do fluxo veicular nos períodos de pico dos
dias úteis, chegando à parada total do fluxo em determinados dias de semana, trechos,
sentidos e horários.
A situação tende a piorar, com o crescimento geral da Região Metropolitana do Rio de
Janeiro e, especialmente, com o crescimento acelerado e contínuo das áreas urbanas de
alto poder aquisitivo, nas regiões servidas diretamente pela Concer. Atualmente, boa
parcela dos usuários da Concer percorre trajetos que não incluem passagem pelas praças
do pedágio, de curta, média e até longa distância.
2.3.2 Causas
Capacidade da BR-040
A rodovia BR-040 tem segmentos diferenciados por número de faixas por pista, mas em
geral possui duas faixas contínuas de tráfego por sentido.
Em condições ideais de fluxo livre e interrupta, uma faixa de rodovia de 3,6m de
largura, reta e plana, com faixas de segurança de largura adequadas, comporta um fluxo
máximo de cerca de 2.000vph – veículos por hora HCM (TRB, 2000).
Assim, a capacidade básica limitante de uma rodovia deste perfil seria 4.000 vph por
pista, embora apresente capacidade maior nos trechos, em geral curtos, entre um acesso
e aproxima saída.
Porém a BR-040 apresenta várias características que tem o efeito de reduzir esta
capacidade básica:
Faixas de tráfego mais estreitas, com largura média de 3,50m;
Trechos em curva, alguns com raio fechado, em subida e descida de serra;
127
Trechos em aclive/declive, em alguns casos com greide íngreme o suficiente
para resultar em redução significativa da velocidade de veículos pesados, o que
por sua vez reduz a capacidade da via para veículos leves;
Volumes muito grandes de veículos entrelaçando ao longo dos trechos entre
acessos e saídas, principalmente na pista de subida de serra.
Assim, a capacidade máxima da via em cada sentido, para condições razoáveis de fluxo
e velocidade, se encontra consideravelmente abaixo do limite máximo de 4.000vph para
2 faixas de tráfego, provavelmente não ultrapassando 3.000vph.
Na prática, em alguns trechos nas horas de pico, o fluxo potencial ainda fica
adicionalmente reduzido devido a retenções ao longo de algumas saídas da pista da via,
gerando caudas que se estendem dentro da pista.
Na Tabela 1, apresentada a seguir, constam os resultados dos levantamentos das
características físicas da rodovia BR-040, onde são apresentados: o número de faixas de
tráfego, largura das faixas e a inclinação do greide de pavimentação, nos segmentos e
nos acessos.
128
Tabela 1 – Segmentos homogêneos Nº de faixas
Local de inicio do
segmento
Local de fim do
segmento
Km
inicial
Km
final
Extensão
(km)
Nº Faixas
por
sentido
ENTRADA ANTIGA
UNIÃO E INDÚSTRIA
(B. TRIUNFO)
ENTRADA BR-
267(A)
773,5 781,3 7,8 02
ENTR BR-267(A) ENTRADA JUIZ DE
FORA
781,3 799 17,7 02
ENTRADA JUIZ DE
FORA
ENTRADA BR-393
(A) (TRÊS RIOS)
799 21,7 51,4 02
ENTRADA BR-393 (A)
(TRÊS RIOS)
ENTRADA BR-393
(B) (TREVO
MOURA BRASIL)
21,7 22,5 0,8 02
ENTR BR-393(B)
(TREVO MOURA
BRASIL)
ENTRADA BR-
492(A) (TREVO P/
AREAL)
22,5 39,0 16,5 02
ENTR BR-492(A)
(TREVO PARA
AREAL)
ENTRADA BR-492
(B) (PEDRO DO
RIO)
39,0 51,7 12,7 02
ENTR BR-492(B)
(PEDRO DO RIO)
ACESSO BR-495
(ITAIPAVA)
51,7 58,0 6,3 02
ACESSO BR-495
(ITAIPAVA)
TREVO P/
PETRÓPOLIS
(BONSUCESSO)
58,0 62,5 4,5 02
TREVO P/
PETRÓPOLIS
(BONSUCESSO)
ACESSO BINGEN 62,5 82,9 20,4 02
ACESSO BINGEN ACESSO XERÉM 82,9 102,1 19,2 02
ACESSO XERÉM ENTR BR-
116(A)/493/RJ-109
102,1 108,8 6,7 02
*ENTR BR-
116(A)/493/RJ-109
REDUC 108,8 114,0 5,2 03
*REDUC ENTR RJ-103 114,0 117,0 3,0 04
*ENTR RJ-103 ENTR RJ-071/081
(LINHA
VERMELHA)
117,0 124,0 7,0 03
*ENTR RJ-071/081
(LINHA VERMELHA)
ENTR BR-
116(B)/101(A)
(TREVO DAS
MISSÕES)
124,0 125,2 1,2 02
129
* Existência de pista marginal, em ambos os sentidos, com duas faixas de rolamento.
Fonte: Pesquisa CONCER 2010.
Excesso de demanda sobre oferta durante os períodos de pico
Nas contagens de veículos nas horas de pico, (ver anexo Contagem Volumétrica), são
observados fluxos de veículos superiores a 4.000 por sentido.
Nas Tabelas elaboradas nas seções seguintes são apresentados os resultados das
contagens e os volumes de entrada e saída de cada acesso e trechos e, os resultados
processados das relações de volume sobre capacidade e consequente Nível de Serviço
dos segmentos e acessos de entrada e saída.
Crescimento Urbano Acelerado na Área de Influencia da BR-040
A área de influência da BR-040 apresenta ritmo de grande crescimento, com
empreendimentos residenciais, comerciais, esportivos e outros em construção e a
construir, todos grandes polos geradores de viagens motorizadas. Como a BR-040, na
sua parte concessionada, funciona como eixo principal, ligando Rio de Janeiro a Juiz de
Fora, com grandes centros de emprego e renda, a tendência é de crescimento contínuo
da demanda.
2.3.3 Consequências
Distribuição não equitativa de pagamento de pedágio entre usuários da BR-040
Os usuários da BR-040 são divididos em:
- Pagantes: com percursos que passam pelos pedágios; ou
- Não Pagantes: com percursos que não passam pelo pedágio.
O total médio dos veículos que utilizam a BR-040 durante as horas pico da manhã e da
tarde dos dias úteis, somente uma parcela é pagante, enquanto que a maioria é de não
pagante. Em princípio isto representa uma situação perversa para uma rodovia
pedagiada, para qual, na situação ideal, as despesas com operação, manutenção e
130
conservação deveriam ser divididas equitativamente entre os usuários, proporcional ao
peso do veículo e à distância percorrida na via. Atualmente muito poucos usuários
contribuem às despesas de operação e manutenção da rodovia. Dos que contribuem, o
pedágio pago é proporcional ao peso do veículo, mas não há diferenciação de pedágio
entre veículos percorrendo curtos, médios ou longos trechos na rodovia.
Perda de qualidade de serviço oferecido aos usuários
O congestionamento durante os períodos de pico implica em uma perda de qualidade de
serviço oferecido pela rodovia aos usuários. As principais perdas são:
(i) Perda de tempo, mensurável pela diferença entre os tempos de percurso com e sem
o congestionamento;
(ii) Aumento do custo de viagem, mensurável principalmente pela diferença de
consumo de combustível para percursos com e sem congestionamento.
2.4 Dados Disponíveis Para Análise
Foram fornecidos pela Concessionária Concer os seguintes dados que em seguida foram
processados e analisados de acordo com a metodologia proposta:
o Segmentação do trecho homogêneo com VDM;
o Número de faixas por segmento;
o VDM mensal por praça e sentido;
o Unifilar da Rodovia (PDF,DWG);
o Volume diário por categoria (Janeiro a Outubro) por praça e sentido;
o VPH (Janeiro a Outubro) por praça e sentido;
o Categorização da Concessionária.
131
2.5 Propostas de Intervenções
Conceituação Geral – Soluções-tipo
O problema dos congestionamentos da BR-040 pode ser resolvido por meio de
intervenções físicas e operacionais visando:
(i) Aumento de capacidade (oferta) em determinados trechos da BR-040 e das vias
de acesso e/ou saída;
(ii) Criação ou alteração de praças de pedágio tornando a cobrança mais equitativa
entre os usuários da via.
A seguir apresenta-se a relação dos tipos de intervenção considerados que poderiam
contribuir para esses objetivos, individualmente ou em combinações, e que compõem o
conjunto de propostas, apresentado em seguida.
(i) Aumento da capacidade:
Alargamento da pista em alguns trechos da rodovia;
Via(s) elevada(s) sobre alguns alinhamentos existentes da BR-040;
(ii) Criação de rotas alternativas para Redução / Desvio da Demanda:
Melhorias operacional-geométricas em vias alternativas à BR-040;
2.6 Conclusões
Neste capítulo foram levantadas hipóteses e feitos diagnósticos com o objetivo de
melhorar as condições operacionais da BR-040 no trecho concessionado.
Nos próximos capítulos será aplicada a metodologia para levantar as condições físicas e
operacionais da rodovia, determinar a capacidade, volume de serviço e nível de serviço
dos segmentos tipos e seus acessos, eliminar ou minimizar as retenções de tráfego que
ocorrem ao longo da BR-040, mantendo ou melhorando as condições de tráfego para
132
todos os usuários e ainda criando a possibilidade de deslocamento de tráfego
ininterrupto na BR-040. As hipóteses que foram lançadas para este estudo foram:
É possível atingir plenamente o objetivo mediante a implantação de uma série de
obras e melhorias e dispositivos de operação. Algumas dessas intervenções são
localizadas dentro da área existente da BR-040, visando aumentar sua capacidade.
Outras são localizadas fora da área da via, visando principalmente o desvio de parte do
tráfego atual BR-040 para outros trajetos.
As retenções de tráfego na BR-040 se devem ao excesso de demanda sobre a capacidade
das pistas. As retenções podem ser eliminadas ou minimizadas mediante a implantação
de um conjunto de obras, algumas visando aumento da capacidade da via. Outro
conjunto indicando a necessidade de deslocamento e/ou implantação de novas praças de
pedágio através da identificação das áreas de fuga de pedágio.
As obras de aumento de capacidade incluem trechos de alargamento de pista e de
viadutos, trechos de construção de vias marginais, e trechos de construção de via
elevada.
As obras de desvio de demanda visam principalmente:
(i) A criação de uma transposição alternativa de alguns segmentos da rodovia
por elevação de nível.
(ii) Criação ou deslocamento de praças de pedágio.
(iii) Implantação de dispositivos de contagem volumétrica.
Os custos estimados para a execução da totalidade das obras podem ser elevados. Para
tanto uma hierarquização é necessária, de acordo com os impactos socioeconômicos e
criticidade, porém, são independentes entre si, podendo ter suas implantações realizadas
gradativamente de acordo com prioridades pretendidas, permitindo uma melhor
distribuição dos recursos a serem disponibilizados.
133
CAPÍTULO 3
3.1. Análise do Tráfego na BR-040
3.1.1 Introdução
Nesta etapa do projeto aplica-se a metodologia de análise dos dados e, diagnóstico das
condições de tráfego da BR-040, com base nos volumes de tráfego nas imediações dos
postos de pedágio, fornecidos pela concessionária, com a finalidade de indicar a
necessidade de complementação da coleta de dados por meio de contagens
classificatórias que viabilizem a indicação de complementação dos dispositivos
operacionais de contagem na rodovia e, do nível de adequação das praças de pedágio,
permitindo ainda a determinação dos níveis de serviço dos segmentos homogêneos,
contribuindo para a adequação dos níveis de serviços aos volumes futuros, não
contemplados neste estudo e, a uma contribuição mais equitativa dos usuários da via, na
relação de pagantes, não pagantes.
3.1.2 Relevância
Para que se mantenham as características operacionais previstas no PER são necessários
a determinação dos volumes de serviço e dos respectivos níveis de serviço. Para tanto
são necessárias medidas técnicas que forneçam visibilidade das condições de volumes
nos respectivos segmentos, obtidos através da análise de dados de tráfego e dos
respectivos histogramas com a caracterização dos horários de pico em ambas as
direções.
3.1.3 Capacidade
Capacidade de uma via (rua ou estrada) é o número máximo de veículos que pode
passar por uma determinada seção, em uma direção ou ambas, durante a unidade de
tempo, nas condições normais de tráfego e da via. A capacidade nunca poderá ser
excedida sem que se modifiquem as condições da via considerada.
A capacidade de uma via depende de quanto às condições físicas e de tráfego,
prevalecentes na referida via distanciam-se das condições consideradas ideais. Para
efeito de análise, definem-se como condições ideais:
134
Condições Físicas
Largura da faixa de tráfego maior ou igual a 3,60 metros;
Existência de acostamento e que tenha uma distância lateral livre de 1,80 m, sem
qualquer obstáculo que reduza a visibilidade;
Existência de canteiro central (separador);
Altura livre mínima sobre a via de 5,50 m (gabarito vertical);
Existência de faixas especiais de aceleração, desaceleração e de retorno nos
cruzamentos;
Pavimento em boas condições de uso;
Rampa máxima de 2%;
Existência de distância de visibilidade igual ou superior a 450 m.
Condições de Tráfego
Tráfego composto exclusivamente de veículos de passeio;
Existência de controle total de acesso;
Fluxo contínuo, livre de interferências laterais de veículos e pedestres.
A Capacidade de uma via foi definida anteriormente para condições ideais. Diversos
estudos chegaram a fatores de correção que restringem a capacidade de uma via quando
não atendidas, especificamente, cada uma das condições consideradas ideais.
3.1.4 Objetivo do Estudo
O objetivo do presente estudo de tráfego é levantar as causas das retenções,
identificar um conjunto de possíveis medidas físicas e operacionais para diminuir e,
se possível, eliminar as retenções, atendendo às necessidades de todos os usuários
atuais, levantar trechos de fuga de pedágio, locais que demandam a implantação de
dispositivos de contagem (laços, câmeras, etc.), recomendar projetos funcionais para
obras consideradas necessárias e recomendar medidas operacionais.
135
A abrangência geográfica dos estudos se restringiu apenas ao trecho concessionado,
nos dois sentidos da BR-040.
O presente estudo determina os níveis de serviço da rodovia nos trechos adjacentes
às praças de pedágio e, a partir dos resultados, recomendar contagens classificatórias
nas horas de pico nos segmentos homogêneos em ambas as direções.
Foram analisados os dados de tráfego fornecidos pela concessionária e, aplicada a
metodologia proposta pelo HCM 2000 para a determinação dos níveis de serviço nos
segmentos adjacentes às praças de pedágio.
3.2 Avaliação e estimativa dos volumes de tráfego médios e máximos
Nas contagens de veículos analisadas foram utilizados os dados fornecidos pela
concessionária relativos aos volumes médios diários totais não classificados, passantes
nas praças de pedágios, em ambas as direções, entre os meses de Janeiro a Outubro de
2010.
Na tabela 2, foram computados os dados e, obtidas as estatísticas contendo valores do
VMD normalizados pelo volume médio de tráfego.
136
Tabela 2 – Valores do VMD normalizados pelo volume médio de tráfego
Volume Diário Médio
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km
816
jan/10 1,06 1,19 1,17 1,01 1,09 1,07
fev/10 0,97 0,99 1,00 0,96 0,97 0,98
mar/10 0,97 0,91 0,93 0,98 0,93 0,94
abr/10 0,97 0,99 1,00 0,96 0,97 0,98
mai/10 0,97 0,91 0,93 0,98 0,93 0,94
jun/10 0,99 0,92 0,92 0,99 0,94 0,93
jul/10 1,04 1,04 1,05 1,06 1,04 1,05
ago/10 0,97 0,97 0,96 0,99 1,00 0,98
set/10 1,02 1,01 1,00 1,03 1,03 1,01
out/10 1,05 1,04 1,04 1,04 1,05 1,09
3.2 Volumes máximos de tráfego
Observa-se na tabela 2 que os meses de Janeiro, Julho e Outubro de 2010 apresentaram
volumes máximos de tráfego, com exceção para a praça de pedágio no km 104, sentido
RJ que no mês de Janeiro apresentou volume dentro da média.
Pode-se inferir que Outubro é um mês próximo final do ano e apresenta características
de veraneio e de economia acelerada devido às provisões de final de ano, sendo
esperados volumes de tráfego significativos.
Os meses Janeiro e Julho encontram-se em períodos de férias, apresentando grande
demanda em relação às suas médias. As maiores variações, no entanto, encontram-se no
mês de Janeiro, onde a maior parte da população tira férias anuais e apresenta maior
mobilidade, observando-se valores extremos máximos nos km 45 e, no km 816, sentido
Juiz de Fora, com respectivamente 19% e 17% acima das suas médias.
137
3.4 Contribuições relativas de tráfego
Os dados da tabela 3 fornecem os percentuais normalizados dos volumes de tráfego no
período considerado.
Tabela 3 - Contribuição Relativa de Tráfego de Janeiro a Outubro de 2010
Jan.-Out./2010 JF RJ
Km
104
Km
45
Km 816 Km
104
Km
45
Km 816
1,00 0,28 0,11 0,12 0,28 0,11 0,11
Observa-se um tráfego direcional relativo balanceado em ambos os sentidos da rodovia,
em todas as praças de pedágio, ao longo do período considerado, Janeiro à Outubro de
2010. A praça de pedágio do km 104 apresenta uma contribuição de 56% do volume
total do tráfego, seguida pela praça do km 816 com 23% e da praça do km 45 com
contribuição de 22%.
3.5 Variabilidade da demanda
Observando a tabela 3 nota-se que na praça do km 104, que apresenta maior
contribuição total, 56%, verifica-se uma menor variabilidade da demanda relativa no
mês de maior demanda, Janeiro de 2010, sendo esta de 6% e 1% respectivamente aos
sentidos JF e RJ. Esta tendência permaneceu para os outros meses de maior demanda,
Julho e Outubro de 2010 com respectivamente 4% e 6% em Julho e 5% e 4% em
Outubro.
Nas praças do km 45 e km 816 foram observadas as maiores variações da demanda no
mês de Janeiro, no sentido JF, 19% e 17% em reação às suas médias e, 9% e 7% no
sentido RJ, respectivamente e, em relação às suas médias.
Conclui-se preliminarmente que os efeitos sazonais são mais notados nas praças dos km
45 e 816 no mês de janeiro, porém, devido à grande contribuição da praça do km 104,
um aumento relativamente menor da variação pode causar um maior impacto no sistema
138
viário, o que pode indicar a necessidade de verificação do nível de serviço na área de
influência desta praça neste período.
3.6 Volumes médios de tráfego
Na tabela 5 observa-se uma tendência nas praças de pedágio à ocorrência de valores
médios relativos de tráfego próximos aos valores médios relativos de tráfego
normalizados nos meses de Abril, Junho, Agosto e Setembro. Esta conclusão indica os
meses de Abril e/ou Setembro como sendo adequados para se efetuarem contagens
volumétricas classificadas para a determinação dos níveis de serviço médios nos
segmentos homogêneos da rodovia.
No Brasil o DNIT sugere a adoção da 50º. Hora para a escolha do Volume Horário de
Projeto. O valor de 8,5% do VMD, em UCP tem sido adotado em projetos para rodovias
rurais de forma preliminar na determinação do volume de pico de projeto VHPp (DNER
706/20-1999).
3.7 Volumes de Serviço Totais de Janeiro a Outubro de 2010
A partir da análise dos dados fornecidos pela concessionária relativos aos volumes de
tráfego diários, por sentido, classificados nas praças de pedágio nos meses de Janeiro a
Outubro de 2010 foram convertidos os volumes classificados em unidades de carros de
passeio (UCP), conforme o HCM 2000 e estimados os níveis de serviço no entorno das
praças de pedágio.
Na tabela 4 foram tabulados os dados dos km 45, 104 e 816 (praças de pedágio) dos
volumes dos veículos das categorias 1 a 9, de todos os dias de todos os meses de 2010.
Nesta análise preliminar foram multiplicadas as categorias de 2 a 8 por 2 para obter os
valores em UCP. Foi desconsiderada a categoria 9 na estimativa dos níveis de serviço
por não serem significativas na conversão em UCP.
139
Tabela 4 – Valores preliminares dos volumes de tráfego em UCP
JF RJ Mês/Ano
Km
104
Km
45
Km
816
Km
104
Km 45 Km
816
VHP 1.345 604 648 1.288 571 587 jan/10
1.252 537 581 1.257 549 567 fev/10
1.243 486 539 1.251 511 532 mar/10
1.254 521 579 1.235 523 554 abr/10
1.255 487 557 1.268 508 551 mai/10
1.272 495 543 1.278 511 534 jun/10
1.337 549 606 1.361 562 595 jul/10
1.295 522 569 1.326 549 568 ago/10
1.325 540 585 1.342 561 579 set/10
1.349 552 595 1.337 568 586 out/10
Figura 1 - Tarifas vigentes
3.8 Análise dos Volumes Classificados do Mês de Abril de 2010 – Quintas Feiras 1
(exceto feriados e dias próximos)
3.8.1 Volumes de Serviço atuais - Abril 2010
A partir da análise dos dados fornecidos pela concessionária relativos aos volumes de
tráfego diários, por sentido, classificados nas praças de pedágio no mês de Abril de
140
2010 foram convertidos os volumes classificados em unidades de carros de passeio
(UCP) e estimados os níveis de serviço no entorno das praças de pedágio.
Foram analisados os dados nos km 45, 104 e 816 (praças de pedágio) dos volumes dos
veículos das categorias 1 a 9. Nesta análise preliminar foram multiplicadas as categorias
de 2 a 8 pelo respectivo fator (HCM) para obter os valores em UCP. Foi desconsiderada
a categoria 9 por não ser significativa neste estudo de VHP.
Tabela 5 – VHP no trecho homogêneo do Posto de pedágio Km 104 Abril de 2010–
quintas feiras1
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD -RJ
TOTAL CAT
1
CAT 2
- CAT
8 UCP(2) TOTAL CAT 1
CAT 2 -
CAT 8 UCP(2) TOTAL
1 17941 2869 5738 23679 13006 2574 5148 18154
8 8156 2718 5436 13592 7858 2641 5282 13140
15 9688 2897 5794 15482 9112 2723 5446 14558
29 9236 2848 5696 14932 8578 2868 5736 14314
VHP 1.438 1.279 2.717
141
Tabela 6 – VHP no trecho homogêneo do Posto de pedágio Km 45 Abril de 2010–
quintas feiras1
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD - RJ
TOTAL CAT
1
CAT 2
- CAT
8 UCP (4,5) TOTAL CAT 1
CAT 2 -
CAT 8 UCP (4,5) TOTAL
1 7732 1616 7272 15004 6733 1396 6282 13015
8 2558 1548 6966 9524 2409 1457 6557 8966
15 2859 1614 7263 10122 2806 1550 6975 9781
29 2890 1553 6989 9879 2607 1732 7794 10401
VHP 946 896 1842
Tabela 7 – VHP no trecho homogêneo do Posto de pedágio Km 816 Abril de 2010–
quintas feiras1
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD - RJ
TOTAL CAT
1
CAT 2
- CAT
8 UCP(2,5) TOTAL CAT 1
CAT 2 -
CAT 8 UCP(2,5) TOTAL
1 8026 1872 4680 12706 7599 1432 3580 11179
8 2753 1801 4503 7256 2607 1651 4128 6735
15 3017 1920 4800 7817 2820 1643 4108 6928
29 3046 1834 4585 7631 2713 1896 4740 7453
VHP 753 687 1440
3.9 Determinação dos Níveis de Serviço nos Trechos Homogêneos no Entorno das Praças
de Pedágio
Analisando-se os dados obtidos e comparando os resultados com os critérios do HCM
para a determinação dos níveis de serviço podemos estimar previamente os níveis de
serviço atuais no entorno das praças de pedágio, de acordo com as suas características
geométricas e operacionais. As velocidades de fluxo livre foram estimadas em 72,5
km/h a favor da segurança, devido a influência das próprias praças de pedágio.
142
Tabela 8 – Características físicas da rodovia BR40
143
3.9.1 Determinação do NS no entorno do Km 104 Abril de 2010– quintas-
feiras
Trecho homogêneo 11 (Concer)
Área de influência do km 102,1 ao km 108,8
Extensão 6,7Km
Pista Dupla - 2 faixas por sentido
Região: Baixada – Travessias urbanas
Pavimento: CBUQ
Fator de conversão em UCP: 2
UCP/faixa:
JF: 719
NS: B
RJ: 640
NS: B
3.9.2 Determinação do NS no entorno do Km 45 Abril de 2010– quintas-
feiras
Trecho homogêneo 6 (Concer)
Área de influência do km 39 ao km 51,7
Extensão 12,7Km
Pista Dupla - 2 faixas por sentido
Região: Montanhosa – Semi-urbano
Pavimento: CBUQ
Fator de conversão em UCP: 4,5
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD -RJ TOTAL
UCP UCP
VHP 1.438 1.279 2.717
144
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD - RJ TOTAL
UCP UCP
VHP 946 896 1842
UCP/faixa:
JF: 473
NS: A
RJ: 448
NS: A
3.9.3 Determinação do NS no entorno do Km 816 Abril de 2010– quintas
feiras
Trecho homogêneo 3 (Concer)
Área de influência do km 21,7 ao km 799
Extensão 51,4Km
Pista Dupla - 2 faixas por sentido
Região: Montanhosa (ondulado) – Semi- urbano
Pavimento: CBUQ
Fator de conversão em UCP: 2,5
DIA
SENTIDO
VMD - JF VMD - RJ TOTAL
UCP UCP
VHP 753 687 1440
UCP/faixa:
JF: 377
NS: A
RJ: 344
NS: A
145
3.10 Conclusões
No presente capítulo foi aplicada, nos segmentos homogêneos no entorno das praças de
pedágio, a metodologia para levantar as condições operacionais da rodovia, determinar
a capacidade, volume de serviço e nível de serviço, contribuindo para eliminar ou
minimizar as retenções de tráfego que ocorrem ao longo da BR-040, mantendo ou
melhorando as condições de tráfego para todos os usuários e ainda criando a
possibilidade de deslocamento de tráfego ininterrupto na BR-040.
Os níveis de serviço determinados devem ser considerados preliminares devido aos
seguintes fatores:
- Não foram computados os 12 meses do ano, devendo esta análise ser retificada
com a complementação dos dados de tráfego (VMD) de Novembro e Dezembro
de 2010;
- A análise ficou restrita a determinação dos NS ao mês de Abril de 2010 às
quintas-feiras, representando um período médio de tráfego e não relativo a 50ª.
Hora de projeto.
Deve ser levantada a 50ª. Hora de projeto. Para tanto os dados de VHP devem ser
complementados para os meses de Março e Abril de 2010, pois os mesmos não foram
informados pela Concessionária. Na falta destes dados os mesmos podem ser
substituídos por dados dos mesmos meses de 2011.
Esta análise limitou-se ao entorno das praças de pedágio, de onde se dispunham de
dados, porém deve-se estender a todos os segmentos homogêneos, requerendo-se
contagens de tráfego nos respectivos segmentos. No entanto, para a análise de
desempenho de rodovias multi-faixas, deve-se levantar: Densidade em ucp/km-fx e;
Velocidade de fluxo-livre em km/h. Portanto recomenda-se o levantamento destas
variáveis nos segmentos homogêneos.
146
CAPÍTULO 4
4.1 ANÁLISE DO TRÁFEGO NA BR-040
4.1.1 Introdução
Nesta etapa do estudo levanta-se a composição do tráfego no trecho sob concessão e
entre as praças de pedágio de modo a se estimar os níveis de serviço nos segmentos
homogêneos, previamente definidos, nos meses de Janeiro a Outubro de 2010 (ano base
do qual se dispunha a série de dados). No capítulo seguinte esta metodologia será
aplicada à série anual completa, podendo ser extensa.
A composição do tráfego será utilizada na ponderação dos volumes diários médios
(VDM), nos segmentos homogêneos, para a obtenção dos VDM em unidades de carros
de passeio (UCP), utilizando-se para esta ponderação, fatores de equivalência
específicos por região (HCM, 2000). Teremos desta forma, como resultado, uma
estimativa mais aproximada dos níveis de serviço determinados por segmentos.
A finalidade desta análise é contribuir tecnicamente para a indicação da necessidade de
complementação da coleta de dados por meio de contagens classificatórias que
viabilizem a indicação, complementação dos dispositivos operacionais de contagem na
rodovia e do nível de adequação das praças de pedágio. Isto permitirá a determinação
dos níveis de serviço dos segmentos homogêneos, contribuindo para a adequação dos
níveis de serviços aos futuros volumes projetados e ainda, a uma contribuição mais
equitativa dos usuários da via, na relação de pagantes, não pagantes. Como ferramenta
de tomada de decisão, os resultados auxiliarão na priorização dos investimentos no
sistema viário.
4.2 Obtenção da Relação Entre VMD e VPH
A determinação da relação entre o volume médio diário e o volume na hora de pico é
importante para a obtenção de uma estimativa dos VPH´s e respectivos níveis de serviço
nos segmentos homogêneos. O DNIT recomenda uma relação de 8,5%, na ausência de
estudos específicos. A partir dos dados fornecidos pela Concessionária, de VPH e VMD
no entorno das praças de pedágio, torna-se possível a obtenção VMD/VPH para cada
147
sentido da rodovia e nos segmentos correspondentes às respectivas praças de pedágio,
como na análise a seguir.
Tabela 9 – VPH (total de veículos)
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
jan/10 1.052 511 483 966 419 434
fev/10 933 375 393 884 374 382
mar/10 ND ND ND ND ND ND
abr/10 ND ND ND ND ND ND
mai/10 880 325 344 914 333 349
jun/10 919 343 352 941 320 340
jul/10 959 369 397 984 361 386
ago/10 861 331 364 891 346 360
set/10 902 356 379 897 351 367
out/10 921 366 388 899 360 370
média 928 372 388 922 358 374
Tabela 10 – Volume Diário Médio (total de veículos)
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
jan/10 13.714 6.024 6.349 13.057 5.530 5.674
fev/10 12.725 5.232 5.555 12.670 5.264 5.433
mar/10 ND ND ND ND ND ND
abr/10 ND ND ND ND ND ND
mai/10 12.611 4.597 5.053 12.704 4.735 5.003
jun/10 12.800 4.678 4.997 12.809 4.760 4.916
jul/10 13.462 5.262 5.677 13.689 5.294 5.569
ago/10 12.536 4.901 5.224 12.804 5.085 5.216
set/10 13.280 5.114 5.428 13.361 5.230 5.365
out/10 13.628 5.271 5.667 13.418 5.357 5.757
média 13.095 5.135 5.494 13.064 5.157 5.367
148
Tabela 11 – VPH/VDM
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
7,089809 7,244578 7,05347 7,057563 6,942189 6,959681
media
sentido
JF 7,129285 RJ 6,986478
Media Tot 7,1%
Analisando-se as relações VPH/VMD nos dois sentidos da rodovia e, nos segmentos
imediatamente adjacentes às praças dos pedágios, conclui-se que a rodovia possui um
padrão de distribuição de tráfego homogêneo ao longo de todo o trecho concessionado.
Todos os histogramas apresentam uma relação VPH/VMD no entorno de 7,1% com um
baixo desvio padrão S = 0,12 em relação à média, o que nos permite adotar 7,1% a
relação VPH/VMD para o trecho concessionado da CONCER na BR-040.
Esta relação é menor da que a sugerida para rodovias federais em geral, pelo DNIT
(Manual de Projeto de Interseções, 2005).
Este fato permite concluir que o volume de pico é mais amortecido com relação ao
VMD, indicando um comportamento mais uniformemente distribuído pela demanda ao
longo do dia, ou seja, uma menor concentração nos horários de pico com relação às
demais rodovias federais.
Obtida a relação VPH/VMD é possível se determinar os VPH´s dos segmentos
homogêneos a partir de informações de VMD´s bidirecionais nos segmentos
homogêneos.
4.3 VPH´s dos Segmentos Homogêneos
A partir dos dados de volume de tráfego diário por sentido nos meses de Janeiro a
outubro de 2010, divididos por categoria, foi possível a determinação das contribuições
149
percentuais das diversas categorias no trecho concessionado, como um todo e nas
adjacências das praças de pedágio, como compilados na tabela 12, a seguir.
Tabela 12 – Distribuição percentual por categoria por trecho
% MÉDIA
CATEGORIA KM
104 45 816
CAT
1
CAT
2-8
CA
T 9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
74,5
7%
23,96
%
1,46
%
81,1
4%
18,0
1%
0,85
%
72,0
1%
26,0
9%
1,90
%
70,5
7%
27,7
9%
1,64
%
Os volumes médios diários dos segmentos homogêneos, disponíveis nesta análise,
encontram-se em totais bidirecionais de veículos das diversas categorias.
Para a avaliação do nível de serviço são necessárias as transformações destes valores em
unidades de carro de passeio, unidirecionais para cada região homogênea, de modo que
se possam aplicar os fatores de equivalência de veículos de passeio sugeridos pelo HCM
2000.
A tabela 13, a seguir, contém os dados de VDM´s convertidos em VDM(UCP) para o
trecho sob concessão, ponderados pelos fatores de equivalência em UCP e pelo fator
VDM/UCP de 7,1%, característico da rodovia.
Estes fluxos em VPH são bidirecionais e necessitam serem convertidos em
unidirecionais para fins de se determinar o nível de serviço por segmento.
150
Tabela 13 – VPH bidirecional (UCP)
CATEGORIA VDM/VPH – 7,1%
TRECH
O
VD
M
CAT
1
CAT
2-8
CAT
9
FATOR DE
CORREÇÃO
VDM
(UCP)
VPH
1 8000 5966 1917 117 2,5 10759 764
2 1000
0
7457 2396 146 2,5 13448 955
3 1200
0
8949 2876 176 2,5 16138 1146
4 1400
0
10440 3355 205 2,5 18828 1337
5 1200
0
8949 2876 176 2,5 16138 1146
6 1000
0
7457 2396 146 4,5 18241 1295
7 1200
0
8949 2876 176 4,5 21889 1554
8 1400
0
10440 3355 205 4,5 25538 1813
9 1800
0
13423 4314 263 4,5 32834 2331
10 2400
0
17897 5751 351 4,5 43779 3108
11 3000
0
22372 7189 439 2 36750 2609
12 6000
0
44743 1437
9
878 2 73501 5219
13 8000
0
59658 1917
2
1171 2 98001 6958
14 8000
0
59658 1917
2
1171 2 98001 6958
15 4000
0
29829 9586 585 2 49000 3479
151
4.4 Conversão dos VPH´s Bidirecionais em Unidirecionais
Do terceiro relatório de tráfego extraem-se os valores do VMD de onde se podem obter
por ponderação aos valores de VMD médios por trecho adjacente às praças de pedágio,
os valores de ponderação bidirecionais a fim de obterem-se os valores de VPH em UCP
por segmento homogêneo monodirecionais, como se deseja.
Tabela 14 – Fatores direcionais de VMD (JF/RJ)
Volume Diário Médio
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
jan/10 13.714 6.024 6.349 13.057 5.530 5.674
fev/10 12.725 5.232 5.555 12.670 5.264 5.433
mar/10 12.345 4.524 4.910 12.384 4.683 4.871
abr/10 12.629 5.012 5.436 12.418 4.959 5.209
mai/10 12.611 4.597 5.053 12.704 4.735 5.003
jun/10 12.800 4.678 4.997 12.809 4.760 4.916
jul/10 13.462 5.262 5.677 13.689 5.294 5.569
ago/10 12.536 4.901 5.224 12.804 5.085 5.216
set/10 13.280 5.114 5.428 13.361 5.230 5.365
out/10 13.628 5.271 5.667 13.418 5.357 5.757
Média 12.973 5.062 5.430 12.931 5.090 5.301
JF/RJ 1,003 0,994 1,024
Considerando-se a tabela 15 contendo as características de cada trecho podemos
determinar o nível de serviço.
152
Tabela 15 – Segmentos Homogêneos e Número de Faixas
Local de inicio do segmento Local de fim do
segmento
Km
inicial
Km
final
Ext.
(km)
Nº Faixas
por sentido
ENTRADA ANTIGA
UNIÃO E INDÚSTRIA (B.
TRIUNFO)
ENTRADA BR-
267(A)
773,5 781,3 7,8 02
ENTR BR-267(A) ENTRADA JUIZ
DE FORA
781,3 799 17,7 02
ENTRADA JUIZ DE
FORA
ENTRADA BR-
393 (A) (TRÊS
RIOS)
799 21,7 51,4 02
ENTRADA BR-393 (A)
(TRÊS RIOS)
ENTRADA BR-
393 (B) (TREVO
MOURA
BRASIL)
21,7 22,5 0,8 02
ENTRADA BR-393(B)
(TREVO MOURA
BRASIL)
ENTRADA BR-
492(A) (TREVO
P/ AREAL)
22,5 39,0 16,5 02
ENTRADA BR-492(A)
(TREVO P/ AREAL)
ENTRADA BR-
492(B) (PEDRO
DO RIO)
39,0 51,7 12,7 02
ENTRADA BR-492(B)
(PEDRO DO RIO)
ACESSO BR-495
(ITAIPAVA)
51,7 58,0 6,3 02
ACESSO BR-495
(ITAIPAVA)
TREVO P/
PETRÓPOLIS
(BONSUCESSO)
58,0 62,5 4,5 02
TREVO P/ PETRÓPOLIS
(BONSUCESSO)
ACESSO
BINGEN
62,5 82,9 20,4 02
ACESSO BINGEN ACESSO XERÉM 82,9 102,1 19,2 02
ACESSO XERÉM ENTRADA BR-
116(A)/493/RJ-
109
102,1 108,8 6,7 02
*ENTRADA BR-
116(A)/493/RJ-109
REDUC 108,8 114,0 5,2 03
*REDUC ENTRADA RJ-
103
114,0 117,0 3,0 04
*ENTRADA RJ-103 ENTRADA RJ-
071/081 (LINHA
VERMELHA)
117,0 124,0 7,0 03
*ENTRADA RJ-071/081
(LINHA VERMELHA)
ENTRADA BR-
116(B)/101(A)
(TREVO DAS
MISSÕES)
124,0 125,2 1,2 02
* Existência de pista marginal, em ambos os sentidos, com duas faixas de rolamento.
153
Tabela 16 – Valores de VPH em UCP por segmento homogêneo, mono direcionais
A tabela 17 apresenta o critério para a determinação do nível de serviço para uma
rodovia multi-faixas em função da máxima densidade, velocidade média e, máxima
relação entre volume e capacidade.
Tabela 17 – Determinação dos níveis de serviço para rodovias multi-faixas
Nível de Serviço
Velocidade de
fluxo livre
(km/h)
Critério A B C D E
96,6
Densidade
UCP/Km/Faixa
7 11 16 22 25
Velocidade
media km/h
96,6 96,6 95,6 91,3 88,5
TRECHO VPHtot. VPH-
JF
NFaixas VPH-
RJ
NFaixas
(UCP) (UCP) (UCP)
1 764 391 2 373 2
2 955 489 2 466 2
3 1146 587 2 559 2
4 1337 685 2 652 2
5 1146 587 2 559 2
6 1295 644 2 651 2
7 1554 773 2 781 2
8 1813 902 2 912 2
9 2331 1159 2 1172 2
10 3108 1546 2 1563 2
11 2609 1309 2 1300 2
12 5219 2618 3 2601 3
13 6958 3490 4 3468 4
14 6958 3490 3 3468 3
15 3479 1745 2 1734 2
154
Volume/
capacidade
0,3 0,49 0,7 0,9 1
Máximo
UCP/h/faixa
660 1080 1550 1980 2200
88,5
Densidade
UCP/Km/Faixa
7 11 16 22 25
Velocidade
media km/h
88,5 88,5 88,3 85,1 82,4
Volume/
capacidade
0,29 0,47 0,68 0,88 1
Máximo
UCP/h/faixa
600 990 1430 1850 2100
80,5
Densidade
UCP/Km/Faixa
7 11 16 22 25
Velocidade
media km/h
80,5 80,5 80,5 78,7 76,5
Volume/
capacidade
0,28 0,45 0,65 0,86 1
Máximo
UCP/h/faixa
600 900 1300 1710 2000
72,5
Densidade
UCP/Km/Faixa
7 11 16 22 25
Velocidade 72,4 72,4 72,4 71,5 67,9
155
media km/h
Volume/
capacidade
0,26 0,43 0,62 0,82 1
Máximo
UCP/h/faixa
480 810 1170 1550 1900
Fonte: Traffic & Highway Engineering, Garber & Hoel, 2002., apud HCM 2000
4.5 Determinação dos Níveis de Serviço nos Segmentos Homogêneos no Trecho sob
Concessão
Analisando-se os dados obtidos e comparando os resultados com os critérios do HCM
para a determinação dos níveis de serviço podemos determinar os níveis de serviço do
ano base de 2010, de acordo com as suas características geométricas e operacionais. As
velocidades de fluxo livre foram estimadas em 72,5 km/h a favor da segurança.
Tabela 18 – Determinação do Nível de Serviço
4.6 Conclusão
A metodologia utilizada para se determinar o fator VPH/VDM será aplicada no capítulo
5 com a série anual completa de VDM para os meses de Novembro e Dezembro de
2010. No entanto o baixo desvio padrão já indicava que não haveria alteração
TRECHO VPHtot. VPH-
JF
NFaixas NS VPH-
RJ
NFaixas NS
(UCP) (UCP) (UCP)
1 764 391 2 A 373 2 A
2 955 489 2 A 466 2 A
3 1146 587 2 A 559 2 A
4 1337 685 2 A 652 2 A
5 1146 587 2 A 559 2 A
6 1295 644 2 A 651 2 A
7 1554 773 2 A 781 2 A
8 1813 902 2 A 912 2 A
9 2331 1159 2 B 1172 2 B
10 3108 1546 2 B 1563 2 B
11 2609 1309 2 B 1300 2 B
12 5219 2618 3 * 2601 3 *
13 6958 3490 4 * 3468 4 *
14 6958 3490 3 * 3468 3 *
15 3479 1745 2 * 1734 2 * Obs.: Velocidade de fluxo livre considerada de 72,5 Km/h. * Não se aplica. Necessita diagrama de fluxo de saturação.
156
Os níveis de serviço dos segmentos homogêneos na Baixada não puderam ser
determinados pela metodologia de fluxo livre, pois há indícios de saturação nas horas de
pico e, sendo assim, demandam de estudos específicos de fluxo de saturação e a
determinação dos relativos histogramas. Isto demanda estudos de contagens e
levantamento de velocidades médias e tempos de retardos (tempo de viagens com fluxo
livre x saturado).
São ainda necessárias contagens classificadas direcionais para cada trecho homogêneo,
em um total de 15 (em cada direção) para se definir com precisão os níveis de serviço
dos referidos segmentos.
157
CAPÍTULO 5
5.1 Análise do Tráfego na BR-040
5.1.1 Introdução
Esta etapa do projeto de análise do tráfego atualiza o levantamento da composição do
tráfego no trecho sob concessão e entre as praças de pedágio de modo a se estimar os
níveis de serviço nos segmentos homogêneos, previamente definidos, nos meses de
Janeiro a Outubro de 2010, incorporando os dados dos meses de março, abril, novembro
e dezembro de 2010. Posteriormente esta metodologia poderá ser aplicada a qualquer
ano base no qual se disponha a série anual completa.
A composição do tráfego foi utilizada na ponderação dos volumes diários médios
(VDM), nos segmentos homogêneos, para a obtenção dos VDM em unidades de carros
de passeio (UCP), utilizando-se para esta ponderação, fatores de equivalência
específicos por região (HCM, 2000). Teremos desta forma, como resultado, uma
estimativa mais aproximada dos níveis de serviço determinados por segmentos.
A finalidade desta análise é contribuir tecnicamente para a indicação da necessidade de
complementação da coleta de dados por meio de contagens classificatórias que
viabilizem a indicação, complementação dos dispositivos operacionais de contagem na
rodovia e do nível de adequação das praças de pedágio. Isto permitirá a determinação
dos níveis de serviço dos segmentos homogêneos, contribuindo para a adequação dos
níveis de serviços aos futuros volumes projetados e ainda, a uma contribuição mais
equitativa dos usuários da via, na relação de pagantes, não pagantes.
Como ferramenta de tomada de decisão, os resultados auxiliarão na priorização dos
investimentos no sistema viário.
5.2 Obtenção da Relação Entre VMD E VPH
A determinação da relação entre o volume médio diário e o volume na hora de pico é
importante para a obtenção de uma estimativa dos VPH´s e respectivos níveis de serviço
158
nos segmentos homogêneos. O DNIT recomenda uma relação de 8,5%, na ausência de
estudos específicos.
A partir dos dados fornecidos pela Concessionária, de VPH e VMD no entorno das
praças de pedágio, torna-se possível a obtenção VMD/VPH para cada sentido da
rodovia e nos segmentos correspondentes às respectivas praças de pedágio, como na
análise a seguir.
Tabela 19 – VPH (total de veículos)
Mês/Ano JF RJ
Km
104
Km 45 Km
816
Km
104
Km 45 Km
816
jan/10 1.052 511 483 966 419 434
fev/10 933 375 393 884 374 382
mar/10 853 325 330 838 325 346
abr/10 934 365 386 885 363 389
mai/10 880 325 344 914 333 349
jun/10 919 343 352 941 320 340
jul/10 959 369 397 984 361 386
ago/10 861 331 364 891 346 360
set/10 902 356 379 897 351 367
out/10 921 366 388 899 360 370
Nov/10 848 366 363 847 363 352
Dez/10 958 890 401 1.008 439 466
Média 920 410 382 913 363 378
Obs.:Foram incluídos os dados relativos a março, abril, novembro e dezembro
de 2010 e, corrigidos os valores do relatório 4.
159
Tabela 20 – Volume Diário Médio (total de veículos)
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
jan/10 13.714 6.024 6.349 13.057 5.530 5.674
fev/10 12.725 5.232 5.555 12.670 5.264 5.433
mar/10 12.345 4.524 4.910 12.384 4.683 4.871
abr/10 12.629 5.012 5.436 12.418 4.959 5.209
mai/10 12.611 4.597 5.053 12.704 4.735 5.003
jun/10 12.800 4.678 4.997 12.809 4.760 4.916
jul/10 13.462 5.262 5.677 13.689 5.294 5.569
ago/10 12.536 4.901 5.224 12.804 5.085 5.216
set/10 13.280 5.114 5.428 13.361 5.230 5.365
out/10 13.628 5.271 5.667 13.418 5.357 5.757
nov/10 12.898 4.991 5.105 13.187 5.169 5.075
dez/10 14.367 5.003 5.703 14.908 5.831 5.716
Média 13.083 5.051 5.425 13.117 5.158 5.317
Obs.:Foram incluídos os dados relativos a março, abril, novembro e dezembro
de 2010 e, corrigidos os valores do relatório 4.
Tabela 21 – VPH/VDM
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
7,032049 8,120963 7,034898 6,958941 7,034267 7,117102
media
sent
JF 7,39597 RJ 7,03677
Media Tot 7,2%
Obs.:Foram incluídos os dados relativos a março, abril, novembro e
dezembro de 2010 e, corrigidos os valores do relatório 4.
Analisando-se as relações VPH/VMD nos dois sentidos da rodovia e, nos segmentos
imediatamente adjacentes às praças dos pedágios, conclui-se que a rodovia possui um
padrão de distribuição de tráfego homogêneo ao longo de todo o trecho sob concessão.
160
Todos os histogramas apresentam uma relação VPH/VMD no entorno de 7,2% com um
baixo desvio padrão S = 0,1 em relação à média, o que nos permite adotar 7,2% a
relação VPH/VMD para o trecho concessionado da CONCER na BR-040. Este valor
sofreu muito pouca alteração (0,01 para o desvio padrão) com a inclusão dos dados dos
meses de março, abril, novembro e dezembro de 2010.
Esta relação é menor da que a sugerida para rodovias federais em geral, pelo DNIT
(Manual de Projeto de Interseções, 2009).
Este fato permite concluir que o volume de pico é mais amortecido com relação ao
VMD, indicando um comportamento mais uniformemente distribuído pela demanda ao
longo do dia, ou seja, uma menor concentração nos horários de pico com relação às
demais rodovias federais, com exceção para o trecho adjacente a praça de pedágio no
km 45 sentido Juiz de Fora onde o VHP é maior em relação ao VMD, indicando um
comportamento característico de viagens casa x trabalho e, se aproximando mais do
valor sugerido pelo DNIT.
Obtida a relação VPH/VMD é possível se determinar os VPH´s dos segmentos
homogêneos a partir de informações de VMD´s bidirecionais nos segmentos
homogêneos.
5.3 VPH´s dos Segmentos Homogêneos
A partir dos dados de volume de tráfego diário por sentido nos meses de Janeiro a
outubro de 2010, divididos por categoria, foi possível a determinação das contribuições
percentuais das diversas categorias no trecho sob concessão, como um todo e nas
adjacências das praças de pedágio, como compilados na tabela abaixo.
161
Tabela 22 – Distribuição percentual por categoria por trecho
% MÉDIA
CATEGORIA KM
104 45 816
CAT
1
CAT
2-8
CA
T 9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
CAT
1
CA
2-8
CA
9
74,5
7%
23,96
%
1,46
%
81,1
4%
18,0
1%
0,85
%
72,0
1%
26,0
9%
1,90
%
70,5
7%
27,7
9%
1,64
%
Os volumes médios diários dos segmentos homogêneos, disponíveis nesta análise,
encontram-se em totais bidirecionais de veículos das diversas categorias.
Para a avaliação do nível de serviço são necessárias as transformações destes valores em
unidades de carro de passeio, unidirecionais para cada região homogênea, de modo que
se possam aplicar os fatores de equivalência de veículos de passeio sugeridos pelo HCM
2000.
A tabela a seguir contém os dados de VDM´s convertidos em VDM(UCP) para o trecho
sob concessão, ponderados pelos fatores de equivalência em UCP e pelo fator
VDM/UCP de 7,2%, característico da rodovia. Estes fluxos em VPH são bidirecionais e
necessitam serem convertidos em unidirecionais para fins de se determinar o nível de
serviço por segmento.
162
Tabela 23 – VPH bidirecional (UCP)
CATEGORIA VDM/VPH –
7,2%
Trecho VDM CAT
1
CAT
2-8
CAT
9
FATOR DE
CORREÇÃO
VDM
(UCP)
VPH
1 8000 5966 1917 117 2,5 10759 775
2 10000 7457 2396 146 2,5 13448 968
3 12000 8949 2876 176 2,5 16138 1162
4 14000 10440 3355 205 2,5 18828 1356
5 12000 8949 2876 176 2,5 16138 1162
6 10000 7457 2396 146 4,5 18241 1313
7 12000 8949 2876 176 4,5 21889 1576
8 14000 10440 3355 205 4,5 25538 1839
9 18000 13423 4314 263 4,5 32834 2364
10 24000 17897 5751 351 4,5 43779 3152
11 30000 22372 7189 439 2 36750 2646
12 60000 44743 14379 878 2 73501 5292
13 80000 59658 19172 1171 2 98001 7056
14 80000 59658 19172 1171 2 98001 7056
15 40000 29829 9586 585 2 49000 3528
5.4 Conversão dos VPH´s Bidirecionais em Unidirecionais
Do terceiro relatório de tráfego extraem-se os valores do VMD de onde se podem obter
por ponderação aos valores de VMD médios por trecho adjacente às praças de pedágio,
os valores de ponderação bidirecionais a fim de obterem-se os valores de VPH em UCP
por segmento homogêneo monodirecionais, como se deseja.
163
Tabela 24 – Fatores direcionais de VMD (JF/RJ)
Volume Diário Médio
Mês/Ano JF RJ
Km 104 Km 45 Km 816 Km 104 Km 45 Km 816
jan/10 13.714 6.024 6.349 13.057 5.530 5.674
fev/10 12.725 5.232 5.555 12.670 5.264 5.433
mar/10 12.345 4.524 4.910 12.384 4.683 4.871
abr/10 12.629 5.012 5.436 12.418 4.959 5.209
mai/10 12.611 4.597 5.053 12.704 4.735 5.003
jun/10 12.800 4.678 4.997 12.809 4.760 4.916
jul/10 13.462 5.262 5.677 13.689 5.294 5.569
ago/10 12.536 4.901 5.224 12.804 5.085 5.216
set/10 13.280 5.114 5.428 13.361 5.230 5.365
out/10 13.628 5.271 5.667 13.418 5.357 5.757
nov/10 12.898 4.991 5.105 13.187 5.169 5.075
dez/10 14.367 5.003 5.703 14.908 5.831 5.716
Média 13.083 5.051 5.425 13.117 5.158 5.317
JF/RJ 0,997 0,979 1,020
Considerando-se a tabela 25 contendo as características de cada trecho podemos
determinar o nível de serviço.
164
5.4.1 Divisão dos Trechos em Segmentos Homogêneos de rodovias multi-faixas
De acordo com Paniz (2009), entende-se segmento homogêneo como sendo segmento
de rodovia em seus trechos e subtrechos, que apresenta uniformidade de VDM em toda
a sua extensão e que, pelas características geométrica, topográfica e outras, dependendo
da análise a que se destina, é selecionado para análise de tráfego, análise de capacidade,
determinação dos níveis de serviço, além de outros estudos rodoviários, como
pavimentos, sinalização, etc.
Uma rodovia pode ser dividida em subtrechos homogêneos de, por exemplo, 30 km, em
função do número de pistas, topografia, zona urbana ou rural, e do VDM, sendo a sua
terminologia designada pelas classes de segmentação:
SUP, simples, urbana e plana;
SUO, simples, urbana e ondulada;
SUFO, simples, urbana e fortemente ondulada;
SUM, simples urbana e montanhosa;
SRP, simples, rural e plana;
SRO, simples, rural e ondulada;
SRFO, simples, rural e ondulada;
SRM, simples, rural e montanhosa;
Fonte: DNER, (1988).
Esta etapa do estudo foi desenvolvida a partir da divisão da rodovia em segmentos
homogêneos, com metodologia adaptada do HCM 2000, incluindo na classificação as
áreas semi-urbanas. Sugere-se ainda que tal metodologia seja complementada
considerando-se aspectos complexos de regiões metropolitanas, como os descritos a
seguir:
- Classificação orográfica (plano; montanhosa; ondulada);
- Intensidade de tráfego (intenso; médio; pouco intenso);
-Extensão: Max 60 km (considerando 0,5h de percurso em região plana com tráfego
leve);
165
- Classificação de uso do solo (urbana; semi-urbana; rural);
- Tipo de pavimento: Rígido; flexível;
- Balanço dos fluxos de entrada e saída unidirecional;
- Quantidade de acessos e contribuições em VHP nos mesmos;
-Clima: Índices pluviométricos;
A adequação dos segmentos homogêneos, para efeito da avaliação do nível de serviço
de operação do tráfego, deve ser avaliada em função das condições físicas e
operacionais da rodovia.
A verificação da adequação da divisão em segmentos homogêneos adotada pela
Concessionária considerou os preceitos definidos pelo HCM, (2000) onde se definem os
critérios para o tratamento das rodovias de múltiplas (tópico “segmentação da rodovia
em segmentos homogêneos”).
Assim, sempre que houver alteração significativa nas condições físicas ou operacionais
de um trecho das rodovias, deve ser analisada a conveniência de desmembramento.
Quando a divisão adotada não se mostrar adequada, poderá ser considerada a
possibilidade de fusão de dois ou mais segmentos, ou seu desdobramento.
Na tabela 25 é apresentada a divisão da rodovia em segmentos homogêneos e, na tabela
26 os valores de VPH em UCP por segmento homogêneo, mono direcionais.
166
Tabela 25 – Segmentos Homogêneos Nº de Faixas
BRUF
IdentificadorLocal de Início
Local de Fimkm inicial
km finalExtensão
GeometriaRelevo
PavimentoVDM
Localização
Local de Instalação
dos Contadores
Ambos os Sentidos
(Km)
40MG
1ENTR ANT UNIÃO E INDÚSTRIA (B. TRIUNFO)
ENTR BR-267(A)773,5
781,37,8
Pista DuplaM
ontanhosoCBUQ FLEX
8.000,0Rural
773,0
40MG
2ENTR BR-267(A)
ENTR. JUIZ DE FORA781,3
799,017,7
Pista DuplaM
ontanhosoCBUQ FLEX
10.000,0Rural
799,0
40MG/RJ
3ENTR. JUIZ DE FORA
ENTR. BR-393 (A) (TRÊS RIOS)799,0
21,751,4
Pista DuplaM
ontanhosoCBUQ FLEX
12.000,0Semi-Urbano
21,0
40RJ4
ENTR. BR-393 (A) (TRÊS RIOS)ENTR. BR-393 (B) (TREVO M
OURA BRASIL)21,7
22,50,8
Pista DuplaM
ontanhosoCBUQ FLEX
14.000,0Semi-Urbano
22,0
40RJ5
ENTR BR-393(B) (TREVO MOURA BRASIL)
ENTR BR-492(A) (TREVO P/ AREAL)22,5
39,016,5
Pista DuplaM
ontanhosoCBUQ FLEX
12.000,0Semi-Urbano
39,0
40RJ6
ENTR BR-492(A) (TREVO P/ AREAL)ENTR BR-492(B) (PEDRO DO RIO)
39,051,7
12,7Pista Dupla
Montanhoso
CBUQ FLEX10.000,0
Semi-Urbano51,0
40RJ7
ENTR BR-492(B) (PEDRO DO RIO)ACESSO BR-495 (ITAIPAVA)
51,758,0
6,3Pista Dupla
Montanhoso
CBUQ FLEX12.000,0
Semi-Urbano58,0
40RJ8
ACESSO BR-495 (ITAIPAVA)TREVO P/ PETRÓPOLIS (BONSUCESSO)
58,062,5
4,5Pista Dupla
Montanhoso
CBUQ FLEX14.000,0
Semi-Urbano62,0
40RJ9
TREVO P/ PETRÓPOLIS (BONSUCESSO)ACESSO BINGEN
62,582,9
20,4Pista Dupla
Montanhoso
CBUQ FLEX18.000,0
Semi-Urbano82,0
40RJ10
ACESSO BINGEN ACESSO XERÉM
82,9102,1
19,2Pista Dupla
SerraConcreto
24.000,0Semi-Urbano
102,0
40RJ11
ACESSO XERÉMENTR BR-116(A)/493/RJ-109
102,1108,8
6,7Pista Dupla
BaixadaCBUQ FLEX
30.000,0Travessias Urbanas
108,0
40RJ12
ENTR BR-116(A)/493/RJ-109REDUC
108,8114,0
5,2Pista Dupla
BaixadaCBUQ FLEX
60.000,0Travessias Urbanas
114,0
40RJ13
REDUCENTR RJ-103
114,0117,0
3,0Pista Dupla
BaixadaCBUQ FLEX
80.000,0Travessias Urbanas
117,0
40RJ14
ENTR RJ-103ENTR RJ-071/081 (LINHA VERM
ELHA)117,0
124,07,0
Pista DuplaBaixada
CBUQ FLEX80.000,0
Travessias Urbanas124,0
40RJ15
ENTR RJ-071/081 (LINHA VERMELHA)
ENTR BR-116(B)/101(A) (TREVO DAS MISSÕES)
124,0125,2
1,2Pista Dupla
BaixadaCBUQ FLEX
40.000,0Travessias Urbanas
125,0
167
A tabela 17 apresentou o critério para a determinação do nível de serviço para uma
rodovia multi-faixas em função da máxima densidade, velocidade média e, máxima
Tabela 26 – Valores de VPH em UCP por segmento homogêneo, mono direcionais
relação entre volume e capacidade, de acordo com o HCM, (2000).
TRECHO VPHtot. VPH-JF Faixas VPH-RJ Faixas
(UCP) (UCP) (UCP)
1 775 406 2 369 2
2 968 507 2 461 2
3 1162 609 2 553 2
4 1356 711 2 645 2
5 1162 610 2 552 2
6 1313 649 2 664 2
7 1576 780 2 796 2
8 1839 909 2 930 2
9 2364 1169 2 1195 2
10 3152 1559 2 1593 2
11 2646 1332 2 1314 2
12 5292 2663 3 2629 3
13 7056 3550 4 3506 4
14 7056 3550 3 3506 3
15 3528 1775 2 1753 2
168
5.5 Determinação dos Níveis de Serviço nos Segmentos Homogêneos no Trecho sob
Concessão
Analisando-se os dados obtidos e comparando os resultados com os critérios do HCM
para a determinação dos níveis de serviço podemos determinar os níveis de serviço do
ano base de 2010, de acordo com as suas características geométricas e operacionais,
atualisando a análise do relatório 4 com a inclusão das séries de dados de tráfego de
março e abril de 2011. As velocidades de fluxo livre foram estimadas em 72,5 km/h a
favor da segurança.
5.6 Determinação da 50ª Hora.
Projetar uma rodovia em condições ideais consiste em planejá-la com características
para atender à máxima demanda horária prevista para o ano de projeto, geralmente
considerado como décimo ano após a conclusão das obras programadas. Em tal
situação, em nenhuma hora do ano ocorreria congestionamento. Em contrapartida, o
empreendimento seria antieconômico, pois a rodovia ficaria superdimensionada durante
as demais horas do ano.
Assim, o dimensionamento da rodovia deve prever certo número de horas
congestionadas e a decisão de qual número é aceitável para a adoção do Volume
Horário de Projeto (VHP).
Tabela 27– Determinação do Nível de Serviço
TRECHO VPHtot. VPH-
JF
NFaixas NS VPH-
RJ
NFaixas NS
(UCP) (UCP) (UCP)
1 775 406 2 A 369 2 A
2 968 507 2 A 461 2 A
3 1162 609 2 A 553 2 A
4 1356 711 2 A 645 2 A
5 1162 610 2 A 552 2 A
6 1313 649 2 A 664 2 A
7 1576 780 2 A 796 2 A
8 1839 909 2 A 930 2 A
9 2364 1169 2 B 1195 2 B
10 3152 1559 2 B 1593 2 B
11 2646 1332 2 B 1314 2 B
12 5292 2663 3 * 2629 3 *
13 7056 3550 4 * 3506 4 *
14 7056 3550 3 * 3506 3 *
15 3528 1775 2 * 1753 2 *
Obs.: Velocidade de fluxo livre considerada de 72,5 Km/h.
* Não se aplica. Necessita diagrama de fluxo de saturação.
169
Quando se dispõe de contagens horárias contínuas de uma rodovia, que abranjam um
período de um ano inteiro, pode-se determinar o volume horário a ser usado no projeto
através do critério denominado “curva da enésima hora”. Esta curva consiste na
ordenação decrescente de todos os volumes horários anuais, expressos em percentagem
do Volume Médio Diário (VMD), designado como fator K.
A Figura 1 mostra a relação entre o Volume Horário de Tráfego medido como
percentagem do VMD e o Número de Horas no Ano em que esse volume é excedido.
Essa relação foi determinada para rodovias rurais norte-americanas e, apesar de não
corresponder exatamente às condições brasileiras, permite avaliar a grande
uniformidade do comportamento do tráfego, já que vem se mantendo através dos anos
com muito pequenas alterações.
A figura 1 permite concluir que a curva de ordenação horária tem uma peculiaridade
importante, qual seja, sofre uma mudança rápida de declividade (joelho) por volta da
30ª Hora. O volume correspondente a esta hora tem fortes razões para ser escolhido
como Volume Horário de Projeto, já que um aumento substancial de seu valor implicará
em que poucas horas mais sejam atendidas adequadamente pelo projeto e uma redução
relativamente pequena resultará na exclusão de um número significativo de horas.
Figura 1 – Volume Horário de Tráfego
170
Por conseguinte, o critério da “enésima hora” sugere que se escolha como valor de K a
se usar no projeto, aquele fornecido pelo trecho onde a curva muda rapidamente de
declividade. Cabe observar que esta mudança de direção não é precisa, permitindo certa
variação na escolha da hora de projeto, o que possibilita ao técnico melhor adequar seu
estudo. Admite-se a utilização para o tráfego futuro de um fator K determinado com
base em dados disponíveis por ocasião dos levantamentos, o que significa aceitar que a
forma da curva em questão não se altera com o passar do tempo.
No Brasil tem-se sido mais tolerante na escolha do Volume Horário de Projeto,
chegando-se a adotar o Volume da 50ª Hora, nos locais em que se dispõe de contagens
mecanizadas permanentes. Os mesmos critérios se aplicam também a áreas urbanas.
Contudo, onde as flutuações do tráfego forem claramente diferentes das
correspondentes às rodovias rurais, outras horas do ano devem ser consideradas como
base para o projeto, DNER, (2005).
A seguir são apresentadas as figuras contendo os gráficos da 50ª. Hora na rodovia BR-
040 nos trechos imediatamente adjacentes às praças de pedágio.
O objetivo dessa análise é a determinação da curva da n-ésima hora.
A CONCER forneceu dois conjuntos de dados que possibilitaram esta análise. As
planilhas com os volumes de veículos diários para cada sentido em cada praça de
pedágio e outra, com os VHP´s de todos os dias do ano em ambos os sentidos em todas
as praças de pedágio.
Foi selecionada a segunda planilha, com os VHPs, pela exatidão dos dados do volume
na hora de maior fluxo de cada dia, ao contrário da transformação que deveria ser feita
nas outras planilhas para a estimativa do VHP.
Em seguida, cada VHP foi separado nas categorias de 1 a 9, com os dados
(porcentagens) do último relatório e então as unidades foram convertidas para UCP.
Para cada praça de pedágio em cada sentido, os dados do VHP foram ordenados em
ordem decrescente, o que possibilitou a determinação dos gráficos da 50ª hora, como
apresentados a seguir.
171
CAT 1 CA 2-8 CA 9
81,14% 18,01% 0,85%
VHP
Figura 2: Km 104, sentido JF: Dias do ano, 2010
CAT 1 CA 2-8 CA 9
81,14% 18,01% 0,85%
VHP
Figura 2: Km 104, sentido RJ: Dias do ano, 2010
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
172
CAT 1 CA 2-8 CA 9
72,01% 26,09% 1,90%
VHP
Figura 3: Km 45, sentido JF: Dias do ano, 2010
CAT 1 CA 2-8 CA 9
72,01% 26,09% 1,90%
VHP
Figura 4: Km 45, sentido RJ: Dias do ano, 2010
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
173
CAT 1 CA 2-8 CA 9
70,57% 27,79% 1,64%
VHP
Figura 5: Km 816, sentido JF: Dias do ano, 2010
CAT 1 CA 2-8 CA 9
70,57% 27,79% 1,64%
VHP
Figura 6: Km 816, sentido RJ: Dias do ano, 2010
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
174
As informações contidas nos gráficos contrastam os volumes de tráfego direcionais em
VHP(UCP) com os dias do ano. A partir da observação dos gráficos de 1 a 6,
verificamos o “joelho” característico da 30ª. Hora, como definido em DNER, (2005) e
podemos obter o volume da 50ª. Hora, para o ano de 2010, como estabelecido nos
objetivos do presente projeto e, apresentadas a seguir:
Tabela 28– Volume da 50ª hora para o ano de 2010
Sentido / km VHP(UCP) 50ª.hora
JF /104 1517
RJ /104 1542
JF /45 1055
RJ /45 951
JF /816 668
RJ /816 642
5.7 Conclusão
Os níveis de serviço dos segmentos homogêneos na Baixada não puderam ser
determinados pela metodologia de fluxo livre, pois há indícios de saturação nas horas de
pico e, sendo assim, demandam de estudos específicos de fluxo de saturação e a
determinação dos relativos histogramas.
Isto demanda estudos de contagens e levantamento de velocidades médias e tempos de
retardos (tempo de viagens com fluxo livre x saturado) e a divisão em segmentos
homogêneos direcionais entre acessos com contribuições significativas, em tono de 10%
do VHP, o que implicaria em possível mudança do nível de serviço para o segmento.
São ainda necessárias contagens classificadas direcionais para cada trecho homogêneo,
em um total de 15 (em cada direção) para se definir com precisão os níveis de serviço
dos referidos segmentos. Sugere-se que a localização dos contadores seja feita nos
pontos imediatamente a jusante dos principais acessos e entroncamentos para permitir a
análise de contribuição do tráfego nestes acessos.
A determinação da 50ª. Hora possibilita a projeção do tráfego para o ano de projeto,
sugere-se 10 anos, e a priorização de investimentos para a manutenção das condições
estabelecidas no PER.
175
BIBLIOGRAFIA
1. Traffic & Highway Engineering, Garber, N.J., Hoel, L.A. Brooks/Cole Ed.,
2002.
2. Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais, 1999, DNER.
3. Manual de Projeto de Interseções, 2005, DNER.
4. Procedimentos Básicos Para a Operação de Rodovias, 1997. DNER 699/80.
5. TRB (2000) Highway Capacity Manual. Special Report 209. Cap. 12, 13, 21 e
23.
6. A Police on Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO, 2001.
7. Manual de Análise, Diagnóstico, Proposição de Melhorias e Avaliações
Econômicas dos Segmentos Críticos, 1988, DNER.
8. Manual de Estudo de Tráfego, DNER.
9. Panitz, M. A. Segmentos Homogêneos. Consultado em Setembro de 2011. Em
http://pt.scribd.com/doc/21301822/2-Palestra-Prof-Panitz-Segmentos-
Homogeneos-marco-09.
10. Setti, J.R.A., Análise de Capacidade e Nível de Serviço de Rodovias.
11. Setti, J. R.; Bessa Jr. , J. E. ; Egami, C. Y. ; Mon-Ma, M. L. . Adaptação do
HCM2000 para análise da capacidade e do nível de serviço em rodovias de pista
simples no Brasil. Transportes (Rio de Janeiro), v. 19, p. 66-78, 2011.
12. Campos, V.B.G, Metodologia para Cálculo da Capacidade de Rodovias de Duas
Faixas e Rodovias de Multiplas Faixas com base no HCM 2000. Em
http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/vania/. Consultado em Novembro de
2011.
176
ANEXOS
1. Capacidade Teórica das Vias
Tabela 1 - Capacidade Teórica das Vias
TIPO DE VIA CAPACIDADE TEÓRICA
Via com várias faixas de tráfego 2.000 UCP por hora e por faixa.
Via de duas faixas de tráfego e com duas
mãos de direção
2.000 UCP por hora, total em ambas as
direções.
HCM (TRB, 2000)
É muito importante o conhecimento do valor da Capacidade, pois ela dá o valor limite
do número de veículos que poderá passar por uma dada seção. Porém, além desse valor,
devem-se levar em conta as condições de operação da via. Para medir as diversas
condições de operação, desenvolveu-se o conceito de Níveis de Serviço.
2. Níveis de Serviço
O conceito de Nível de Serviço está associado às diversas condições de operação de
uma via, quando ela acomoda diferentes volumes de tráfego.
É uma medida qualitativa do efeito de uma série de fatores, tangíveis e intangíveis, que
para efeito prático é estabelecido apenas em função da velocidade desenvolvida na via e
da relação entre o volume de tráfego e a capacidade da via (V/C).
Qualquer seção de uma via pode operar em diferentes níveis de serviço, dependendo do
instante considerado. De acordo com o “Highway Capacity Manual”, (HCM, 2000)
foram classificados 6 níveis de serviço, desde o A (condições ideais de escoamento
livre) até o F (congestionamento completo). Os diversos níveis de serviço são assim
definidos:
177
NÍVEL A:
Condição de escoamento livre, acompanhada por baixos volumes e altas velocidades. A
densidade do tráfego é baixa, com velocidade controlada pelo motorista dentro dos
limites de velocidade e condições físicas da via. Não há restrições devido à presença de
outros veículos. Na Figura 07 apresenta-se o correspondente ao Nível A.
Figura 07: Nível de Serviço “A” (Fonte: TRB, 2000)
NÍVEL B:
Fluxo estável, com velocidades de operação a serem restringidas pelas condições de
tráfego. Os motoristas possuem razoável liberdade de escolha da velocidade e ainda têm
condições de ultrapassagem. Veja Figura 08.
Figura 08: Nível de Serviço “B” (Fonte: TRB, 2000)
178
NÍVEL C:
Fluxo ainda estável, porém as velocidades e as ultrapassagens já são controladas pelo
alto volume de tráfego. Portanto, muitos dos motoristas não têm liberdade de escolher
faixa e velocidade. É a situação da via apresentada na Figura 09.
Figura 09: Nível de Serviço “C” (Fonte: TRB, 2000)
NÍVEL D:
Próximo à zona de fluxo instável, com velocidades de operação toleráveis, mas
consideravelmente afetadas pelas condições de operação, cujas flutuações no volume e
as restrições temporárias podem causar quedas substanciais na velocidade de operação.
Observe Figura 10.
Figura 10: Nível de Serviço “D” (Fonte: TRB, 2000)
179
NÍVEL E:
É denominado também de Nível de Capacidade. A via trabalha a plena carga e o fluxo é
instável, sem condições de ultrapassagem. Uma via operando em Nível de Serviço “E”
pode ser representada pelo que está mostrado na Figura 11.
Figura 11: Nível de Serviço “E” (Fonte: TRB, 2000)
NÍVEL F:
Descreve o escoamento forçado, com velocidades baixas e com volumes abaixo da
capacidade da via. Formam-se extensas filas que impossibilitam a manobra. Em
situações extremas, velocidade e fluxo podem reduzir-se a zero. A Figura12 mostra uma
via operando em Nível “F”.
Figura 12: Nível de Serviço “F” (Fonte: TRB, 2000)
180
3. Rodovias de Múltiplas Faixas
(Texto extraído de Campos, (2007) na íntegra)
“Rodovias de Múltiplas Faixas (RMF) são aquelas que possuem duas ou mais faixas por
sentido e podem ser divididas ou não. As divididas apresentam uma divisão central
separando os dois sentidos de fluxo. (Figuras 1 e 2).
A metodologia do HCM considera as rodovias de múltiplas faixas como aquelas que
possuem, geralmente, limites de velocidade de 70 a 100 km/h. Estas vias têm
normalmente de 4 a 6 faixas e estão tipicamente localizadas em áreas urbanas ou em
áreas rurais, com grandes volumes de tráfego, conectando importantes centros de
desenvolvimento gerando um número significante de viagens diárias.
Semáforos podem ser encontrados ao longo de tais vias, embora quando espaçados de
em menos de 3 km, podem adquirir características de vias arteriais urbanas, neste caso
considera-se fluxo descontínuo e para análise de capacidade deve-se considerar as
interseções sinalizadas.
O volume de tráfego varia bastante, porém deve ser tipicamente de 15.000 a 40.000
veículos por dia. A principal diferença entre estas vias e as freeways é que as RMF não
têm um controle total de acesso e algumas vezes não possuem divisão e, portanto,
recebem influência do fluxo oposto, o que somado a ocupação do solo ao longo da via
pode levar a problemas de acesso e de mudança de faixas.
A capacidade de uma rodovia de múltiplas faixas sob condições básicas é 2.200 cp / h /
faixa para rodovias com fluxo livre com VFL igual 100 km / h.
1- CARACTERÍSTICAS
Uma das mais importantes características de uma rodovia de múltiplas faixas é a
velocidade de fluxo livre que é a velocidade de tráfego quando o volume é baixo e a
densidade se aproxima de zero. Praticamente é a velocidade em que os motoristas se
sentem confortáveis viajando sob as condições físicas, ambientais e de controle de
tráfego existente num segmento não congestionado.
181
Figura 13 - RMF Divididas. Fonte :HCM 2000.
Figura 14 – RMF não divididas. Fonte :HCM 2000.
182
A importância da velocidade no fluxo livre é ser o parâmetro básico para análise de
capacidade e nível de serviço para condições de fluxo contínuo.
De acordo com alguns estudos, a determinação da VLF no campo é possível, quando o
volume é baixo e inferior a 1400cp/h/f.
Quando não for possível utilizar dados de campo ou de uma rodovia similar, uma
estimativa se faz necessária baseada em dados existentes, experiência e consideração de
vários fatores que tem influência na VFL. A velocidade limite, por exemplo, é um fator
que afeta a VFL.
Consideram-se como em condições ideais as Rodovias de Múltiplas faixas que
apresentam as seguintes características:
Largura de faixa de no mínimo 3,60 m.
Largura total de afastamento de 3,60 m num sentido
Somente caros de passeio no tráfego
Sem acessos diretos na rodovia
Divisão central
elocidade de fluxo livre maior que 100 km / h”
4. Nível de Serviço Para Rodovias Multi-Faixas
Quaisquer duas das três variáveis fundamentais do fluxo de tráfego possibilitam a
análise de desempenho e podem descrever o nível de serviço (NS) para uma rodovia
multi-faixas:
V: taxa de fluxo (UCP/h/faixa)
S: velocidade média dos carros de passeio, (km/h)
D: densidade (número de carros de passeio por quilômetro por faixa.
A inter-relação entre estas três características de desempenho pode ser obtida pela
fórmula: D = V/S
183
Tabela 2 - Critério Equivalente de carro de passeio (UCP) para caminhões e ônibus
para rodovias multi-faixas.
Tipo de Terreno
Plano Ondulado montanhoso
Ônibus e caminhões 1,5 2,5 4,5
Veículos de turismo 1,2 2,0 4
Fonte: HCM 2000, apud .Traffic & Highway Engineering, Garber & Hoel, 2002.
5. Planilhas de Dados de Tráfego
1. VDM Janeiro - Dezembro 2010.xlsx
2. Volume de Tráfego Diário por sentido Janeiro – Dezembro 2010.xls
3. VPH 2010.xlsx