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CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION

INFRASTRUCTURE CONFERENCE) August 4th to 6th 2010

São Paulo - Brasil

04-047 ISSN 1983-3903

CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)

August 4th to 6th 2010 São Paulo - Brasil

UMA INVESTIGAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO EXCESSO DE CARGA NO DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO FLEXÍVEL: UM ESTUDO DE

CASO DA RODOVIA BR-364/163/MT (AN INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF EXCESS OF LOAD IN THE DESIGN OF FLEXIBLE

PAVEMENT: A CASE STUDY OF HIGHWAY BR-364/163/MT) CLAUDIA CRISTINA FERRO, Ms. Eng., JBS Consultoria, Projetos e Construções Ltda. – Cuiabá/MT. Departamento de Transportes – EESC - USP - Av. Trabalhador São-Carlense, 400, 13560-970, São Carlos, SP, (16) 3373 9611 - [email protected] FERNANDA PILATI SOBREIRO, Ms. Eng., Departamento de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo - (EESC – USP) Av. Trabalhador São-Carlense, 400, 13560-970, São Carlos, SP, (16) 3373 9611- [email protected] RODRIGO PIRES LEANDRO, Prof. Ms., Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, CEP 38400-902, Uberlândia, Minas Gerais, Brasil; Tel: (55) 34 3239-4170 - [email protected] RESUMO O crescimento da frota circulante de veículos com maior capacidade de carga, maior tração e maior pressão de inflação dos pneus, aliado ao excesso de carga e ao maior espaçamento entre as intervenções de conservação e restauração, contribuem para a deterioração das estradas do País. Pode-se destacar que a interação entre veículo-pavimento se torna mais complexa devido às diversas configurações de eixos com relevantes diferenças de carga. Dentro deste contexto, o presente trabalho visa comparar o dimensionamento de pavimento flexível, pelo método do extinto DNER, em três diferentes condições, a saber: (a) utilizando as cargas por eixo legais estabelecidas pelo CONTRAN sem tolerância; (b) cargas por eixo legais estabelecidas pelo CONTRAN com tolerância; e (c) cargas oriundas da pesagem de tráfego da BR-364/163/MT Sub-trecho São Vicente/Cuiabá. Deste modo, foi realizada uma análise comparativa dos fatores de equivalência de carga (FEC), através da formulação proposta pela AASHTO e pela USACE, dos fatores de veículos (FV) e do número equivalente de operações do eixo padrão (N). A pesagem mostrou que a maioria dos veículos comerciais trafega com excesso de carga, porém os resultados encontrados no cálculo do número N e no o dimensionamento do pavimento não apresentaram diferenças significativas quando comparados com os calculados usando os limites de cargas legais estabelecidos pelo CONTRAN. No entanto, observa-se diferença na espessura final do pavimento ao se calcular o número N pelos coeficientes de equivalência de carga da AASHTO e USACE, sendo que o último apresentou maiores espessuras. PALAVRAS-CHAVE: fator de equivalência de carga, fator de veículo, número N, dimensionamento do pavimento.



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ABSTRACT The increase in number of the vehicles circulating with greater load capacity, greater traction and greater tire pressure, as well as overloading and the slowness of road maintenance and restoration, all contribute to the deterioration of Brazilian highways. It can be noted that the interaction between vehicle and pavement becomes more complex due to the relevant diversity of axle configurations with their relevant differences of load. Within this context, this paper aims at comparing the dimensions of flexible pavement by applying the method of the extinct DNER in three different ways. Firstly, by using legal axle loads established by CONTRAN with no tolerance. Secondly, by using legal axel loads established by CONTRAN with some tolerance. Thirdly, by using previously weighed loads from traffic on the Brazilian Highway BR – 364/163/MT – from São Vicente to Cuiabá. Thus, a comparative analysis of Load Equivalency Factors (LEF) was performed through the formulation of the Vehicle Factors (VF), the Total Equivalent Operations and the pavement designs proposed by AASHTO and USAGE, and through the vehicle factors (VF) and the equivalent number of operations of the standard axel (N). Weighing showed that most commercial vehicles transit overloaded. The results found in the calculation of number N and in the dimensions of the pavement did not present significant differences when compared to the calculations using the limits of legal loads established by CONTRAN. However, a difference in the final thickness of the pavement was observed when calculated by the number N using the equivalency coefficients of the load of AASMTO and USAGE, the latter presenting greater thickness. KEY WORDS: Load Equivalency Factors, Vehicle Factor, Total Equivalent Operations, pavement design.



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INTRODUÇÃO O dimensionamento de pavimentos flexíveis, atualmente, continua sendo realizado pelo Método empírico do extinto DNER, o qual utiliza o tráfego como um dos parâmetros de cálculo. Para os pavimentos rodoviários, o mais utilizado é o número de repetições do eixo padrão de roda dupla de 8,2t, mais conhecido como Número N. Para se calcular esse parâmetro é necessário a definição do volume médio diário anual de veículos (VDMa) e o fator de veículos (FV) da respectiva frota. A evolução tecnológica da modalidade rodoviária trouxe mudanças significativas nos últimos anos, cujos efeitos não são avaliados pelos métodos empíricos: novas configurações de veículos de carga (veículos combinados longos - VCLs, com duas ou mais articulações), novos tipos de suspensão (suspensão pneumática), novos tipos de eixo (tandem triplo); novos tipos de pneu e de rodagem (pneus radiais, em substituição aos pneus diagonais, e pneus extralargos, em substituição às rodas duplas, capazes de suportar maiores pressões de enchimento e cargas mais elevadas), sem contar que o volume do tráfego atual é muito superior ao que vigorava há trinta anos (Fernades Jr.,1994). O presente artigo visa utilizar a pesagem e a contagem volumétrica realizada na rodovia BR-364-163/MT - Serra de São Vicente para o cálculo do número N e para o dimensionamento do pavimento, pelo Método do extinto DNER, assim como para efeito de comparação, calcular os fatores de equivalência de carga em três situações diferentes: (a) cargas obtidas mediante pesagem de tráfego no trecho em estudo; (b) os limites de cargas legais estabelecidos pelo CONTRAN; e (c) os limites de cargas legais máximos permitidos pelo CONTRAN. Além disso, buscou-se comparar o cálculo do fator de equivalência de carga estabelecido por dois diferentes métodos: da AASHTO e USACE. A metodologia adotada para o dimensionamento do pavimento e para a determinação do número “N”, assim como os cálculos dos fatores de cargas e de veículos, foi à apresentada pelo Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (2006), no Manual de Estudo de Tráfego – Publicação IPR 723 e no Manual de Pavimentação – Publicação IPR 719. A classificação dos veículos foi a mesma adotada pelo DNIT (Departamento Nacional de Infra estrutura dos Transportes) que os divide pelas configurações básicas de cada veículo ou combinações de veículos, bem como o número de eixos, o seu Peso Bruto Total (PBT) máximo e sua classe. Os eixos existentes são o eixo simples roda simples, eixo simples roda dupla, tandem duplo e tandem triplo. Os PBT variam para cada tipo de veículo, e as classes são representadas por um código alfanumérico em função da caracterização do veículo (caminhão, caminhão trator, reboque, semi reboque e suas combinações). LIMITES DE PESOS PARA CIRCULAÇÃO DE VEÍCULOS A regulamentação técnica para a circulação de veículos de transporte de carga e de passageiros consiste de dispositivos necessários para a proteção da infraestrutura viária e para a garantia da segurança do tráfego e ambiental. O controle de sobrecargas está relacionado à proteção da infraestrutura enquanto que a garantia de segurança do tráfego e ambiental é feita pelo controle das dimensões, da relação peso-potência e do transporte de carga perigosas, dentre outros (Lima, 1988).



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Segundo Fernandes Jr. (1995), os métodos de dimensionamento de pavimentos e as normas que regulamentam tecnicamente o transporte rodoviário do Brasil consideram os efeitos do tráfego apenas em termos de peso bruto total combinado, cargas por eixo e tipo de eixo. A Resolução no 258 de 2007 do Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN), estabelece os limites máximos de peso bruto total e peso bruto transmitido por eixo à superfície do pavimento. Os limites legais estabelecidos pelo CONTRAN para os tipos de eixo normalmente utilizados no país são: - Peso bruto por eixo isolado com dois pneumáticos: 6t; - Peso bruto por eixo isolado com quatro pneumáticos: 10t; - Peso bruto por conjunto de dois eixos em tandem: 17t; - Peso bruto por conjunto de três eixos em tandem: 25,5t. CLASSIFICAÇÃO DA FROTA CIRCULANTE A passagem de diversos tipos de veículos rodoviários sobre um pavimento cria grande diversidade de efeitos. Assim, torna necessária a classificação da frota circulante, principalmente para os caminhões. A capacidade de carga entre veículos de uma mesma subclasse pode sofrer variações importantes em função do tipo de veículo e de sua rodagem. O Manual de Estudos de Tráfego, do DNIT (2006) publicação IPR-723, apresenta a classificação dos veículos quanto ao tipo e ao número de eixos.

Tabela 1- Classificação dos veículos Símbolo Configuração Descrição Símbolo Configuração Descrição

2C

Ônibus 2S3

Semi-reboque

2C

Caminhão 3S2

Semi-reboque

3C

Caminhão 3S3

Semi-reboque

4C

Caminhão 2C2

Reboque

2S1

Caminhão 2C3

Reboque

2S2

Semi-reboque

FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA As cargas repetidas aplicadas pelos veículos rodoviários são a principal causa da deterioração dos pavimentos. Essas cargas são transmitidas à superfície de rolamento através de várias combinações de configurações de eixos (Salama et al., 2006).



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Durante sua vida em serviço o pavimento é solicitado por vários tipos de veículos com diferentes tipos de eixos e de cargas por eixo. Essas solicitações deterioraram a estrutura do pavimento que é projetada para um determinado número de aplicações de um eixo-padrão. As solicitações oriundas de veículos distintos causam efeitos deletérios diferentes, então, de acordo com Tjan e Fung (2005), o efeito deletério provocado pela passagem de vários eixos arbitrários pode ser convertido em carga de eixo-padrão que é definido por um eixo simples de rodas duplas e com 80 kN. Segundo Fernandes Jr. (1995), devido à grande variabilidade das condições do tráfego, seus efeitos cumulativos têm que ser expressos por um denominador comum que neste caso são conhecidos como Fatores de Equivalência de Carga (FEC) que permitem a conversão de aplicações de diferentes solicitações em um número equivalente de aplicações da solicitação-padrão. O Fator de Equivalência de Carga é definido por Moussa e El-Hamrawy (2003) como o dano causado pela passagem do eixo em questão em relação ao dano causado pela passagem de um eixo-padrão. Paul Irick e a empresa de consultoria A.R.E., Inc. (1989) apud Fernandes Jr. (1995) apresentam da seguinte forma os Fatores de Equivalência de Carga: - Supondo-se que duas condições de carregamento (LX e LY) são aplicadas repetidamente a pavimentos com mesmo projeto estrutural e em um mesmo ambiente; - Supondo-se que quando uma dada forma de deterioração D atinge um valor previamente definido D* algum tipo de manutenção ou reabilitação é necessária; - Supondo-se que D* ocorre após NX aplicações de LX e NY aplicações de LY, tem-se, por definição que NX e NY são aplicações de carga equivalentes e a relação entre NY e NX é igual ao Fator de Equivalência de Carga de LX em relação a LY. Se LY é a condição de carregamento padrão, então a relação entre NY e NX é um fator capaz de converter NX em um número equivalente de aplicações de solicitação-padrão. Os Fatores de Equivalência de Cargas podem ser expressos, de modo genérico, como segue:

ii N

NFEC 0= (1)

onde: FECi = Fator de Equivalência de Carga para a condição i; N0 – número de aplicação do eixo-padrão para o nível de deterioração D*; Ni – número de aplicações da condição de carregamento na condição i para o mesmo nível de deterioração D*. Fatores de Equivalência de Cargas Empíricos No Brasil, os Fatores de Equivalência de Cargas utilizados nos métodos de dimensionamento de pavimentos novos e de reforço dos existentes, normalizados pelo DNIT, e são todos empíricos (Fernandes Jr., 1995).



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Os Fatores de equivalência de Carga do Método da AASHTO são utilizados no Método de Projeto de Restauração DNER-PRO 159/85 (DNER, 1985) enquanto que os Fatores do Método do Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos (USACE) estão presentes no Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis do DNER de autoria de Souza em 1981.

LOCALIZAÇÃO E HISTÓRICO DO TRECHO O trecho em estudo refere-se à Rodovia BR-364/163/MT, divisa do GO/MT e divisa do MT/RO, Sub-Trecho: São Vicente – Cuiabá, na região centro-sul do Estado de Mato Grosso, e as suas extensões são 18,34 km no sentido Cuiabá – Rondonópolis e, 17,67km no sentido Rondonópolis – Cuiabá, sendo 8,57km ainda não pavimentados. O Estado do Mato Grosso é um grande produtor de grãos e parte de sua produção é escoada pelo trecho em estudo com destino aos portos apresentados no quadro 1, assim como a sua produção em toneladas.

Quadro 1: Escoamento da produção de soja para alguns portos do país.

Total 2007 % Total 2008 % Total 2009* %692.469 16% 548.893 9% 388.549 11%

2.351.493 53% 4.187.164 66% 2.372.127 70%

605.312 14% 561.325 9% 159.356 5%

783.941 18% 1.030.161 16% 476.624 14%

4.433.215 100% 6.327.543 100% 3.396.655 100%

Fonte: SECEX* 2009 até abril.

TOTALVitória ‐ES

DESTINO DE SOJA EM GRÃOS DE MT (t)Portos

Paranaguá ‐ PRSantos ‐ SP

São Francisco do Sul ‐SC

ESTUDO DE TRÁFEGO – CONTAGEM VOLUMÉTRICA Os dados de tráfego foram obtidos nos levantamentos efetuados no Posto da Polícia Rodoviária Federal localizado na BR-163/364 no rio Aricá, na Baixada Cuiabana, distante cerca de 25 km do centro da cidade de Cuiabá, estando, portanto, fora da área de influência do tráfego urbano. As pesquisas de campo que propiciaram a determinação do VMD da Rodovia BR-163/364/MT no posto da PRF do Rio Aricá foram realizadas durante 7 (sete) dias, distribuídos no intervalo entre os dias 13/10/2004 iniciando às 15:30 e 20/10/2004 encerrando às 15:00. De qualquer forma, o tráfego foi levantado em todos os dias da semana, de modo a identificar o comportamento deste ao longo da semana. O resumo das contagens volumétricas e classificatórias de tráfego durante os 7 (sete) dias da pesquisa está mostrado na Tabela 2.



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Tabela 2- Resumo da contagem de tráfego

SentidoDia da semana Cuiabá São VicenteTotal

Domingo 3.619 2.768 6.387Segunda-feira 3.340 3.097 6.437Terça-feira 2.955 3.536 6.491Quarta-feira 3.116 3.192 6.308Quinta-feira 3.224 3.472 6.696Sexta-feira 2.998 4.001 6.999Sábado 3.283 4.008 7.291Total 22.535 24.074 46.609

Em setembro de 2005 foi realizada pelas empresas JBS Consultoria, Projetos e Construções Ltda. e Diefra Engenharia e Consultoria, outra contagem volumétrica e pesagem, também no Posto da Polícia Rodoviária Federal localizada na BR-163/364/MT no rio Aricá a fim de ter conhecimento da porcentagem de sobrecarga existente neste trecho da rodovia em estudo. No período do dia 16 de setembro de 2005, às 08:31, até dia 20 de setembro, às 06:44, foram registrados 5065 veículos comerciais, dentre eles, caminhões, reboques, semi-reboques e articulados. Os veículos de carga identificados na amostra de tráfego da BR-163/364 são divididos em caminhões e veículos articulados (reboques e semi-reboques). Os caminhões estão classificados em médio (2 eixos, do tipo “toco”) e pesado (3 eixos, do tipo trucado ou 3º eixo). A Tabela 3 demonstra o peso bruto, em tonelada, permitidos pela Lei 7.408/85 e Resolução 104/98 de 21/12/98, sendo ainda adicionados 5% sobre o valor do PBT.

Tabela 3: Peso Bruto Total com e sem tolerância.

Tipo Cód. PBT (CMT)

sem Tolerância(t)

PBT (CMT) com

Tolerância(t) 2 eixos 2C 16 16,8 3 eixos 3C 23 24,2 Carreta simples 2S1 26 27,3 Carreta simples 2S2 33 34,7 Carreta simples 2S3 41,5 43,6 Carreta simples 2C3 43 45,2 Carreta simples 3I2 43 45,2 Carreta simples 3S2 40 42 Carreta dupla 3S3 45 47,3 Bi-trem 3D4 57 59,9 Rodo-trem 3T6 74 77,7 Rodo-trem Exper 74 77,7



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CÁLCULO DO NÚMERO DE REPETIÇÕES DE CARGA DO EIXO-PADRÃO (N) Os pavimentos são dimensionados em função do tráfego esperado para o trecho, representado pelo número equivalente ao eixo padrão de 8,2tf (N), para um período, em anos, de projeto. No país, existem dois fatores de equivalência bastante utilizados: o da AASHTO e do USACE que permite converter cargas variadas do tráfego em cargas equivalentes. O estudo dos fatores de equivalência de carga da pesquisa tem como objetivo obter parâmetros representativos do pavimento em estudo. Os fatores de equivalência da AASHTO baseiam-se na perda de serventia (PSI) e variam com o tipo do pavimento (flexível e rígido), índice de serventia terminal e resistência do pavimento (número estrutural – SN). No entanto, os fatores de equivalência do USACE são baseados na avaliação dos efeitos do carregamento na deformação permanente (afundamento nas trilhas de roda). As expressões utilizadas no presente trabalho, pelos dois métodos, estão apresentadas nas Tabelas 5 e 6.

Tabela 4: Fatores de equivalência de carga da AASHTO Tipos de Eixo Equações (P em tf)

Simples de rodagem simples FC= (P/7,77) 4,32 Simples de rodagem dupla FC= (P/8,17) 4,32 Tandem duplo (rodagem dupla) FC= (P/15,08) 4,14 Tandem triplo (rodagem dupla) FC= (P/22,95) 4,22

P: peso bruto total.

Tabela 5: Fatores de equivalência de carga da USACE Tipos de eixo Faixas de Cargas (t) Equações (P em tf)

0 - 8 FC=2,0782 x 10 -4 x P 4,0175 Dianteiro simples e traseiro simples ≥ 8 FC=1,8320 x 10 -6 x P 6,2542

0 - 11 FC=1,5920 x 10 -4 x P 3,472 Tandem duplo ≥ 11 FC=1,5280 x 10 -6 x P 5,484 0 -18 FC=8,0359 x 10 -5 x P 3,3549 Tandem triplo ≥ 18 FC=1,3229 x 10 -7 x P 5,5789

P: peso bruto total. Para determinação dos fatores de veículo utilizou-se a seguinte equação:

(2)

onde: j = tipo de eixo, variando de 1 a m m = número de eixos do veículo i FCj = fator de equivalência de carga correspondente ao eixo j do veículo i. Sendo assim, no caso de pavimentos flexíveis, considerando o conceito do fator de equivalência de carga, o número de operações do eixo-padrão (N) é calculado pela seguinte fórmula:



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(3)

em que : N = Número equivalente de aplicações do Eixo Padrão, durante o período de projeto a = ano no período de projeto p = número de anos do período de projeto Na = Número equivalente de aplicações do Eixo Padrão, durante o ano “a”. Considerando que:

(4)

onde: i = categoria do veículo, variando de 1 a k Via = Volume de veículos da categoria i, durante o ano “a” do período de projeto c = Percentual de veículos comerciais na faixa de projeto FVi = Fator de veículo da categoria i. Os cálculos foram repetidos para cada questão abordada no presente trabalho, a saber:

a) Fatores de equivalência pelo método da AASHTO (com e sem tolerância); b) Fatores de equivalência pelo método da USACE (com e sem tolerância); c) Fatores de equivalência pelos dados obtidos na pesagem.

O dimensionamento dos pavimentos, para as três situações citadas acima, foi mediante o método do extinto DNER, considerando a seguinte estrutura das camadas e seus respectivos materiais:

Revestimento CBUQBase granularSubbase granular

sendo: CBR do subleito 9,5%, CBR da subbase 20%. Para o cálculo das espessuras das camadas utilizou-se a seguinte equação:

(5) em que : Heq= altura equivalente da camada em questão; N = número equivalente de aplicações de eixo padrão; CBR = índice suporte Califórnia da camada subjacente. RESULTADOS Com os dados da contagem volumétrica e da pesagem dos veículos, apresentados na Tabela X, observou-se que 10 dos 12 tipos de veículos avaliados apresentaram sobrecarga. Sendo que, dos



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5065 veículos pesados 69,53% apresentaram excesso de carga em algum de seus eixos. Os veículos do tipo “Bi-trem (3D4)” foram o que apresentaram o maior número de caminhões com sobrecarga, chegando a um percentual de 81,6%. Os veículos do tipo “Semi-reboque (2S2)” apresentaram o menor percentual de caminhões com sobrecarga com 4%. Enquanto que, veículos do tipo “Semi-reboque (2S1)” e “Semi – Reboque (2C3)”, não apresentaram nenhum excesso de carga.

Tabela 6: Contagem de tráfego e sobrecarga dos veículos. CARACTERIZAÇÃO

TIPO ESRS ESRD ETD ETT PBT

Quantidade de veículos

Número de veículos com Sobrecarga

SOBRECARGA (%)

2C 1 1 - - 16,8 207 26 12,6% 3C 1 - 1 - 24,2 618 231 37,4% 2S1 1 2 - - 27,3 10 0 0,0% 2S2 1 1 1 - 34,7 99 4 4,0% 2S3 1 1 - 1 43,6 817 664 81,3% 2C3 1 2 1 - 45,2 1 0 0,0% 3S2 1 - 2 - 42,0 15 6 40,0% 3S3 1 - 1 1 47,3 706 514 72,8% 3I2 1 2 1 - 45,2 6 1 16,7% 3D4 1 - 3 - 59,9 2446 1997 81,6% 3T6 1 - 4 - 77,7 136 76 55,9%

Rodotrem experimental 1 - 1 2 77,7 4 3 75,0%

Na Tabela 7 são apresentados os valores dos fatores equivalência de carga, para os dois métodos propostos no presente trabalho, da AASHTO e do USACE, assim como, para as três situações a serem analisadas: (a) com as cargas reais (pesagem); (b) com os limites de cargas legais estabelecidos pelo CONTRAN; e por fim (c) com os limites máximos de cargas legais (tolerância de 5%) estabelecidos pelo CONTRAN. Pode-se observar que os fatores de equivalência de carga (FEC) obtidos pelo método da AASHTO foram menores que os encontrados pelo método da USACE. Dos valores do FEC para cada tipo de veículo, apenas 4 dos 12 tipos de veículos (”2S3”,”3I2”,“3D4”e Rodotrem experimental) avaliados apresentaram valores de FEC para situação de pesagem superior aos valores de FEC para tolerância permitida pelo CONTRAN (5%), em 10,61%,12,87%, 4,45% e 1,18%, respectivamente. Destaca-se ainda, que nem todos os veículos que apresentaram excesso de carga em algum dos eixos tiveram valores superiores de FEC em relação aos calculados para o limite máximo de carga legal permitido pelo CONTRAN (tolerância de 5% do peso total).



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Tabela 7: Fator de Equivalência de carga. FEC - AASHTO FEC - USACE TIPO

Pesagem Sem tolerância Com tolerância Pesagem Sem tolerância Com tolerância

2C 0,545 2,722 3,360 0,780 3,567 4,801

3C 1,775 1,970 2,414 9,916 8,827 11,509

2S1 1,211 5,116 6,317 1,380 6,857 9,265

2S2 1,121 4,364 5,370 2,530 12,116 15,973

2S3 5,837 4,282 5,277 21,636 12,867 17,011

2C3 0,321 6,759 8,327 0,429 15,406 20,436

3S2 4,263 3,612 4,424 32,062 17,376 22,681

3S3 3,629 3,530 4,331 21,261 18,127 23,719

3I2 9,399 6,759 8,327 34,470 15,406 20,436

3D4 6,720 5,255 6,434 37,567 25,924 33,852

3T6 7,961 6,897 8,444 42,894 34,473 45,024

Rodotrem experimental 6,321 5,090 6,247 36,544 27,426 35,928

Para os valores encontrados nos cálculos realizados pelo método do USACE nota-se que, além dos 4 tipos de veículos já mencionados no método AASHTO, o veículo 3S2 também apresentou valores de FEC superiores aos encontrados para situação de tolerância do CONTRAN, em 41,36%. Já para os outros veículos 2S3, 3I2, 3D4 e Rodotrem experimental, as diferenças apresentadas foram de 27,18%, 68,67%, 10,97% e 1,71%, respectivamente.

Os fatores de veículos (FV) estão apresentados no Gráfico 1, tanto para os valores encontrados pelo método AASHTO quanto pelo método USACE. Nos dois casos, os valores de FV para a condição de pesagem ficou intermediário entre as outras duas condições, ou seja, foi menor que os valores encontrados para a situação com tolerância permitida pelo CONTRAN, porém foi maior que os valores obtidos para situação sem tolerância. Observa-se também, assim como o fator de equivalência de carga, os valores calculados para o método do USACE são superiores ao da AASTHO. Para a condição de sem tolerância o valor foi de 4,56 vezes maior, para a pesagem de 5,05 vezes maior e por fim para a com tolerância foi de 4,44 vezes superior.

Gráfico 1: Valores de Fator Veículo



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Determinados os fatores de equivalência de carga e os fatores de veículos, calculou-se o número N, ou seja, o número de repetições do eixo padrão de roda dupla de 8,2t, cujo resultado está apresentado no Gráfico 2. Os valores do número N encontrados acompanharam a mesma tendência do fator de veículo, como já era esperado, sendo esse aumento em média 368,19% para todas as situações.. O número N obtido utilizando os fatores do método do USACE foi maior para os dados reais (pesagem), enquanto que, utilizando os fatores pelo método da AASHTO o maior valor de N foi encontrado para situação com tolerância.

Gráfico 2: Número N

Pelo número N foi determinada a espessura do revestimento para cada situação, sendo que, todas as situações apresentam valores de N superiores a 5.107, como mostrado acima, e de acordo com a norma do extinto DNER estabeleceu-se o valor de 12,5cm. As demais camadas foram calculadas para todas as situações já citadas anteriormente. Mediante o Gráfico 3, pode-se observar que para todas as situações foi encontrada a mesma espessura da camada de base granular de 10cm. As diferenças foram encontradas na camada de subbase, sendo que para os dois métodos a espessura referente ao dimensionamento considerando a carga real dos veículos (pesagem) foi igual ao obtido pela tolerância permitida pelo CONTRAN (5% acrescido no peso total). Observa-se também que as espessuras de subbase encontradas com os fatores do método da USACE foram superiores ao da AASHTO, sendo em média 28% maiores para todos os casos estudados. Cabe destacar, que o método da USACE foi criado para dimensionamento de aeroportos, podendo dessa maneira talvez justificar valores superiores nos índices calculados, e conseqüentemente em uma estrutura mais delgada que do método da AASHTO.



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Gráfico 3: Espessuras das camadas do pavimento

CONCLUSÕES O presente trabalho visou verificar o dimensionamento de um pavimento flexível, pelo método do extinto DNER, variando a carga por eixo e o método de cálculo do fator de equivalência de carga. Para variação da carga por eixo foi verificado três condições: (a) cargas oriundas da pesagem de tráfego da BR-364/163/MT Sub-trecho São Vicente/Cuiabá; (b) limites de cargas legais sem tolerância permitidas pelo CONTRAN; (c) limites de cargas legais com tolerância (5% acrescidos no peso bruto total) permitidas pelo CONTRAN. Quanto ao cálculo do fator de equivalência de carga, o mesmo foi realizado por dois métodos distintos: (a) AASHTO e (b) do USACE. Para os fatores de equivalência de carga foi possível observar que, os FEC calculados pelo método do USACE foram superiores ao obtidos pelo método da AASHTO. Para os dois métodos os maiores valores de FECs encontrados foram para situação “com tolerância” (5% acrescidos de carga no peso bruto final), porém, para o método USACE os valores de FEC encontrados com os dados reais (pesagem) foram intermediários, ou seja, foram menores que os encontrados para a situação “com tolerância” e superiores a situação “sem tolerância”. O mesmo não aconteceu para os valores calculados pelo método da AASHTO, visto que os valores de FEC referentes à pesagem foram os menores das três situações estudadas. Notou-se a mesma tendência, com já esperado, para os valores de fator de veículos para as situações analisadas. Cabe destacar, que mesmo com o excesso de carga observado na maioria dos veículos, 69,23%, não houve uma diferença significativa nas espessuras das camadas dimensionadas, nas situações propostas, para o trecho em estudo. A maior diferença foi encontrada na camada de subbase, quando considerado os dois diferentes métodos utilizados para o calculo do fator de equivalência de carga: AASHTO e USACE. Utilizando os fatores do método da USACE apresentou camadas mais delgadas de subbase, o que pode ser justificado pelo fato de ser um método criado, inicialmente, para dimensionamento de aeroportos. De maneira geral, pode-se dizer que a tolerância estabelecida pelo CONTRAN (5% acrescido no peso bruto total) foi satisfatória para o dimensionamento do pavimento quando comparada a situação real do trecho estudado.



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