pedro miguel baptista maia -...

novembro de 2013

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Pedro Miguel Baptista Maia

Avaliação Estrutural de Pavimentos Rodoviários após Instalação de Infraestruturas

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Dissertação de Mestrado Mestrado em Engenharia Urbana – Perfil de Infraestruturas Viárias

Trabalho realizado sob a orientação do Doutor Hugo Manuel Ribeiro Dias da Silvae do Doutor Joel Ricardo Martins de Oliveira

novembro de 2013

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Pedro Miguel Baptista Maia



iii

AGRADECIMENTOS

Os meus mais sinceros agradecimentos vão para diversas pessoas e instituições, pois o seu

contributo traduziu-se em apoio, incentivo e persistência que ajudaram na elaboração deste

trabalho.

Quero agora registar o meu profundo reconhecimento e gratidão:

Ao meu orientador, Professor Doutor Hugo Silva, e ao coorientador, Professor Doutor

Joel Oliveira, Professores Auxiliares da Universidade do Minho, pela excelente

orientação e empenho que sempre demonstraram ao longo da realização desta

dissertação, pelo incentivo incansável, pelas valiosas sugestões, por toda a motivação

que me incutiram, pela leitura crítica do original e sobretudo pela ininterrupta

disponibilidade demonstrada.

Ao Técnico do Laboratório de Engenharia Civil, Engenheiro Carlos Palha, por todo o

apoio e disponibilidade prestados na realização dos ensaios de campo.

Ao Chefe de Departamento de Obras Publicas da Camara Municipal de Fafe,

Engenheiro Jorge Teixeira, por me permitir o acompanhamento de ambas as obras

caracterizadas na dissertação.

À Fiscal de obra, Engenheira Maria, e ao Fiscal de obra, Pires, por toda a simpatia e

apoio demonstrado durante a realização das obras em estudo.

A todos os meus amigos pelo apoio, preocupação e interesse condensada na pergunta:

“Então, quando acabas o mestrado?”.

A todos vocês, um muito obrigado!

Finalmente, de modo especial, quero agradecer à minha família, em especial aos pais, irmão e

namorada – Jorge, Ana, Jorge e Helena – pela compreensão, apoio incondicional, incentivo,

motivação, amor e carinho imprescindíveis para a realização deste trabalho.


v

RESUMO

As vias rodoviárias assumem nos dias de hoje extrema importância no desenvolvimento

económico e social de qualquer país. Nesse sentido é desejável que a sua qualidade estrutural

e funcional se mantenha pelo maior período de tempo possível, aumentando o limite da sua

vida útil. Contudo, a repavimentação de vias decorrentes de obras de instalação de

infraestruturas sob pavimentos de vias urbanas põe em causa a sua qualidade, originando

diversas patologias que estão diretamente ligadas à má execução dos trabalhos, com prejuízo

dos utentes uma vez que geram desconforto e insegurança nas suas deslocações diárias.

Este trabalho tem o intuito de verificar se as práticas operacionais de campo respeitam as boas

normas de construção vigentes nas legislações municipais e acima de tudo pretende dar início

a um estudo que permita aos municípios garantir a qualidade de execução nas suas obras de

repavimentação após instalação de infraestruturas em estradas através de ensaios de

capacidade de carga efetuados antes e após conclusão da obra. Com este tipo de metodologia

de controlo de qualidade, para além do apoio que se pode prestar à fiscalização, pode

garantir-se uma adequada capacidade de carga à intervenção no pavimento assegurando assim

a qualidade estrutural e, por sua vez, a qualidade funcional do pavimento, proporcionando

maior conforto aos utilizadores das vias e um maior período de vida útil ao pavimento.

O trabalho consistiu inicialmente na realização duma pesquisa bibliográfica sobre as diversas

metodologias construtivas possíveis para a execução de obras de pavimentação após

instalação de infraestruturas, tão comuns em meio urbano. Essa fase abrange variadíssimos

temas como solos, compactação, metodologias de execução nacionais e internacionais,

técnicas de controlo de qualidade e possíveis patologias futuras neste tipo de construções. Em

seguida são apresentados dois casos de estudo onde se descrevem as metodologias utilizadas

na reabilitação dos pavimentos e posterior análise das repercussões que cada tipo de

metodologia construtiva teve ao nível da capacidade de carga no pavimento.

Como base na análise desses trechos em estudo foi possível concluir que o comportamento

estrutural de um pavimento após a instalação de infraestruturas está intrinsecamente ligado à

metodologia construtiva utilizada. Para além disso, e ao contrário do senso comum, também

se comprovou ser possível obter uma capacidade de carga do pavimento satisfatória através

do aumento das espessuras das suas camadas estruturais, mesmo quando não se controla o

cumprimento integral das regras de construção e compactação. Assim, independentemente da

metodologia construtiva ser a mais adequada ou não para o efeito, através do controlo de

qualidade realizado por ensaios estruturais não destrutivos FWD, como se propôs neste

trabalho, será sempre possível avaliar e garantir a qualidade estrutural exigida ao pavimento.

PALAVRAS-CHAVE: Pavimentação após instalação de infraestruturas, Repavimentação,

Metodologias construtivas, Capacidade de carga, Qualidade

estrutural.


vi

ABSTRACT

The roads are nowadays extremely important in the economic and social development of any

country. Thus, it is desirable that the structural and functional quality remains for the longest

possible period of time, increasing the limit of its useful life. However, repaving roads due to

the installation of facilities under urban road pavements reduces their quality, leading to

several pathologies that are directly linked to the bad execution of the work, with detrimental

consequences for users, namely the reduction of comfort and safety in their daily travel.

This work aims to verify if the field operating practices follow good construction standards

prevailing in municipal laws and, above all, aims to initiate a study to enable municipalities to

ensure the quality of execution in his repaving works after installation of facilities in roads,

through carrying out loading capacity tests before and after completion of the construction.

With this type of methodology for quality control, in addition to the support it can provide to

the supervision teams, it can also ensure adequate capacity for intervention work performed in

the pavement, thereby ensuring the structural quality and, in turn, the functional quality of the

pavement, providing more comfort for users of the road network and a longer period of life to

the pavement.

The work originally consisted in carrying out a bibliographic research on various construction

methods that can be performed for paving after installation of facilities in roads, so common

in urban areas. That phase covers many different topics such as soils, compaction, and

construction methods at national and international level, quality control techniques and

possible future pathologies in such constructions. Then, two case studies are presented that

describe the methods used in the rehabilitation of pavements and subsequent analysis of the

impact that each type of construction method had in terms of the pavement loading capacity.

Based on the analysis of these road trials under study it was concluded that the structural

behaviour of a pavement after installation of facilities in roads is intrinsically linked with the

construction method used. Furthermore, and contrary to the common sense, it was also proved

that it may be possible to obtain a satisfactory loading capacity of the pavement by increasing

the thickness of its structural layers, even when the compliance of building or compaction

regulations are not fully controlled. Thus, regardless of the construction method used can be

(or not) the most appropriate for the purposed work, through the use of quality control

non-destructive structural tests performed with FWD, as proposed in this work, it will always

be possible to assess and ensure the structural quality required for the pavement.

KEYWORDS: Paving after installation of facilities, Repaving, Construction

methodologies, Loading capacity, Structural quality.


vii

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 1

1.1. Enquadramento ................................................................................................................... 1

1.2. Objetivos.............................................................................................................................. 2

1.3. Organização da dissertação ................................................................................................ 2

2. ESTADO DA ARTE ................................................................................................................ 5

2.1. Classificação de solos para aterros .................................................................................... 5

2.1.1. Introdução .................................................................................................................... 5

2.1.2. Classificação de solos Americana (ASTM e AASHTO) ................................................ 5

2.1.3. Classificação de solos Francesa (LCPC/SETRA) .......................................................... 7

2.1.4. Classificação de solos em Portugal .............................................................................. 13

2.2. Compactação de solos....................................................................................................... 17

2.2.1. Introdução .................................................................................................................. 17

2.2.2. Conceitos fundamentais .............................................................................................. 17

2.2.3. Principais fatores que influenciam o processo de compactação .................................... 18

2.2.4. Ensaio de compactação ............................................................................................... 20

2.2.5. Equipamentos de compactação .................................................................................... 21

2.2.6. Classificação LCPC/SETRA dos equipamentos de compactação ................................. 24

2.3. Metodologias adotadas na pavimentação após instalação de infraestruturas ................ 28

2.3.1. Introdução .................................................................................................................. 28

2.3.2. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em Portugal .................................... 29

2.3.3. Metodologias adotadas na pavimentação de valas nos Estados Unidos da América ...... 32

2.3.4. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em França LCPC/SETRA ............... 33

2.4. Outros casos de estudo relativos à instalação de infraestruturas ................................... 37

2.4.1. Perda de vida útil do pavimento após abertura de vala para instalação de

infraestruturas ............................................................................................................. 37

2.4.2. Reforço de zonas intervencionadas com recurso a geogrelhas ...................................... 39

2.4.3. Perfurações horizontais sem abertura de vala (trenchless)............................................ 42

2.5. Controlo da qualidade de compactação em obra e patologias associadas ..................... 44

2.5.1. Introdução .................................................................................................................. 44

2.5.2. Métodos expeditos de determinação do teor em água .................................................. 44

2.5.3. Métodos expeditos de determinação do peso volúmico seco ........................................ 45

2.5.4. Métodos de controlo de compactação em obra LCPC/SETRA ..................................... 46

2.5.5. Patologias associadas a obras de pavimentação após abertura de valas......................... 47


viii

3. DESCRIÇÃO DOS TRECHOS EM ESTUDO, SUA REABILITAÇÃO E

MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS ............................................................................53

3.1. Introdução ...........................................................................................................................53

3.2. Localização dos trechos em estudo...................................................................................53

3.2.1. Trecho em calçada de cubos de granito ....................................................................... 53

3.2.2. Trecho em material betuminoso .................................................................................. 54

3.3. Reabilitação do pavimento nos trechos estudados ...........................................................55

3.3.1. Reabilitação do trecho em calçada de cubos de granito ................................................ 56

3.3.2. Reabilitação do trecho em material betuminoso........................................................... 65

3.4. Métodos de ensaio utilizados para caracterização dos pavimentos ................................78

3.4.1. Caracterização estrutural (FWD) ................................................................................. 78

3.4.2. Ensaios realizados no trecho em calçada de cubos de granito ...................................... 80

3.4.3. Ensaios realizados no trecho em material betuminoso ................................................. 81

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ..............................................................83

4.1. Introdução ...........................................................................................................................83

4.2. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em calçada de cubos de

granito .................................................................................................................................83

4.2.1. Descrição inicial ......................................................................................................... 83

4.2.2. Avaliação da capacidade de carga no sentido Norte/Sul............................................... 84

4.2.3. Avaliação da capacidade de carga no sentido Sul/Norte............................................... 87

4.2.4. Análise generalizada da capacidade de carga do trecho ............................................... 88

4.3. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em material betuminoso ...............91

4.3.1. Comparação da capacidade de carga entre zonas com e sem intervenções

anteriores (antes da nova instalação) ........................................................................... 91

4.3.2. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados antes e após a instalação

de novas infraestruturas .............................................................................................. 95

4.3.3. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados diretamente sobre a vala

após a instalação de novas infraestruturas.................................................................. 100

4.3.4. Variação da capacidade de carga ao longo do perfil transversal da estrada antes e

após intervenção ....................................................................................................... 103

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................................. 107

5.1. Conclusões ...................................................................................................................... 107

5.2. Trabalhos futuros ............................................................................................................ 109

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 111


ix

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Fluxogramas para a classificação AASHTO de solos (Machado, 2002) .................. 8

Figura 2 – Classificação de solos com dimensão máxima inferior ou igual a 50 mm

(LCPC/SETRA) (SETRA/LCPC, 2000) .................................................................. 11

Figura 3 – Classificação de solos com dimensão máxima superior a 50 mm

(LCPC/SETRA) (SETRA/LCPC, 2000) .................................................................. 11

Figura 4 – Curva de compactação de um solo (Santos, 2008) ................................................... 18

Figura 5 – Variação das curvas de compactação de solos do ensaio Proctor normal para

diferentes tipos de solos (Zica, 2010) ....................................................................... 19

Figura 6 – Consequências de uma compactação deficiente (Multiquip.Basic, 2004) .............. 22

Figura 7 – Placa vibratória usada na compactação de solos e misturas betuminosas

(Bomag, 2013) ........................................................................................................... 22

Figura 8 – Placa reversível usada para compactação (Bomag, 2013)........................................ 23

Figura 9 – Compactador vibratório duplo (Bomag, 2013) ......................................................... 23

Figura 10 – Compactação de solos com “saltitão” (Bomag, 2013) ........................................... 24

Figura 11 – Compactador vibratório tandem (Bomag, 2013) .................................................... 25

Figura 12 – Exemplo de determinação do coeficiente K2 .......................................................... 28

Figura 13 – Assentamento de tubagem em vala com nível freático abaixo do leito da

vala de acordo com a recomendação da empresa “Águas do Sado” (Águas

do Sado, s. d.)............................................................................................................. 30

Figura 14 – Cuidados a ter na compactação de solos no interior de valas de acordo com

a Fersil (Fersil, 2007) ................................................................................................ 31

Figura 15 – Reabilitação de pavimentos em betão betuminoso sobre base flexível após

instalação de infraestruturas (DPWT, 2003) ............................................................ 32

Figura 16 – Variação da massa volúmica seca sobre a altura da camada compactada

(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 34

Figura 17 – Definição da distância mínima a respeitar entre o compactador e a conduta

(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 35

Figura 18 – Caso tipo relativo a enchimento e reabilitação de valas sob pavimentos

(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 37

Figura 19 – Introdução da parte ativa do compactador em valas mais estreitas

(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 37

Figura 20 – Fendilhamento tipo pele de crocodilo após instalação de infraestruturas (Lee

e Lauter, 1999) ........................................................................................................... 38


x

Figura 21 – Perfil típico com valores da deflexão máxima na zona de influência das

valas (Lee e Lauter, 1999) .........................................................................................39

Figura 22 – Saturação do solo depois de colocada a primeira camada na vala (Kazemian

et al., 2010) .................................................................................................................40

Figura 23 – Estrutura de reabilitação do pavimento na zona da vala e localização da

geogrelha (Kazemian et al., 2010) ............................................................................40

Figura 24 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1100 (Kazemian

et al., 2010) .................................................................................................................41

Figura 25 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1500 (Kazemian

et al., 2010) .................................................................................................................41

Figura 26 – Pavimento reabilitado na zona da vala sem reforço (Kazemian et al., 2010) ........41

Figura 27 – Perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto

(Hidrossolo, 2006) ......................................................................................................43

Figura 28 – Equipamento de radiodeteção Subsite 750 Tracker (Sondagens Oeste, 2013) ......43

Figura 29 – Pormenor da colocação da tubagem (Sondagens Oeste, 2013) ..............................44

Figura 30 – Aparelho gamadensímetro (Tecnilab, 2013) ............................................................45

Figura 31 – Penetrómetro e exemplo de penetrograma obtido nesse equipamento

(Sedidrill, 2009; SETRA/LCPC, 1994) ....................................................................47

Figura 32 – Equipamento de controlo de compactação Dynaplaque (Lehmann + partner,

2013)............................................................................................................................47

Figura 33 – Deterioração das áreas do pavimento próximo à vala (Stuchi, 2005) ....................50

Figura 34 – Fendas longitudinais com o pavimento existente (Azambuja, 2009) .....................50

Figura 35 – Rotura do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) ...................................................50

Figura 36 – Fendilhamento por fadiga (Azambuja, 2009) ..........................................................50

Figura 37 – Assentamento do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005).......................................51

Figura 38 – Assentamento da repavimentação (Azambuja, 2009) .............................................51

Figura 39 – Elevação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) ...............................................51

Figura 40 – Elevação da repavimentação (Azambuja, 2009) ......................................................51

Figura 41 – Desagregação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005) .......................................52

Figura 42 – Desagregação da repavimentação (Azambuja, 2009)..............................................52

Figura 43 – Caixas de visita com desnivelamento abaixo e acima do pavimento

existente (Azambuja, 2009) .......................................................................................52

Figura 44 – Localização do trecho em calçada de cubos de granito ...........................................54

Figura 45 – Revestimento em calçada de cubos de granito.........................................................54

Figura 46 – Localização do trecho em material betuminoso.......................................................55

Figura 47 – Revestimento em material betuminoso ....................................................................55


xi

Figura 48 – Abertura de vala para remoção das infraestruturas existentes ............................... 56

Figura 49 – Assentamento da tubagem em pó de pedra ............................................................. 57

Figura 50 – Fundo das valas rochoso ........................................................................................... 58

Figura 51 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis ................................. 58

Figura 52 – Compactação manual das laterais da tubagem ........................................................ 59

Figura 53 – Compactação da primeira camada de aterro............................................................ 59

Figura 54 – Colocação da fita sinalizadora ................................................................................. 60

Figura 55 – Aterro da segunda camada de solo........................................................................... 60

Figura 56 – Restos de canalização antiga colocados junto com o aterro ................................... 61

Figura 57 – Águas provenientes das tubagens antigas................................................................ 61

Figura 58 – Colocação da parte superior do aterro ..................................................................... 62

Figura 59 – Fecho total de vala para acesso a utentes ................................................................ 63

Figura 60 – Camada de brita no topo da vala .............................................................................. 63

Figura 61 – Assentamento de calçada de cubos em pé de pedra................................................ 64

Figura 62 – Estado final do pavimento após compactação......................................................... 64

Figura 63 – Marcação e corte da camada de desgaste betuminosa ............................................ 65

Figura 64 – Abertura de vala para colocação de infraestruturas ................................................ 66

Figura 65 – Limpeza do fundo da vala e assentamento da tubagem no próprio solo ............... 67

Figura 66 – Aterro com recurso à escavadora ............................................................................. 67

Figura 67 – Aterro da primeira camada diretamente do veículo de transporte ......................... 68

Figura 68 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis ................................. 68

Figura 69 – Compactação da primeira camada de aterro............................................................ 69

Figura 70 – Colocação da fita sinalizadora ................................................................................. 69

Figura 71 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso ao “saltitão” ................. 70

Figura 72 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso à escavadora ................ 71

Figura 73 – Colocação de “tout-venant” no topo da vala ........................................................... 71

Figura 74 – Compactação do “tout-venant” com recurso ao veículo de transporte de

materiais ..................................................................................................................... 72

Figura 75 – Aspeto final da obra antes da colocação da camada de desgaste betuminosa

final ............................................................................................................................. 72

Figura 76 – Deterioração das áreas do pavimento junto à vala .................................................. 73

Figura 77 – Abertura de caixa para reposição do pavimento ..................................................... 74

Figura 78 – Compactação do topo da “caixa” do pavimento com placa reversível .................. 74

Figura 79 – Corte das imperfeições no pavimento...................................................................... 75

Figura 80 – Impregnação de ligante betuminoso ........................................................................ 76


xii

Figura 81 – Colocação do betão betuminoso na parte dianteira da vala ....................................76

Figura 82 – Colocação do betão betuminoso na vala com recurso à mini-pá carregadora .......77

Figura 83 – Compactação do betão betuminoso com compactador tandem ..............................77

Figura 84 – Deflectómetro de Impacto (FWD) da Universidade do Minho ..............................79

Figura 85 – Ensaios realizados em ambos os sentidos no rodado esquerdo ..............................81

Figura 86 – Ensaios realizados em ambos os sentidos ................................................................82

Figura 87 – Localização dos pontos de ensaio no trecho em calçada de cubos .........................84

Figura 88 – Localização dos pontos de ensaio em cada sentido .................................................84

Figura 89 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Norte/Sul)..............86

Figura 90 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)..............88

Figura 91 – Valores médios das deflexões máximas antes e após intervenção em ambos

os sentidos ...................................................................................................................89

Figura 92 – Deflexões máximas após intervenção no pavimento em ambos os sentidos .........89

Figura 93 – Redes de saneamento e pluviais instaladas a diferentes cotas e com

diferentes materiais.....................................................................................................90

Figura 94 – Deflexões médias em todos os geofones (bacias de deflexão) antes e após

sofrer intervenção em ambos os sentidos ..................................................................90

Figura 95 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise de vários objetivos ........91

Figura 96 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº1 ..............91

Figura 97 – Localização dos pontos de ensaio em ambos os sentidos (Norte/Sul e

Sul/Norte) ....................................................................................................................92

Figura 98 – Deflexões máximas antes da intervenção em ambos os sentidos ...........................93

Figura 99 – Ensaio realizado num ponto singular em cima de vala transversal antiga .............94

Figura 100 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº2 ............95

Figura 101 – Deflexões máximas em ambos os sentidos após a nova intervenção no

pavimento ....................................................................................................................97

Figura 102 – Média das deflexões máximas antes e após sofrer intervenção em ambos

os sentidos ...................................................................................................................97

Figura 103 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido

Norte/Sul .....................................................................................................................98

Figura 104 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido

Sul/Norte .....................................................................................................................98

Figura 105 – Ensaio realizado sobre vala transversal antiga antes da intervenção no

pavimento ....................................................................................................................99

Figura 106 – Proximidade da nova vala em relação ao centro da via no sentido

Sul/Norte .................................................................................................................. 100


xiii

Figura 107 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº3 ......... 100

Figura 108 – Deflexões máximas sobre a vala e antes de sofrer intervenção (Sentido

Sul/Norte) ................................................................................................................. 101

Figura 109 – Bacias de deflexão médias dos ensaios realizados sobre a vala em

comparação com os ensaios realizados antes da nova intervenção (sentido

Sul/Norte) ................................................................................................................. 102

Figura 110 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº4 ......... 103

Figura 111 – Deflexões máximas medidas ao longo dum perfil transversal único antes e

após intervenção no pavimento .............................................................................. 104

Figura 112 – Deflexões transversais após intervenção no pavimento ..................................... 105


xv

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 – Adaptação da classificação unificada de solos (ASTM D 2487-85)

(Fernandes, 1994) ........................................................................................................ 6

Tabela 2 – Estados hídricos segundo a classificação de solos LCPC/SETRA ......................... 10

Tabela 3 – Classificação dos solos finos da classe A (LCPC/SETRA, 2000) .......................... 12

Tabela 4 – Condições a serem impostas para utilização de solos em aterro

(SETRA/LCPC, 2000) .............................................................................................. 13

Tabela 5 – Condições de utilização em aterro dos solos da subclasse A2h

(SETRA/LCPC, 2000) .............................................................................................. 14

Tabela 6 – Classificação e condições de utilização de solos segundo o caderno de

encargos EP (CE EP, 2009) ...................................................................................... 16

Tabela 7 – Classificação de solos do caderno de encargos BRISA (Ribeiro, 2008) ................ 16

Tabela 8 – Características dos ensaios Proctor normal e modificado (LNEC-E197, 1966) .... 21

Tabela 9 – Classificação LCPC/SETRA dos compactadores vibratórios (SETRA/LCPC,

1994) ........................................................................................................................... 25

Tabela 10 – Classificação LCPC/SETRA das placas vibratórias (SETRA/LCPC, 1994) ....... 25

Tabela 11 – Classificação LCPC/SETRA dos “saltitões” (SETRA/LCPC, 1994) ................... 26

Tabela 12 – Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de

densificação q3) (SETRA/LCPC, 1994) .................................................................. 27

Tabela 13 – Diferentes metodologias utilizadas em trabalhos de reabilitação de

pavimentos após abertura de valas (Boletim Municipal, 2005, 2007 e 2011;

RIVP-A, s.d.; RIVP-VNG, s.d.) ............................................................................... 30

Tabela 14 – Definição dos objetivos de densificação para o enchimento de valas

(SETRA/LCPC, 1994) .............................................................................................. 34

Tabela 15 – Distância mínima a respeitar entre a canalização e a parte ativa do

compactador (SETRA/LCPC, 1994) ........................................................................ 35

Tabela 16 – Classe e espessura dos materiais na zona q3 (SETRA/LCPC, 1994) ................... 35

Tabela 17 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação

(Branco et al., 2008) .................................................................................................. 49

Tabela 18 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul .......................... 85

Tabela 19 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul ............................. 85

Tabela 20 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte .......................... 87

Tabela 21 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte ............................. 87

Tabela 22 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul (já

anteriormente intervencionado) ................................................................................ 92


xvi

Tabela 23 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte ...........................93

Tabela 24 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados em cima da vala

antiga já existente (sentido Norte/Sul) ......................................................................94

Tabela 25 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados fora da área da vala

antiga já existente (sentido Norte/Sul) ......................................................................95

Tabela 26 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul ..............................96

Tabela 27 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte ..............................96

Tabela 28 – Deflexões registadas em ensaios realizados diretamente sobre a nova vala ...... 101

Tabela 29 – Deflexões transversais antes da intervenção......................................................... 104

Tabela 30 – Deflexões transversais após intervenção .............................................................. 104


1

1. INTRODUÇÃO

1.1. Enquadramento

A pavimentação rodoviária assume nos dias de hoje um papel de extrema importância na vida

de qualquer cidadão na medida em que proporciona uma qualidade de circulação que se

traduz em conforto e segurança para os utentes da via. A pavimentação rodoviária deve então

ser dimensionada tendo em conta as condições climáticas e as ações de tráfego esperadas para

o efeito, para aumentar a durabilidade do pavimento.

Assim, a um pavimento devem exigir-se dois tipos de qualidades: a qualidade funcional e a

qualidade estrutural. A primeira relacionada com as exigências dos utentes – conforto e

segurança de circulação – e a segunda relacionada com a capacidade do pavimento para

suportar as cargas dos veículos sem sofrer alterações para além de determinados valores

limite, os quais colocariam em causa a garantia da qualidade funcional, aquela que é captada

pelos utentes rodoviários (Branco et al., 2008). Uma execução de pavimentos com boa

qualidade não só garante os parâmetros assinalados, como retarda ações de conservação no

pavimento e até no próprio veículo.

Contudo, e entrando um pouco mais na temática do trabalho, as obras de reabilitação dos

pavimentos em vias urbanas após a abertura de valas para instalação de infraestruturas não

são, habitualmente, executadas de forma a respeitar qualquer tipo de norma, caderno de

encargos, ou regulamentação para o efeito. Este tipo de obras, hoje em dia, são indispensáveis

para o normal funcionamento de qualquer cidade, e normalmente só são executadas (muitas

vezes de forma deficiente) após a execução da pavimentação, provocando desta forma uma

diminuição considerável tanto na qualidade funcional, como na qualidade estrutural do

pavimento. Uma deficiente execução neste tipo de obras irá ter consequências não só na zona

intervencionada mas também no resto do pavimento, muitas vezes devido à descompressão

causada por um menor nível de compactação dos solos após abertura das valas neste tipo de

obras de infraestruturas, causando desconforto, insegurança e até diminuição da própria

capacidade estrutural.

A experiência diz que quando estes trabalhos são executados sem atender a materiais e

processos adequados, a plataforma dos pavimentos à superfície sofrem deformações e

abatimentos, designadamente em zonas de circulação viária e pedonal, das quais podem

resultar para quem circula e para os organismos competentes elevados custos de

conservação/exploração. Podem ainda em alguns casos causar danos nas infraestruturas

instaladas, especialmente redes de drenagem, abastecimento de água e gás, dos quais

resultam, habitualmente, prejuízos para particulares, empresas públicas e privadas.


2

Assim, a pavimentação após instalação de infraestruturas deve respeitar determinados

critérios relacionados com os materiais ou com os processos construtivos, como o tipo de

solo, equipamentos de compactação a utilizar, controlo do teor em água, tipo de materiais a

utilizar nas camadas e respetivas espessuras, entre outros. O controlo da qualidade estrutural

dos pavimentos construídos após instalação de infraestruturas é assim fundamental para se

garantir condições de circulação adequadas em diversas vias urbanas que têm sido

intervencionadas nos últimos anos para garantir melhor qualidade de circulação às

populações. Compreende-se desta forma a pertinência e atualidade deste trabalho.

1.2. Objetivos

O objetivo deste trabalho passa por reunir um conjunto de informação construtiva sobre

técnicas de pavimentação após instalação de infraestruturas através de uma intensa pesquisa

bibliográfica, assim como analisar através de estudos de campo quais as metodologias

construtivas utlizadas e qual a repercussão que as mesmas irão proporcionar ao nível da

capacidade de carga na zona intervencionada.

Para além disso, pretende-se também perceber até que ponto os ensaios de capacidade de

carga podem ser utilizados no controlo de qualidade deste tipo de intervenções, uma vez que

os mesmos se traduziriam numa ferramenta útil para apoio à fiscalização para um controlo

mais apertado em obras consideradas “não visíveis”. Sobretudo, este tipo de ensaios

tornar-se-iam numa ferramenta de grande interesse para os organismos municipais, dando um

contributo para a melhoria da regulamentação já implementada, prolongando deste modo o

tempo da primeira intervenção para reparações e, consequentemente, aumentando a vida útil

dos pavimentos onde se efetuem este tipo de instalações.

1.3. Organização da dissertação

Esta dissertação encontra-se dividida em cinco capítulos e vários subcapítulos, sendo que

neste primeiro capítulo faz-se o enquadramento e definem-se os objetivos pretendidos, além

de se apresentar de forma resumida o conteúdo do documento.

No capítulo 2, mais extenso, é feita uma análise bibliográfica do tema em estudo, com

informação sobre os materiais, métodos construtivos e principais degradações associadas a

este tipo de obras de instalação de infraestruturas em valas abertas em vias rodoviárias. Essa

informação apresenta-se dividida em vários subcapítulos, tais como:

As principais classificações de solos em material de aterro a nível nacional e

internacional, uma vez que existe uma enorme diferença de comportamento

apresentada pelos diversos solos quando sujeitos às mais variadas solicitações

previstas para diferentes tipos de obras no ramo da engenharia civil.


3

A importância da compactação do solo para um adequado desempenho funcional e

estrutural de um pavimento, principalmente no que diz respeito a obras de

infraestruturas e todas as especificidades que a compõem, assim como o tipo de

equipamentos mais adequados para a realização desses trabalhos.

As metodologias construtivas utilizadas, no que se refere a obras de pavimentação

após instalação de infraestruturas, tanto a nível nacional como internacional, uma vez

que este tipo de trabalhos ocorre em circunstâncias especiais, pois as secções das valas

normalmente não permitem a utilização dos meios e metodologias usualmente

empregue nos trabalhos de compactação de aterros mais corrente.

Uma síntese das técnicas de controlo utilizadas ao nível da compactação no que se

refere a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas assim como das

patologias associadas à falta de controlo de qualidade em obra. Nesse sentido serão

abordados alguns dos ensaios que podem ser efetuados para controlo da compactação

uma vez que grande parte das patologias que surgem após conclusão deste tipo de

obras deriva de problemas estruturais ligados à deficiente compactação.

No capítulo 3 é apresentado todo o trabalho de campo efetuado, desde a descrição dos trechos

estuados e das metodologias utilizadas nas obras em estudo para reabilitação do pavimento, à

descrição do método de ensaio utilizado ao nível da caracterização estrutural do pavimento,

assim como aos objetivos pretendidos com esses mesmos ensaios para cada trecho analisado.

No capítulo 4 são apresentados os resultados e a discussão dos mesmos relativos aos ensaios

realizados em ambas as obras, trecho em calçada de cubos e trecho em betuminoso, com base

nos ensaios de carga efetuados por um equipamento de ensaio não destrutivo, disponível no

Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho, fundamental para análise do

comportamento dos pavimentos, o defletómetro de Impacto (FWD).

Por último, no capítulo 5 é apresentada a conclusão de todo o trabalho que originou esta

Dissertação.


5

2. ESTADO DA ARTE

2.1. Classificação de solos para aterros

2.1.1. Introdução

O solo é composto por grãos de materiais de diversos tamanhos e formas, eventualmente com

material orgânico, água e gases (TAI, 1978). A palavra solo pode ter variadíssimos

significados dentro das diferentes classes profissionais relacionadas com este material. O

vocabulário de Estradas e Aeródromos (LNEC) define solo como o “conjunto natural de

partículas minerais que podem ser separadas por agitação na água; os vazios entre as

partículas contêm água e ar, separada ou conjuntamente” (Fernandes, 1994).

Em seguida serão apresentadas as principais classificações de solos utilizadas a nível nacional

e internacional, uma vez que no ramo da Engenharia Civil existe uma enorme diferença de

comportamento dos diversos tipos de solos quando sujeitos às mais variadas solicitações.

A adequabilidade dos vários sistemas de classificação de solos continua a ser discutida, visto

que alguns solos apresentam uma certa dificuldade na sua classificação. Ou seja, pode ocorrer

que solos com índices próximos dos limites se classifiquem em grupos distintos, embora

possam ter comportamentos mais semelhantes do que de outros solos de um mesmo grupo de

classificação (Sória, 1985).

No entanto, quando se estuda um tipo de solo, este deve ser entendido por todos, ou seja, é

necessário que exista um sistema de classificação de solos. De facto, a classificação deve

permitir que, através da classe do solo, o Engenheiro possa correlacionar o comportamento do

material em questão com o de outros solos já conhecidos podendo, desta maneira, prever o

comportamento do solo na obra (Sória, 1985).

Assim, na construção de um determinado aterro podem ser utilizados os melhores meios de

produção e mão-de-obra altamente qualificada, mas se o material de aterro não for bem

caracterizado e não existir nenhuma preocupação com o estado hídrico do mesmo, haverá

uma grande probabilidade de ocorrência de patologias posteriores à construção como é o caso

dos assentamentos dos pavimentos, nomeadamente após instalação de infraestruturas.

2.1.2. Classificação de solos Americana (ASTM e AASHTO)

Um dos sistemas de classificação de solos mais comum foi estabelecido nos Estados Unidos

da América e é chamado de Sistema de Classificação Unificada de Solos (USCS). Este

sistema está dividido em quinze grupos identificados por nome e símbolos das letras. Este

sistema de classificação, fundamentado na determinação de parâmetros relacionados com a

granulometria e limites de Atterberg, foi elaborado inicialmente pelo Professor Casagrande,


6

em 1947. Este sistema de classificação (Tabela 1) destina-se a orientar a utilização dos solos

como materiais de aterro (em estradas, aeródromos, barragens de terra, entre outros), e

divide-se inicialmente em 4 grandes grupos: (1) Solos grossos (cascalho e areia); (2) Solos

finos (silte e argila); (3) Solos orgânicos; e (4) Turfa (Fernandes, 1994).

Tabela 1 – Adaptação da classificação unificada de solos (ASTM D 2487-85) (Fernandes, 1994)

Critérios para designação dos símbolos e nome dos grupos utilizando

ensaios de laboratório

Classificação do solo

Símbolo do

grupo Nome do grupo

So

los

Gro

sso

s %

ret

ida

no

#2

00

>5

0%

Cascalho

% cascalho

superior a %

areia

%finos<5 Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 GW Cascalho bem graduado

Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] GP Cascalho mal graduado

5≤%finos≤12

Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e

finos ML ou MH GW–GM

Cascalho bem graduado

com silte

Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e

finos CL ou CH ou CL-ML GW–GC

Cascalho bem graduado com argila ou argila siltosa

Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] e

finos ML ou MH GP–GM

Cascalho mal graduado

com silte


finos CL, CH ou CL-ML GP–GC

Cascalho mal graduado

com argila ou argila siltosa

finos ML ou MH GM Cascalho siltoso

%finos>12 finos CL ou CH GC Cascalho argiloso

finos CL-ML GC–GM Cascalho argilo-siltoso

Areia

% areia inferior ou igual à %

cascalho

%finos<5 Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 SW Areia bem graduada

Cu≤4 e/ou [Cc<1 ou Cc>3] SP Areia mal graduada

5≤%finos≤12

Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e finos ML ou MH

SW–SM Areia bem graduada com silte

Cu>4 e 1≤Cc≤ 3 e

finos CL ou CH ou CL-ML SW–SC

Areia bem graduada com

argila ou com argila siltosa

Cu≤4 e/ou (Cc<1 ou Cc>3) e

finos ML ou MH SP–SM

Areia mal graduada com

silte


finos CL ou CH ou CL-ML SP–SC

Areia mal graduada com

argila ou argila siltosa

finos CL ou CH SC Areia argilosa

%finos>12 finos ML ou MH SM Areia siltosa

finos CL-ML SC - SM Areia argilo-siltosa

Solo

s F

inos

% r

etid

a n

o #

200

≤50

%

Inorgânicos

superior ou

igual a 0,75

Siltes e Argilas wL<50%

IP>7 e situa-se na linha A ou

acima CL Argila magra

4≤IP≤ 7 e situa-se na linha A

ou acima CL - ML Argila siltosa

IP<4 ou situa-se abaixo da

linha A ML Silte

Siltes e Argilas wL≥50%

IP>7 e situa-se na linha A ou

acima CH Argila gorda

4≤IP≤ 7 e situa-se na linha A

ou acima CH–MH Argila gorda siltosa

IP<4 ou situa-se abaixo da

linha A MH Silte elástico

Orgânicos

inferior a 0,75

Siltes e Argilas wL<50%

OL Silte orgânico

Siltes e Argilas wL≥50%

OH Argila orgânica

Solos

altamente

orgânicos

Principalmente matéria orgânica: cor

escura e odor orgânico Pt Turfa


7

Já o sistema de classificação AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials), desenvolvido nos Estados Unidos da América, destina-se mais

especificamente à construção de estradas (CP, 2007). Entre 1927 e 1929 foi desenvolvida a

classificação do United States Bureau of Public Road (PR-29) a partir de estudos realizados

para uso de solos na construção de rodovias secundárias. Durante vários anos o sistema sofreu

várias atualizações, mas é em 1942 que ganha forma o sistema atual de classificação de solos

para utilização em estradas da AASHTO (Krebs et al., 1971).

O sistema de classificação AASHTO não classifica os solos por tipo, mas simplesmente os

divide em sete grupos principais que se estendem de A-1 a A-7. Os solos altamente orgânicos

são classificados visualmente e enquadrados num grupo A8. Os solos com melhores

características são classificados de A1 e os mais pobres de A7. Embora a classificação

AASHTO divida o solo em material granular e material silto-argiloso, a distinção é menos

clara do que a existente no sistema unificado (ASTM).

Os solos dentro de cada grupo ou subgrupo são ainda avaliados de acordo com o seu índice de

grupo (IG), o qual é calculado por intermédio de uma fórmula empírica (Machado, 2002). O

IG é determinado com a Equação 1, onde as letras A e B são percentagens de solo que passam

no #200, LL é o limite de liquidez e IP é o índice de plasticidade.

IG = (A - 35)×[0,20 + 0,005×(LL - 40)] + 0,01×(B - 15)×(IP - 10) (1)

A classificação AASHTO enquadra os solos em grupos com denominações A1 a A3 (solos

grossos) e A4 a A7 (solos finos). Existem ainda subgrupos para esses grupos e o índice de

grupo, cujo valor varia de 0 a 20. O IG deve ser apresentado entre parênteses ao lado da

classificação e, quanto maior seu valor, pior será o solo comparado a outro dentro do mesmo

grupo (Lodi, 1998). Assim, um solo A4 (8) será pior do que um solo A4 (5).

A classificação é feita inicialmente pela verificação da quantidade de solo que passa no #200.

Aqui considera-se o material grosso como aquele com menos de 35% passados neste peneiro,

sendo os solos finos os restantes. Os esquemas apresentados na Figura 1 ajudam a classificar

o solo, seguindo-se os passos indicados da esquerda para a direita (Lodi, 1998).

2.1.3. Classificação de solos Francesa (LCPC/SETRA)

Em 1976 foi criada a 1ª edição da “Recommendation pour les terrasements routiers”, cuja

função era servir os engenheiros na resolução de problemas no que dizia respeito à construção

de aterros e leitos de pavimento, e que se apoiava sobre os parâmetros de identificação e de

comportamento tidos como os mais representativos para essas funções. Esta classificação

torna-se então mais prudente uma vez que visa certos aspetos como o estado hídrico dos solos

sensíveis à água, o caracter evolutivo de certos materiais rochosos e também a dimensão

máxima dos elementos maiores que se encontram no solo.


8

Figura 1 – Fluxogramas para a classificação AASHTO de solos (Machado, 2002)

Passados 15 anos de experiencia na aplicação da “Recommendation pour les terrasements

routiers” foi realizada uma revisão ao mesmo, dando origem a um novo documento. O novo

documento inspira-se essencialmente no documento original e compreende 4 objetivos

(SETRA/LCPC, 2000):

Estabelecer uma classificação específica dos solos, definindo diferentes classes, sendo

cada uma constituída por solos com comportamento suficientemente similar para que

se justifique a mesma maneira de colocação em aterro ou leito de pavimento.

Formulação do modo de colocação em obra tendo em conta o tipo de solo e a respetiva

utilização: aterro ou leito do pavimento.

A tradução em termos quantitativos, diretamente utilizáveis, das maneiras de executar

a compactação em aterros e leitos do pavimento.

Os procedimentos e técnicas de controlo apropriadas à realização de aterros e leitos de

pavimento.

Os parâmetros da classificação dos solos LCPC/SETRA agrupam-se em três categorias:

Parâmetros de natureza;

Parâmetros de comportamento mecânico;

Parâmetros de estado.

SOLOS GROSSOS

35% ou menos passam no #200

Menos que 25% passam no #200

Passados no #40

< 50%

Passados no #200 < 15%



IP < 6%

A-1-a



IP < 6%

A-1-b

Passados no #40

≥ 50%


NP

A-3

Menos que 35% passam no #200

Silte

IP ≤ 10%

LL ≤ 40%

A-2-4

LL ≥ 41%

A-2-5

Argila

IP ≥ 11%

LL ≤ 40%

A-2-6

LL ≥ 41%

A-2-7

SOLOS SILTO-ARGILOSOS

35% ou mais passam no #200

Silte

IP ≤ 10%

LL ≤ 40%

A-4

LL ≥ 41%

A-5

Argila

IP ≥ 11%

LL ≤ 40%

A-6

LL ≥ 41%

IP ≤ (LL-30)

LL ≥ 30%

A-7-5

IP ≥ (LL-30)

LP ≤ 30%

A-7-6


9

Os parâmetros de natureza dizem respeito às características intrínsecas do solo que não

variam, ou variam pouco com o tempo e com as próprias manipulações no decorrer da obra.

Estas características são a granulometria e a argilosidade.

No que diz respeito à granulometria, o Dmax é a dimensão máxima dos maiores elementos

contidos no solo. Os limites considerados para avaliar a granulometria são os seguintes:

A dimensão 50 mm distingue solos finos ou arenosos com cascalho de solos grossos.

O peneiro de 0,080 mm (nº 200) distingue os solos ricos em finos e avalia a sua

sensibilidade à água. Os limites considerados são:

o 35% é o limite além do qual o comportamento do solo pode ser considerado

como dependente da fração fina

o 12% é o limite convencional que permite estabelecer uma distinção entre os

materiais arenosos e com cascalho, pobre ou rico em finos.

O peneiro de 2 mm distingue as areias dos cascalhos, cujos limites são:

o 70% é o limite além do qual os solos devem ser considerados areia e abaixo

deste valor são considerados cascalho.

Para a caracterização da argilosidade dos solos o parâmetro mais utilizado é o Índice de

Plasticidade (IP), mas também pode ser caracterizada através do valor do azul-de-metileno

(VBS). O IP é tanto mais fiável quanto maior for a fração 0-400µm contida no solo e a sua

argilosidade. A interpretação do IP é simples para valores superiores a 50% desta fração e

valores do IP superiores a 12, mas é mais difícil quando esta proporção está abaixo de 35% e

o valor do IP abaixo de 7. Os limites superiores do IP considerados são 12 para solos pouco

argilosos, 25 para solos medianamente argilosos e 40 para solos argilosos e muito argilosos.

O ensaio VBS representa a quantidade de azul-de-metileno que se pode adsorver sobre as

superfícies internas e externas das partículas do solo, e exprime-se em gramas deste material

por 100 gramas de solo. Este tipo de ensaio é utilizado no controlo da qualidade dos materiais

sendo um método simples, económico e eficaz de avaliar o estado de limpeza de um

agregado, permitindo estimar a quantidade e tipo de argilas presentes na sua fração fina

(Branco, 1996). Os limites de VBS considerados são:

0,1 - Até este valor considera-se que o solo é insensível à água.

0,2 - Acima deste valor o solo apresenta alguma sensibilidade à água.

1,5 - Limite que distingue solos arenosos-siltosos dos solos arenosos argilosos.

2,0 - Limite que distingue solos siltosos pouco plásticos dos solos arenosos argilosos.

6,0 - Limite que distingue solos siltosos dos solos argilosos.

8,0 - Limite que distingue os solos argilosos dos muito argilosos.


10

Os parâmetros de comportamento mecânico só são considerados na utilização dos solos em

leitos do pavimento. Distinguem materiais de fração granular suscetível de resistir ao trafego

daqueles que correm o risco de se fragmentar formando desta forma um solo maioritariamente

de finos. Os parâmetros de comportamento a considerar são o Coeficiente de Los Angeles

(LA) e o Micro-Deval em presença da água (MDE), medidos sobre a fração 10/14, e o

Coeficiente de Fragilidade das Areias (FS), medido sobre a fração 0-1 ou 0-2 mm. Os limites

considerados são de 45 para os valores de LA e MDE e 60 para valores de FS.

Por último, os parâmetros de estado não dizem respeito diretamente ao solo mas sim ao

ambiente no qual se encontra. A classificação do estado hídrico do solo proporcionado por

esta classificação ganha assim vantagem em relação às outras uma vez que a sua importância

é extrema no que diz respeito a problemas de aterros e leitos de pavimento. Esta classificação

proporciona então 5 estados representados na Tabela 2.

Tabela 2 – Estados hídricos segundo a classificação de solos LCPC/SETRA

Ts s m h th

Estado muito seco Estado seco Estado de

humidade média Estado húmido

Estado muito húmido

De entre os vários estados, aqueles que não permitem em geral a utilização do solo em

condições técnico-económicas adequadas são o estado muito seco (ts) e o estado muito

húmido (th). Já o estado de humidade média é aquele com a humidade adequada, ou seja, os

problemas são mínimos na colocação em obra.

Os parâmetros utilizados para caracterizar o estado hídrico são:

O valor do teor em humidade natural (Wn) da fração 0-20 mm relativamente ao valor

ótimo determinado no ensaio de Proctor normal (Wopn);

O valor do teor em humidade natural (Wn) relativamente aos valores dos limites de

Atterberg (WL e Wp), que se exprimem pelo índice de consistência (Ic);

O índice de capacidade de suporte imediata (IPI) que exprime o valor do CBR

imediato. O IPI apenas tem significado para caracterizar os estados h e th uma vez que

traduz a capacidade do solo para a traficabilidade das máquinas.

Para uma classificação fácil e rigorosa dos solos através dos parâmetros atrás descritos será

efetuada de seguida uma breve descrição dessa classificação para solos com dimensão

máxima inferior ou igual a 50 mm e para solos com dimensão máxima superior a 50 mm.

Para classificar um solo com Dmáx inferior ou igual a 50 mm é necessário recorrer a alguns

dos seus parâmetros de natureza, mas também a um parâmetro de estado. Em relação aos

parâmetros de natureza é necessário conhecer a percentagem de passados no peneiro nº 200

ou n º10, assim como o valor do índice de plasticidade (IP) ou do azul-de-metileno (VBS).


11

No que diz respeito aos parâmetros de estado é necessário conhecer o teor de humidade

natural do solo (Wn) da fração 0-20 em relação ao teor de humidade ótimo retirado através do

ensaio Proctor Normal. A classificação rápida dos solos com dimensão inferior a 50 mm (A1,

A2, A3, A4, B1,B2,B3, B4,B5,B6, D1 e D2) é assim efetuada através da Figura 2.

Figura 2 – Classificação de solos com dimensão máxima inferior ou igual a 50 mm (LCPC/SETRA)

(SETRA/LCPC, 2000)

O peneiro nº 200 é usado para classificar os solos A1, A2, A3, A4, B5 e B6, enquanto o

peneiro nº 10 permite classificar os solos B1, B2, B3, B4, D1 e D2. Recorre-se ao peneiro

nº 10 quando a percentagem de passados no peneiro nº 200 é inferior a 12, pois para cada

intervalo do IP e do VBS existem dois tipos de solo.

Quando se classifica um solo com Dmáx superior a 50 mm também é necessário recorrer aos

seus parâmetros de natureza e de estado. A classificação rápida dos solos com dimensão

superior a 50 mm (D3, D4,C1 ou C2) é assim efetuada através da Figura 3.

Figura 3 – Classificação de solos com dimensão máxima superior a 50 mm (LCPC/SETRA)

(SETRA/LCPC, 2000)


12

A título de exemplo, na tabela 3 é possível verificar através dos parâmetros atrás descritos

como se procede à classificação de solos segundo o manual LCPC/SETRA, embora esta

tabela diga respeito somente aos solos finos, classificados como sendo da classe A.

Tabela 3 – Classificação dos solos finos da classe A (LCPC/SETRA, 2000)

Classificação pela natureza Caracterização pelo estado

Parâmetros

de 1º grau

Parâmetros

de 2º grau

Subclasse

(natureza) Parâmetros a considerar

Subclasse

(estado)

Dmax ≤ 50mm

e

passados no

peneiro

80μm > 35%

VBS ≤ 2,5

IP ≤ 12

A1 Siltes e areias

pouco plásticos

IPI ≤ 3 ; wN ≥ 1,25 wOPN A1th

3 < IPI ≤ 8 ; 1,10 wOPN ≤ wN < 1,25 wOPN A1h

8 < IPI ≤ 25 ; 0,9 wOPN ≤ wN < 1,10 wOPN A1m

0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A1s

wN < 0,7 wOPN A1ts

12 < IP ≤ 25

2,5 < VBS ≤ 6

A2 Areais

argilosas; siltes;

argilas pouco

plásticas

IPI ≤ 2 ; IC ≤ 0,9 ; wN ≥ 1,3 wOPN A2th

2 < IPI ≤ 5 ; 0,9 < IC ≤ 1,05 ;

1,1 wOPN ≤ wN < 1,3 wOPN A2h

5 < IPI ≤ 15 ; 1,05 < IC ≤ 1,2 ;

0,9 wOPN ≤ wN < 1,1 wOPN A2m

1,2 < IC ≤ 1,4 ; 0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A2s

IC > 1,4 ; wN < 0,7 wOPN A2ts

25 < IP ≤ 40

6 < VBS ≤ 8

A3 Argilas, siltes

muito plásticos

IPI ≤ 1 ; IC ≤ 0,8 ; wN ≥ 1,4 wOPN A3th

1 < IPI ≤ 3 ; 0,8 < IC ≤ 1 ;

1,2 wOPN ≤ wN < 1,4 wOPN A3h

3 < IPI ≤ 10 ; 1 < IC ≤ 1,15 ;

0,9 wOPN ≤ wN < 1,2 wOPN A3m

1,15 < IC ≤ 1,3 ; 0,7 wOPN ≤ wN < 0,9 wOPN A3s

IC > 1,3 ; wN < 0,7 wOPN A3ts

IP > 40

VBS > 8

A4 Argilas muito

plásticas

Valores limite dos parâmetros de estado a

definir após estudo específico

A4th

A4h

A4m

A4s

Já no caso da caracterização de materiais rochosos, tendo em vista o seu emprego em aterros

ou leitos do pavimento, será necessário o geotécnico proceder a duas fases:

A primeira etapa consiste em identificar a natureza petrográfica da rocha, apoiando-se

principalmente, na documentação e na reflexão geológica. Esta identificação fornece

informações de ordem qualitativa sobre as características da rocha e do seu

comportamento previsível.

A segunda etapa visa precisar como o material se vai comportar ao longo das

sucessivas fases de extração, carga, espalhamento, compactação, sob a circulação de

veículos pesados e sob a chuva, e se há risco de ainda evoluir quando a obra estiver

em serviço, sob a ação das tensões mecânicas da água e do gelo.

Assim, os parâmetros a ter em conta na classificação de materiais rochosos são

principalmente os parâmetros de estado e o comportamento mecânico.


13

Após a classificação dos solos torna-se de extrema importância respeitar as condições de

utilização dos mesmos em aterro, visando a qualidade técnica tendo em conta os

equipamentos de execução atuais e as práticas habituais, assim como os custos médios das

diferentes técnicas e métodos utilizados atualmente em países industrializados.

Para o devido estudo das condições gerais de utilização dos solos em aterro (Tabla 4) é muito

importante conhecer as condições meteorológicas presentes no momento de aplicação do solo.

Tabela 4 – Condições a serem impostas para utilização de solos em aterro (SETRA/LCPC, 2000)

Rubrica Código Condições de utilização

E - Extração

0 Nenhuma condição particular a recomendar

1 Extração em camadas (0,1 a 0,3 m)

2 Extração frontal (para uma frente de altura >1 a 2 m)

G – Ação sobre a

granulometria


1 Eliminação dos elementos > 800 mm

2 Eliminação dos elementos > 250 mm

3 Fragmentação complementar após extração

W – Ação sobre o

teor em água


1 Redução do teor em água por arejamento

2 Secagem por colocação em depósito provisório

3 Rega para manter o estado

4 Humidificação para mudar o estado

T -Tratamento


1 Tratamento com um reagente ou um aditivo adaptado

2 Tratamento com cal simples

R - Espalhamento


1 Camadas finas (0,2 a 0,3 m)

2 Camadas médias (0,3 a 0,5 m)

C - Compactação

1 Compactação intensa

2 Compactação média

3 Compactação fraca

H – Altura dos

aterros


1 Aterro de fraca altura (≤ 5 m)

2 Aterro de altura média (≤ 10 m)

Segundo o manual LCPC/SETRA, após a classificação do solo e com o conhecimento das

condições meteorológicas no momento da sua aplicação é possível avaliar as condições de

utilização desse solo em aterros. Na Tabela 5 exemplifica-se as condições a aplicar a um solo

classificado como A2h em função das condições climatéricas.

2.1.4. Classificação de solos em Portugal

Em Portugal esta classificação é feita com base nos documentos ou especificações de

entidades de referência a nível nacional, tais como as especificações do Laboratório Nacional

de Engenharia Civil, caderno de encargos das Estradas de Portugal e da BRISA, entre outros,

fornecendo informação dos materiais adequados para aterro assim como a sua classificação.


14

Tabela 5 – Condições de utilização em aterro dos solos da subclasse A2h (SETRA/LCPC, 2000)

Solo Observações

gerais

Condições

climatéricas Condições de utilização em aterro

Código

E G W T R C H

A2h

Estes solos são

difíceis de colocar

em obra devido à

reduzida capacidade de

carga.

A colocação em

depósito

provisório

e a drenagem

prévia

não são habituais

em climas médios.

+ Chuva fraca Situação que não permite a colocação em

aterro com a garantia de qualidade suficiente NÃO

=

Sem chuva

nem

evaporação

importante

Solução 1: tratamento T: tratamento ao

calor C: compactação ligeira 0 0 0 2 0 2 0

Solução 2: utilização no estado C: compactação ligeira

H: aterro de reduzida altura (< 5m)

0 0 0 0 0 3 1

- evaporação

importante

Solução 1: arejamento E: execução em camadas

W: redução do teor em água por arejamento

R: camadas finas

C: compactação média

H: aterro de altura média (< 10m)

1 0 1 0 1 2 2

Solução 1: tratamento T: tratamento ao calor

C: compactação média

0 0 0 2 0 2 0

O Laboratório Nacional de Engenharia Civil classifica os solos para fins rodoviários pela

especificação E240 “Solos. Classificação para fins rodoviários”, a qual se divide em sete

grupos distintos através de ensaios de caracterização, análise granulométrica e limites de

consistência.

Esta classificação compreende dois grandes grupos de solos: um deles que diz respeito aos

materiais granulares (A-1, A-2, A-3); e outro respeitante a materiais silto-argilosos (A-4, A-5,

A-6, A-7). Estes grupos distinguem-se pela percentagem de materiais passados no peneiro

0,074 mm (nº 200). Os materiais são granulares quando 35% ou menos de partículas passam

no peneiro nº 200 e silto-argilosos quando mais de 35% de partículas passam no peneiro

n º200 (LNEC-E240, 1970).

Esta classificação baseia-se na classificação AASHTO e, como tal, para se classificar de

forma adequada o solo é necessário recorrer à granulometria a argilosidade do material (limite

de liquidez e índice de plasticidade).

Dentro dos sete grupos da especificação E240 existem ainda subgrupos que se podem

distinguir pelo índice de grupo (IG), que é um número inteiro que varia de 0 a 20.

O caderno de encargos da EP (CE EP, 2009) já é mais rigoroso e contem informação

relevante no que diz respeito à classificação de solos e ao seu emprego em aterros e baseia-se

na classificação unificada de solos.

Para satisfazer às exigências de estabilidade quase imediatas dos aterros, os materiais

utilizados devem ter características geotécnicas que permitam atingir, logo após a sua


15

colocação em obra, as resistências, em particular mecânicas, que garantam esta exigência. Isto

pressupõe que eles possam ser corretamente espalhados e compactados, sendo que:

É necessário que a dimensão máxima (Dmáx) dos seus elementos permita o

nivelamento das camadas e que a sua espessura seja compatível com a potência dos

cilindros utilizados;

O respetivo teor em água natural (Wnat) seja adequado às condições de colocação em

obra.

Os solos ou materiais a utilizar deverão estar isentos de ramos, folhas, troncos, raízes,

ervas, lixo ou quaisquer detritos orgânicos.

A dimensão máxima dos elementos dos materiais a aplicar será, em regra, não superior

a 2/3 da espessura da camada, uma vez compactada.

A possível utilização dos diversos tipos de solos em função da zona do aterro em que irão ser

aplicados deverá obedecer às seguintes regras gerais (Tabela 6), baseadas na classificação

unificada de solos, contida na especificação ASTM D 2487.

A utilização dos diversos tipos de solos no seu estado natural, em função da zona do aterro em

que irão ser aplicados, deverá obedecer às seguintes regras gerais:

Na Parte Inferior dos Aterros (PIA), devem, de preferência, ser utilizados solos pouco

sensíveis à água, pertencentes às classes S2, S3, S4 e S5 previstas na Tabela 6. Sempre

que os aterros se localizem em zonas muito húmidas ou inundáveis, ou integrem

camadas drenantes, estas e/ou a PIA devem ser construídas com materiais com menos

de 5% passados no peneiro 0,074 mm (nº 200);

No Corpo dos aterros podem ser utilizados os solos de pior qualidade;

Não é permitida a utilização de materiais rochosos (enrocamento) para conclusão da

construção de terraplenos, e é proibido o recurso a técnicas do tipo sandwich

(utilização de materiais diferentes alternadamente e de forma contínua) de modo a

poder garantir-se um comportamento uniforme e contínuo do aterro;

Na Parte Superior dos Aterros, numa espessura entre 40 a 85 cm, devem utilizar-se os

solos com melhores características geotécnicas. De preferência, aqueles materiais

devem satisfazer simultaneamente as classes S2, S3, S4 e S5 da Tabela 6

anteriormente apresentada e os grupos A-1, A-2 e A-3 da classificação rodoviária.

Por último, ao analisar o caderno de encargos da brisa no que se refere à classificação de

solos, verifica-se que este é bastante simples e prático de se utilizar, classificando os solos em

quatro grupos distintos: solos selecionados; solos adequados; solos toleráveis; e solos

inadequados (como se verifica na Tabela 7).


16

Tabela 6 – Classificação e condições de utilização de solos segundo o caderno de encargos EP (CE

EP, 2009)

Classe CBR

(%)

Tipo de

solo Descrição

Reutilização

PIA Corpo PSA

S 0

OL

Siltes orgânicos e siltes argilosos orgânicos de

baixa plasticidade N N N

< 3

OH Argilas orgânicas de plasticidade média a elevada;

Siltes orgânicos N P N

CH Argilas inorgânicas de plasticidade elevada;

Argilas gordas N P N

MH

Siltes inorgânicos;

Areias finas micáceas;

Siltes micáceos

N P N

S 1

≥ 3

e

< 5

OL Idem N S N

OH Idem N S N

CH Idem N S N

MH Idem N S N

S 2

≥ 5

e

< 10

CH Idem N S N

MH Idem N S N

CL

Argilas inorgânicas de plasticidade baixa a média;

Argilas com seixos, argilas arenosas.

Argilas siltosas e argilas magras.

S S P

ML

Siltes inorgânicos e areias muito finas;

Areias finas, siltosas ou argilosas;

Siltes argilosos de baixa plasticidade.

S S P

SC Areia argilosa;

Areia argilosa com cascalho. S S P

S 3

≥ 10

e

< 20

SC Idem S S S

SM-d

SM-u

Areia siltosa;

Areia siltosa;

S

P S

S

N

SP Areias mal graduadas;

Areias mal graduadas com cascalho. S S S

S 4

≥ 20

e

< 40

SW Areias bem graduadas;

Areias bem graduadas com cascalho. S S S

GC Cascalho argiloso;

Cascalho argiloso com areia S S S

GM-u Cascalho siltoso;

Cascalho siltoso com areia. S S P

GP Cascalho mal graduado;

Cascalho mal graduado com areia. S S S

S 5 ≥ 40

GM-d Idem S S S

GP Idem S S S

GW Cascalho bem graduado;

Cascalho bem graduado com areia. S S S

S – admissível; N – não admissível; P – possível; PIA – parte inferior do aterro; PSA – parte superior do aterro.

Tabela 7 – Classificação de solos do caderno de encargos BRISA (Ribeiro, 2008)

Classificação Dmáx #200 ASTM WL IP CBR a 95%

Solos selecionados < 8 cm ≤ 12 < 25 < 10 ≥ 20

Solos adequados < 10 cm ≤ 35 < 40 - ≥ 6

Solos toleráveis * - ≤ 65 < 0,6LL - 9 ≥ 3

Inadequados Não cumprem condições para solos toleráveis

* Não deverão conter mais de 25% de materiais com mais de 15 cm.


17

2.2. Compactação de solos

2.2.1. Introdução

Neste capítulo será abordada a importância da compactação para um adequado desempenho

funcional e estrutural de um pavimento, principalmente no que diz respeito a obras de

infraestruturas e todas as especificidades que a compõem, assim como o tipo de equipamentos

mais adequados para a realização desses trabalhos.

A compactação é muito importante, especialmente quando os solos são utilizados como

materiais de engenharia em estruturas de terra, tais como barragens de terra, aterros de

estradas, pontes e preenchimentos em muros de contenção (Cetin et al., 2007).

Compactação pode ser entendida como um processo que origina a redução de volume de um

solo sem variação do seu teor em água ou massa, sendo um processo que essencialmente

altera a estrutura do solo (Crispin et al., 2011). Assim, é um processo pelo qual uma massa de

solo constituída por partículas sólidas, água e ar vê diminuído o seu índice de vazios por

redução do volume da sua fase gasosa conseguida à custa da aplicação repetida de cargas. O

teor em água, razão do peso da água sobre o peso das partículas sólidas, é normalmente o

mesmo para uma massa de solo solta e descompactada e a mesma massa num estado mais

denso conferido pela compactação. A compactação permite um aumento da resistência ao

corte, e uma redução da deformabilidade e permeabilidade do solo (Fernandes, 1994).

A compactação provoca um aumento do grau de saturação visto que o volume de vazios sofre

uma diminuição por expulsão do ar. Contudo, a expulsão de todo o ar não é possível,

verificando-se que fica sempre algum ar aprisionado entre os grãos de solo. Com este

processo a área de contacto das partículas sólidas aumenta, aumentando assim a resistência do

solo (Santos, 2008).

Caso a compactação seja executada indevidamente, pode dar margem a uma acomodação do

solo e causar custos de manutenção desnecessários ou mesmo a perda da estrutura em causa

(Multiquip.Basic, 2004). De forma a evitar esses danos é necessário ter em conta alguns

fatores que interferem na compactação dos solos, tais como o tipo de solo, peso volúmico

seco, teor em humidade e energia de compactação.

2.2.2. Conceitos fundamentais

Nos anos 30, Ralph Proctor trouxe uma contribuição importante para o desenvolvimento da

técnica de compactação do solo, mostrando a relação entre o peso volúmico seco, o teor de

humidade e a energia de compactação (Crispin et al., 2011). Durante a sua pesquisa, ele

desenvolveu um procedimento para determinar a relação entre o peso volúmico seco e o teor


18

de humidade para solos coesivos, frequentemente referido como o ensaio Proctor (Parsons et

al., 2001).

O ensaio consiste em compactar um solo num molde padrão, usando uma energia de

compactação normalizada para diferentes níveis de teor de humidade. O peso volúmico seco

máximo e o teor de humidade ótimo são determinados em função dos resultados do ensaio

(CETANZ, 2008). Para isso recorre-se à relação entre o teor em água (w) e o peso volúmico

seco (γd) representada pela curva de compactação de um determinado solo (Figura 3).

Figura 4 – Curva de compactação de um solo (Santos, 2008)

Assim, para uma adequada compactação de um solo é fundamental que o teor em água e o

nível de energia de compactação sejam os adequados.

A resistência ao corte de um dado solo coesivo compactado depende da compacidade do solo

e do teor em água. A experiencia mostra que a resistência ao corte é máxima quando o solo é

compactado do lado seco, decrescendo com o aumento do teor em água, mesmo quando este

se aproxima do ótimo, isto é, mesmo quando cresce a compacidade (Fernandes, 1994).

Desde o trabalho pioneiro de Proctor, em 1933, muitos investigadores têm tentado explicar os

vários mecanismos na fase de densificação, principalmente sobre o lado seco do teor em água

ótimo. A curva de compactação foi explicada em ternos de capilaridade e lubrificação

(Proctor, 1933), viscosidade da água (Hogentogler, 1936), teoria da pressão de poros em solos

insaturados (Hilf, 1956), interações físico-químicas (Lambe, 1960), e os conceitos da teoria de

tensão efetiva (Olson, 1963) (Kurucuk et al., 2007).

2.2.3. Principais fatores que influenciam o processo de compactação

Conforme foi descrito anteriormente, o teor de humidade a aplicar a um determinado solo tem

uma influência determinante sobre o grau de compactação alcançado por esse mesmo solo.


19

Contudo, este parâmetro não é o único com influência direta nos resultados da compactação,

ao qual se junta o tipo de solo e a energia de compactação aplicada.

Solos de naturezas diferentes, quando compactados com a mesma energia, apresentam curvas

de compactação características de cada tipo de material, como ilustra a Figura 5.

Figura 5 – Variação das curvas de compactação de solos do ensaio Proctor normal para diferentes

tipos de solos (Zica, 2010)

As areias possuem maior densidade máxima e menor humidade ótima do que as argilas, e

estas apresentam uma curva de compactação com um máximo bem mais definido. Já os siltes

comportam-se de forma intermédia.

A experiência mostra que nos solos mais grosseiros o teor em água ótimo é, em regra, mais

reduzido, atingindo valores mais elevados do peso volúmico. Já nos solos com maior

predomínio de argila o teor em água ótimo é mais elevado, conduzindo a valores mais

reduzidos do peso volúmico seco (Santos, 2008).

Note-se que as curvas de compactação em forma de sino (Figura 5) são típicas da maioria dos

solos que contêm finos. A Figura 5 mostra também que para as areias o seu peso volúmico

seco tem uma tendência geral em diminuir à medida que aumenta o seu teor de humidade. A

queda inicial do peso volúmico seco com o aumento do teor de humidade pode ser atribuída

ao efeito das tensões capilares entre partículas (Kurucuk et al., 2007).

A energia aplicada na compactação de um solo é medida pelo seu valor específico de energia

(E), que consiste na energia aplicada por unidade de volume. Quando a energia de

compactação aumenta, o peso volúmico seco máximo também aumenta, enquanto o teor em

água diminui (Guerrero, 2004), resultando, portanto, numa curva deslocada para cima e para a


20

esquerda da curva correspondente à menor energia de compactação. Convém contudo ter

presente que o aumento da energia de compactação não conduz a um aumento contínuo do

peso volúmico seco, pois verifica-se que existe uma assimptota na curva de variação do peso

volúmico seco com a energia de compactação (Santos, 2008).

Para além destes dois principais fatores anteriormente descritos, existem vários outros fatores

que influenciam o processo de compactação, tais como:

Espessura da camada;

Número de passagens do compactador;

Tipo de equipamento utilizado;

Teor de humidade;

Grau de compactação alcançado.

2.2.4. Ensaio de compactação

O método ou ensaio vulgarmente mais utilizado de compactação para determinação da

humidade ótima e do peso volúmico seco máximo foi desenvolvido por Proctor, normalizado

pela American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Em

Portugal o ensaio está normalizado pelo LNEC E197-1966.

Este ensaio consiste em compactar o solo através de um pilão, aplicando-se determinado

número de pancadas em cada camada, com um pilão de dimensões, peso e altura

especificados, num molde cilíndrico padrão, determinando-se assim a humidade ótima e o

peso volúmico seco máximo. Este procedimento é repetido por diversas vezes, para

quantidades de água diferentes, permitindo desta forma obter a curva de compactação.

A energia de compactação referida à unidade de volume define a energia específica de

compactação e é traduzida pela Equação 2 (Santos, 2008), em que N é o número de pancadas

por camada, n é número de camadas de solo no interior do molde, W é o peso do pilão (Kg), h

é a altura de queda do pilão (cm) e V é o volume do molde (m3).

(N.cm/m3

) (2)

A energia de compactação descrita procura reproduzir em laboratório as condições de

compactação que o equipamento vai exercer sobre o solo em obra (Ribeiro, 2008).

Para o ensaio Proctor estão normalizados dois tipos de ensaios de compactação, sendo eles o

ensaio Proctor Normal (compactação leve) e Proctor Modificado (compactação pesada),

podendo ambos os ensaios ser realizados em molde pequeno ou em molde grande (LNEC-

E197, 1966).


21

Esta compactação leve ou pesada não é mais do que a energia de compactação aplicada pelo

pilão, para um dado número de pancadas, a uma determinada altura especificada, sobre cada

camada de solo colocada no molde, como se verifica na Tabela 8.

Tabela 8 – Características dos ensaios Proctor normal e modificado (LNEC-E197, 1966)

Ensaio

Molde

Pilão Altura de

queda

Número de

camadas

Número de

pancadas por

camada Diâmetro

(mm)

Altura

(mm)

Proctor

Normal

102 117 2,49 kg 30,5 cm 3 25

152 114 2,49 kg 30,5 cm 3 55

Proctor

Modificado

102 117 4,54 kg 47,5 cm 5 25

152 114 4,54 kg 47,5 cm 5 55

2.2.5. Equipamentos de compactação

Os trabalhos de preenchimento de valas são vulgarmente realizados em espaços físicos

reduzidos, fator que condiciona a utilização de meios de compactação pesados. Como tal

recorre-se a equipamentos ligeiros, os quais têm capacidade limitada de compactação.

Os equipamentos de compactação de solo são baseados em três princípios fundamentais:

pressão, impacto e vibração. Os fatores que influenciam a seleção do método de compactação

e o resultado da compactação incluem o tipo de solo, teor em água, espessura da camada

compactada e o tempo de esforço de compactação (CP, 2007).

O esforço de compactação é a percentagem de energia necessária para compactar uma massa

de solo, e dependerá das propriedades do solo, da sua granulometria, da existência ou não de

coesão e da densidade pretendida (Ribeiro, 2008).

Existe uma vasta gama de equipamentos de compactação leve disponível para uso em

trabalhos de menor dimensão e em espaços confinados. Placas vibratórias para solos e

misturas betuminosas, placas reversíveis, compactador vibratório e o “saltitão” são alguns dos

equipamentos mais utilizados para obras desta natureza, onde para finalizar a sua execução se

recorre a equipamentos de rolo maiores, como os compactadores vibratórios tandem, uma vez

que este tipo de equipamento não tem acesso total a grande parte do trabalho a realizar.

Há muitos exemplos de trabalhos de compactação realizados com equipamentos de pequeno

porte, que têm uma considerável influência sobre a capacidade estrutural, qualidade e

durabilidade de uma estrutura. As exigências quanto aos materiais e grau de compactação

podem ser tão rigorosas como nos trabalhos de grande escala (CP, 2007).

Nos trabalhos realizados em valas, o peso de um aterro não compactado coloca pressão

desnecessária sobe a tubagem. A Figura 6 ilustra possíveis consequências de uma

compactação deficiente. Assim, uma compactação uniforme reduz o esforço sobre a tubagem

e previne a sua deformação, assim como evita assentamentos futuros (CP, 2007).


22

Figura 6 – Consequências de uma compactação deficiente (Multiquip.Basic, 2004)

A correta seleção do equipamento de compactação é fundamental para se obter a densidade do

solo esperada, no mínimo de tempo possível e com a menor a energia de compactação

(Ribeiro, 2008).

Placas vibratórias de compactação de solos e misturas betuminosas

Estas placas vibratórias (Figura 7) são de baixa amplitude e alta frequência, projetadas para

compactar solos granulares e misturas betuminosas. Um motor a gasolina ou gasóleo acionam

1 ou 2 pesos excêntricos a uma velocidade alta para desenvolver força de compactação. As

vibrações resultantes causam movimento para a frente. A máquina e os punhos estão isolados

da vibração da placa. Quanto mais pesada é a placa, maior a força de compactação gerada. A

faixa de frequência é usualmente de 2500 a 6000 vpm. Placas usadas para misturas

betuminosas têm um tanque de água e um sistema de irrigação para impedir a aderência das

misturas betuminosas à placa base. A vibração é o principal efeito para compactação

(Multiquip.Basic, 2004).

Figura 7 – Placa vibratória usada na compactação de solos e misturas betuminosas (Bomag, 2013)

Placas reversíveis

Em suplemento a algumas das características da placa vibratória padrão, as placas reversíveis

têm dois pesos excêntricos, o que permite uma transição suave do deslocamento dianteiro

para o reverso, e ainda o aumento da força de compactação devido aos dois pesos

(Multiquip.Basic, 2004).


23

As placas reversíveis (Figura 8) encontram-se disponíveis no peso 50 a 150 kg, com larguras

de trabalho variando de 40 a 60 cm. Estas placas são alimentadas por motores a gasolina ou a

gasóleo (Bomag, 2009). Os parâmetros de compactação mais importantes são a pressão de

contacto, a amplitude, a frequência e a velocidade. Uma pressão de contacto mais elevada ou

uma baixa velocidade fornecem um melhor efeito de compactação (CP, 2007).

Figura 8 – Placa reversível usada para compactação (Bomag, 2013)

Compactador vibratório duplo

Os compactadores guiados manualmente (Figura 9) estão disponíveis no intervalo de peso de

600 a 1000 kg com larguras de trabalho que variam de 60 a 75 cm, cujos rolos trabalham com

vibração dupla (Bomag, 2009). Os compactadores de rolo liso são ideais tanto para solos

como para misturas betuminosas e são acionados por motores a gasolina ou a gasóleo. A sua

frequência é de aproximadamente 4000 vpm e a vibração é obtida através de eixos excêntricos

localizados nos rolos ou montados na estrutura (Multiquip.Basic, 2004).

Figura 9 – Compactador vibratório duplo (Bomag, 2013)

Compactadores do tipo “saltitão”

Os saltitões (Figura 10) pertencem aos equipamentos de compactação mais pequenos usados

na construção civil, e são utilizados em espaços confinados quando os equipamentos de


24

compactação maiores não podem ser utilizados (Bomag, 2009). A elevada força de impacto

da placa de pé oferece um elevado esforço de compactação em praticamente todos os tipos de

solo. As suas gamas variam entre 40 e 100 kg e os parâmetros de compactação mais

importantes são o peso, a área da placa de pé, a altura de impacto e a velocidade. Um maior

peso fornece um melhor efeito de compactação, enquanto a altura de impacto tem um maior

efeito sobre a profundidade de compactação (CP, 2007).

Figura 10 – Compactação de solos com “saltitão” (Bomag, 2013)

Compactador vibratório tandem

Os compactadores vibratórios tandem (Figura 11) podem ser usados em solos, principalmente

em bases e sub-bases, bem como em misturas betuminosas. Os seus pesos variam entre 1 e

18 toneladas e os parâmetros de compactação mais importantes são a carga estática linear, a

amplitude, a frequência e a velocidade. Uma maior carga estática linear oferece um melhor

efeito de compactação e a amplitude tem o maior efeito sobre a profundidade de compactação.

A velocidade não deve exceder os 6 km/h, caso contrario haverá uma diminuição no efeito da

compactação (CP, 2007).

2.2.6. Classificação LCPC/SETRA dos equipamentos de compactação

Segundo o “Le guide technique de Remblayage des Tranchées”, os equipamentos de

compactação são classificados segundo a sua morfologia e o seu modo de ação e dividem-se

nos seguintes quatro grupos, que serão posteriormente descritos em mais pormenor:

Compactadores vibratórios de largura de compactação L < 1,30 m (PVi);

Placas vibratórias (PQi);

Saltitões vibratórios e à percussão (PNi, PPi);

Outros equipamentos específicos.


25

Figura 11 – Compactador vibratório tandem (Bomag, 2013)

Compactadores vibratórios

A classificação dos compactadores vibratórios de largura de compactação (L) inferior a 1,3 m

é realizada a partir do parâmetro massa linear (M1/L) expresso em kg/cm e da classe

morfológica do compactador (Monocilindro e tandens com 1 ou 2 cilindros vibratórios). As

classes são designadas pelas letras PV (pequeno vibrante) e um índice compreendido entre 1 e

4, valor esse que cresce em função da capacidade de compactação (Tabela 9).

Tabela 9 – Classificação LCPC/SETRA dos compactadores vibratórios (SETRA/LCPC, 1994)

Compactadores Monocilindro (mono) Tandem 1 Cilindro

Vibratório (T1bv)

Tandem 2 Cilindros

Vibratórios (T2bv)

Classes Condições (M1/L kg/ cm)

PV1 M1/L < 10 M1/L < 7,5 M1/L < 5

PV2 10 ≤ M1/L < 15 7,5 ≤ M1/L < 12,5 5 ≤ M1/L < 10

PV3 Não existe 12,5 ≤ M1/L < 17,5 10 ≤ M1/L < 15

PV4 M1/L ≥ 15 M1/L ≥ 17,5 M1/L ≥ 15

Placas vibratórias

A classificação das placas vibratórias é realizada a partir do parâmetro de pressão estática sob

a placa (Mg/S), expressa em kPa. As classes são designadas pelas letras PQ (placa vibratória)

e um índice compreendido entre 1 e 4, valor esse que também cresce em função da capacidade

de compactação (Tabela 10).

Tabela 10 – Classificação LCPC/SETRA das placas vibratórias (SETRA/LCPC, 1994)

Classes Condições (Mg/S em kPa)

PQ1 Mg/S < 6

PQ2 6 ≤ Mg/S < 10

PQ3 10 ≤ Mg/S < 15

PQ4 Mg/S ≥ 15


26

Compactadores do tipo “saltitão”

A classificação LCPC/SETRA distingue dois tipos de “saltitões” segundo o seu princípio de

funcionamento:

Os saltitões vibratórios PNi: cujo curso da placa é ≤ 10 cm e a frequência ≥ 10 Hz;

Os saltitões à percussão PPi: cujo curso da placa é > 10 cm e a frequência < 10 Hz.

A classificação dos saltitões é realizada a partir da massa (M) expressa em kg. As classes são

designadas pelas letras PN (saltitões vibratórios) e PP (saltitões à percussão) e um índice

compreendido entre 0 e 3, de acordo com a Tabela 11 a seguir apresentada.

Tabela 11 – Classificação LCPC/SETRA dos “saltitões” (SETRA/LCPC, 1994)

Saltitões vibratórios Saltitões à percussão

Classes Condições (M em kg) Classes Condições (M em kg)

PN0 M < 40 PP1 M < 80

PN1 40 ≤ M < 60

PN2 60 ≤ M < 80 PP2 M ≥ 80

PN3 M ≥ 80

Modalidades de compactação

As tabelas de compactação tratam do conjunto de casos definidos para a classe do material a

compactar, a classe do equipamento de compactação considerado e do objetivo da

densificação. Essas tabelas dão as modalidades práticas de realização da compactação, sendo

conveniente notar que na hipótese de reutilização de um material extraído da vala, é

necessário que este apresente uma boa homogeneidade. No caso de ser usado outro material, a

determinação e o controlo das suas características são igualmente indispensáveis.

Nos dois casos (material extraído ou de empréstimo) é muito importante controlar no

momento da compactação o teor em água no local e ainda definir o seu estado (h, m ou s). Em

geral, os casos de compactação são repartidos em cinco tabelas distintas, relativos a:

Modalidades de compactação em aterro (objetivo de densificação q4);

Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de densificação q3);

Modalidades de compactação em bases de pavimentos (objetivo de densificação q2);

Modalidades de compactação em camadas de desgaste (objetivo de densificação q2);

(Se o estaleiro permitir utilizar compactadores pesados será visado o objetivo de

densificação q1);

Modalidades de colocação no local de mistura betuminosa com material granular.

Em cada tabela os materiais são agrupados por dificuldades de compactação idênticas, que

conduzem às mesmas modalidades de compactação.


27

As modalidades de compactação são preconizadas através dos parâmetros seguintes, como se

exemplifica na Tabela 12 para o objetivo de densificação q3:

e (cm): espessura máxima das camadas após compactação;

Q/L (m3/h/m): rendimento teórico (Q) por unidade de largura de compactação (L);

n: valor do número de passagens a realizar por camada;

V (km/h): velocidade média do equipamento para a espessura máxima.

Tabela 12 – Modalidades de compactação na parte superior do aterro (objetivo de densificação q3)

(SETRA/LCPC, 1994)

Natureza Parâ

metro PV1 PV2 PV3 PV4 PQ1 PQ2 PQ3 PQ4 PN0 PN1 PN2 PN3 PP1 PP2 Comentários

B1-B3

C1B1 C1B3-D1

D2-D3

F31

e

Q/L

n V

15

20

10 1,3

20

30

9 1,3

25

45

8 1,5

15

15

10 1,0

20

25

8 1,0

30

40

8 1,0

20

30

6 0,9

25

40

6 0,9

30

45

6 0,9

25

15

6 0,4

Material não

argiloso, não muito

anguloso e

similares

C2B1

C2B3 R21-R41

R-61

e

Q/L n

V

15

25 8

1,3

20

40 8

1,5

15

15 10

1,0

20

25 8

1,0

15

15 8

0,9

20

25 8

0,9

20

30 6

0,9

20

10 8

0,4

Material não

argiloso muito

anguloso

C1B4

C2B4

R22-R42 R62-F71

e

Q/L

n V

15

25

8 1,3

20

40

8 1,5

15

15

10 1,0

20

20

10 1,0

20

30

7 1,0

15

25

6 0,9

20

30

6 0,9

25

40

6 0,9

20

15

6 0,4

Depois da

eliminação da

fração fina D/d

R11

e

Q/L

n V

15

15

10 1,0

15

15

10 0,9

20

20

10 0,9

Crés

[DC1]

e

Q/L

n

V

20

25

10

1,3

25

40

8

1,3

30

65

7

1,5

20

20

10

1,0

30

40

8

1,0

35

50

7

1,0

25

30

8

0,9

30

45

6

0,9

35

55

6

0,9

Materiais

desenvolvidos

com

dificuldade de compactação

[DC2]

e Q/L

n

V

15 20

10

1,3

20 30

9

1,3

25 45

8

1,5

15 15

10

1,0

20 25

8

1,0

30 40

8

1,0

15 25

6

0,9

25 40

6

0,9

30 45

6

0,9

[DC3]

e

Q/L n

V

15

20 10

1,3

15

30 8

1,5

15

15 10

1,0

20

25 8

1,0

15

15 10

0,9

20

20 10

0,9

20

25 7

0,9

Pode observar-se que algumas células não contêm dados, porque os compactadores da classe

correspondente são incapazes de compactar esse tipo solo para esse objetivo.

Relativamente à espessura a compactar, é necessário garantir a regra Dmáx de material menor

que 2/3 da espessura da camada compactada. Para compactações difíceis, a espessura ideal da

camada é fixada em 0,15m. Os valores reais de espessuras das camadas no local devem ser

menores ou iguais à espessura máxima recomendada.


28

Já no que diz respeito às larguras de compactação (L) dentro da mesma categoria de

equipamento, o parâmetro mais importante é logicamente o rendimento teórico por unidade de

largura de compactação Q/L (m3/h por metro largura). Escolhido o modelo de compactador, o

seu rendimento teórico de compactação será obtido pela Equação 3.

Q (m3/h) = (Q/L) × L (m) (3)

Para determinar o rendimento real, o valor Q determinado pela Equação 3 multiplica-se pelos

fatores K1 e K2, sendo K1 o coeficiente de desempenho útil tendo em conta as várias

manobras e as paragens momentâneas (fator que geralmente varia de 0,5 a 0,8), e K2 é o

coeficiente de desempenho em qualquer ponto da trincheira, determinado pela Equação 4

(deve ser tida em conta a largura da vala Lt em comparação com a largura do compactador L,

tal como se exemplifica na Figura 12).

K2 = largura da trincheira/ soma dos troços compactados = Lt/ (n × L) (4)

Figura 12 – Exemplo de determinação do coeficiente K2

O rendimento real (Equação 5) é importante para determinar o número de rolos idênticos (Nc)

necessários para realizar a compactação.

Q real do compactador = K1 × K2 × Q/L × L ≥ Q/Nc (5)

Os últimos valores apresentados na Tabela 12 foram o número de passagens (n), que

corresponde a uma ida ou volta do compactador, e a velocidade (v), que é a velocidade média

para os diferentes conjuntos de equipamentos (cilindros, saltitões e placas). As altas

velocidades não são recomendadas nas trincheiras, no entanto, em todos os casos não se deve

exceder a velocidade de 2 km/h.

2.3. Metodologias adotadas na pavimentação após instalação de

infraestruturas

2.3.1. Introdução

No presente capítulo irá ser abordado um pouco do estado da arte no que se refere a obras de

pavimentação após instalação de infraestruturas, tanto a nível nacional como internacional,

uma vez que este tipo de trabalhos ocorre em circunstâncias especiais, pois as secções das

valas normalmente não permitem a utilização dos meios e metodologias usualmente


29

empregues nos trabalhos de compactação corrente. Assim, recorre-se a meios ligeiros e a

materiais com características adequadas a esses mesmos meios, a fim de serem garantidas as

condições de compactação necessárias ao uso que será dado à superfície, uma vez que a

qualidade exigida a este tipo de obras depende em grande parte da qualidade de compactação,

cujo objetivo passa por evitar assentamentos, diminuir a permeabilidade e garantir uma boa

resistência mecânica da vala e da própria estrada.

Diferentes metodologias de construção são empregues em Portugal no que se refere a este tipo

de obras, não existindo até então nenhuma norma, caderno de encargos ou regulamentação em

vigor, que possa ser utilizada como regra para todas as entidades, que diga respeito única e

exclusivamente a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas. Isso leva as

diferentes entidades a criarem a sua própria metodologia construtiva, dando origem a

resultados díspares tanto ao nível da capacidade estrutural como funcional do pavimento.

Desta forma, serão abordadas algumas metodologias construtivas utilizadas por diferentes

entidades em Portugal, bem como alguns regulamentos existentes no estrangeiro, a fim de

serem retidos alguns conhecimentos e técnicas de construção mais eficazes para

posteriormente serem aplicados em Portugal.

2.3.2. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em Portugal

Todos os anos, em Portugal, são escavados centenas de quilómetros de valas para instalação

de infraestruturas nos pavimentos rodoviários urbanos. Este tipo de obras, normalmente mal

executadas, dá origem a determinadas degradações que comprometem a função estrutural e

funcional do pavimento. Esta deficiente construção deve-se não só, por vezes, à falta de

profissionalismo dos nossos técnicos e entidades prestadoras de serviços, mas também se

deve, em grande parte, à falta de informação e de estudo de técnicas mais rigorosas para a

construção das mesmas.

A título de exemplo, e seguindo o caderno de encargos da JAE, na reabilitação de pavimentos

em zonas de abertura de valas para instalação de redes de serviços públicos ou outros, as

exigências são as mesmas definidas para os materiais constituintes das camadas a repor (EP-

IEP-JAE, 2012). Desta forma, a qualidade do pavimento na zona intervencionada para

instalação de infraestruturas não será a mesma que este tinha antes de se proceder à

intervenção, pelo simples facto de não ser possível, em obras de abertura de valas e para os

equipamentos utilizados, atingir-se o mesmo nível de energia de compactação.

Outro fator que revela falta de conhecimento neste tipo de trabalhos é, por exemplo, a

diferente metodologia utilizada entre diferentes municípios para o mesmo tipo de trabalhos a

executar. Na Tabela 13 é apresentada a diferença na metodologia de reabilitação do

pavimento após abertura de valas quando se adota, por exemplo, os regulamentos dos

municípios de Vila Nova de Gaia, Cascais, Mafra, Santarém e Albufeira.


30

Tabela 13 – Diferentes metodologias utilizadas em trabalhos de reabilitação de pavimentos após

abertura de valas (Boletim Municipal, 2005, 2007 e 2011; RIVP-A, s.d.; RIVP-VNG, s.d.)

Trabalhos a executar Vila Nova de

Gaia Cascais Mafra Azambuja Albufeira

Abertura máxima de

valas, por troço 50m 100m 50m 50m -

Espessura a compactar

em aterro 0,20m 0,15m 0,20m 0,20m 0,20m

Espessura mínima para base e sub-base em

tout-venant

0,40m em duas camadas de

0,20m

0,45m em três camadas de

0,15m


0,15m

0,45m em três camadas de

0,15m


0,15m

Camada de regularização (pós-compactação)

0,12m 0,04m 0,10m 0,04m 0,06m

Camada de desgaste em

betão betuminoso (após compactação)

0,05m 0,04m 0,04m 0,04m 0,04m

Sobrelargura a

pavimentar para cada lado

Metade da

profundidade da vala

- - 0,20m para cada lado

Metade da

profundidade da vala

Este tipo de trabalhos não difere só de município para município, como também difere entre

as várias entidades públicas ou privadas que são donos de obra ou executam estas obras.

Nesse sentido, nas Figuras 13 e 14 são apresentados dois tipos de metodologias diferentes

utilizadas por entidades diferentes em trabalhos desta natureza, respetivamente pelas empresas

“Águas do Sado” e pela Fersil.

Figura 13 – Assentamento de tubagem em vala com nível freático abaixo do leito da vala de acordo

com a recomendação da empresa “Águas do Sado” (Águas do Sado, s. d.)

1 - Almofada de areia ou material da própria vala cirandado

para assentamentos e envolvimento da tubagem até

0,20m acima do seu extradorso superior. Compactação

feita por processos mecânicos ou manuais para atingir

um grau de compactação superior a 95% do ensaio

Proctor normal.

2 - Material da própria vala cirandado ou de empréstimo,

compactado para atingir uma compactação idêntica à

dos terrenos adjacentes, feita por processos mecânicos

em camadas de 0,20m, na zona até 1,00m acima da

geratriz superior da tubagem. Usar equipamento que não

transmita uma força superior à de um pilão com massa

de 15Kg.

5 - Banda em polietileno para sinalização da tubagem.

8 - Sub-base em “tout-venant”.

9 - Base em “tout-venant”.

10 - Mistura betuminosa quente com inertes de calcário

sobre rega de impregnação e colagem (200gr/m2), numa

sobrelargura de 0,15m para cada lado da vala.

11 - Mistura betuminosa quente com inertes de basalto

(camada de desgaste) sobre rega de impregnação e

colagem (200gr/m2), numa sobrelargura de 0,15m para

cada lado da vala.


31

Figura 14 – Cuidados a ter na compactação de solos no interior de valas de acordo com a Fersil (Fersil,

2007)

No seguimento da Figura 14, e de acordo com o Manual Técnico da Fersil, o aterro de valas

para obras de infraestruturas processa-se da seguinte forma:

O leito da tubagem deve ser formado por areia fina ou saibro, isentos de pedras, que

normalmente se devem encher até metade do diâmetro do tubo antes de compactar.

Em seguida encher a vala como no ponto anterior até envolver completamente o tubo.

Depois continuar o enchimento com o mesmo material até cobrir a tubagem com uma

camada com espessura de 15cm. A partir daqui o enchimento pode ser colocado e

compactado mecanicamente, desde que não seja diretamente por cima do tubo. O

enchimento a partir dos 15cm pode ser do material da própria escavação em camadas

compactadas de 10cm de espessura. A compactação mecânica é aconselhada quando a

camada de enchimento sobre o tubo atinja os 30cm.

Finalmente, o restante enchimento será colocado e compactado em camadas

selecionadas dependendo do acabamento superficial que se deseje.

A nível nacional, a largura das valas, o assentamento das tubagens e o aterro das valas

deverão obedecer ao Decreto Regulamentar nº 23/95, de 23 de Agosto, denominado de

“Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e de drenagem

de águas residuais”. Esse documento indica que o aterro das valas deve ser efetuado de 0,15m

a 0,30m acima do extradorso das tubagens com material de dimensão inferior a 20mm

(Rodrigues, 2004).

Em suma, com metodologias de construção diferentes, o comportamento do pavimento

também irá ser diferente. Assim, o ideal seria executar este tipo de obras de infraestruturas

antes da pavimentação da via. Mas uma vez que isso não é possível, é necessário obter

informação relevante que permita uma melhor execução deste tipo de trabalhos, que

infelizmente, por melhor executados que sejam, causam sempre desconforto e tornam-se


32

pontos vulneráveis do pavimento rodoviário. Uma possível solução para o problema poderia

passar pela instalação das infraestruturas nos passeios das cidades, mas em Portugal essa

solução não é de todo viável uma vez que o espaço edificado se encontra praticamente junto

às vias e os passeios têm largura reduzida.

2.3.3. Metodologias adotadas na pavimentação de valas nos Estados Unidos da

América

Não só em Portugal, mas também no resto do mundo, este tipo de obras é frequente. Tal como

em Portugal, os problemas associados a este tipo de obras existem e pretende-se que venham

a diminuir ou mesmo eliminar-se por completo.

Por exemplo, nos Estados Unidos da América, grande parte dos pavimentos rodoviários são

construídos em betão armado, o que faz com que a metodologia de construção em obras de

pavimentação após abertura de valas também seja diferente.

De seguida é apresentada a metodologia utilizada nos Estados Unidos da América (cidade de

Dallas, estado do Texas) apenas para reabilitação de pavimentos betuminosos em base

flexível após abertura de valas, por ser aquela com mais interesse para o tipo de pavimentos

mais usuais em Portugal. Neste tipo de obras de repavimentação (Figura 15), a canalização

assenta em gravilha compactada até meio do tubo de forma a dar maior resistência à conduta.

Figura 15 – Reabilitação de pavimentos em betão betuminoso sobre base flexível após instalação de

infraestruturas (DPWT, 2003)

Se a vala se mantiver aberta durante períodos de chuva ou em outros momentos em que o

excesso de água não pode ser impedido de entrar no seu interior, esta deve ser removida logo


33

que o tempo permitir. De seguida o aterro da vala é feito com o material resultante da

escavação caso este seja apropriado, sem pedras com dimensões superiores a 0,15m. Se a

compactação é feita com compactadores pneumáticos, o aterro deve ser realizado em camadas

não superiores a 0,08m. Caso seja feita com equipamentos mais pesados, como o cilindro

hidráulico, a espessura das camadas pode aumentar até um máximo de 0,20m, desde que a

densidade desejada seja obtida (95% do valor obtido no ensaio Proctor Normal) (DPWT,

2003).

O corte do pavimento deve ser feito cerca de 0,60m para cada lado da vala e até à

profundidade total do pavimento betuminoso, mas em nenhum caso inferior a 0,15m. A

camada de desgaste deve ter um mínimo de 0,05m (Figura 11) e deve respeitar as

especificações para a construção de obras públicas (DPWT, 2003).

2.3.4. Metodologias adotadas na pavimentação de valas em França LCPC/SETRA

Em França, ao contrário de Portugal, o estudo e evolução das técnicas de pavimentação após

instalação de infraestruturas já é realizado há vários anos, tornando-se num país de referência

no que se refere a este tipo de obras. Dez anos de experiencia confirmaram a necessidade de

evitar a compactação recomendada pelo RTR (recomendações para obras de terraplanagem

em estradas), uma vez que o leque de equipamentos aumentou e evoluiu, a necessidade de

compactação de valas estreitas aumentou e o desenvolvimento de técnicas de controlo

contribuíram para a necessidade de revisão dessa nota técnica (SETRA/LCPC, 1994).

O guia técnico francês “remblayage des tranchées” é assim um exemplo a seguir no que diz

respeito ao enchimento e compactação de valas, com informação extremamente importante e

de grande utilidade para pôr em prática nas nossas obras em Portugal e implementa-las nos

nossos regulamentos. Desta forma, serão apresentados de seguida alguns dos princípios gerais

relativos ao enchimento de valas, constantes no “Le guide technique de remblayage des

tranchées” (SETRA/LCPC, 1994). Com base nesse guia, a compactação é feita com base em

objetivos de densificação, materiais e equipamentos.

De acordo com o documento referido, para uma dada camada a compactar é conveniente

respeitar dois critérios de densificação representados na Figura 16:

Um valor mínimo da massa volúmica seca média (ρdm);

Um valor mínimo de massa volúmica seca no fundo da camada (ρdfc).

De seguida, são apresentados na Tabela 14 os objetivos de densificação relativos à massa

volúmica média (ρdm) e à massa volúmica do fundo camada (ρdfc), propostos por este guia

técnico para o enchimento de valas, por ordem decrescente de exigência, sendo que em alguns

casos a comparação é feita para o teor de água ótimo do Proctor Normal (WOPN) e noutros

casos para o teor de água ótimo do Proctor Modificado (WOPM).


34

Figura 16 – Variação da massa volúmica seca sobre a altura da camada compactada (SETRA/LCPC,

1994)

Tabela 14 – Definição dos objetivos de densificação para o enchimento de valas (SETRA/LCPC,

1994)

Densificação Parte da vala Objetivo

q2 Aplica-se às camadas de base dos pavimentos. ρdm = 97% ρdOPM

ρdfc = 95% ρdOPM

q3 Aplica-se às partes superiores do aterro sujeito a solicitações devidas à ação do tráfego e à camada

sob a superfície, nos casos sem cargas pesadas.

ρdm = 98,5% ρdOPN ρdfc = 96% ρdOPN

q4 Aplica-se às partes inferiores do aterro e às partes superiores do aterro não solicitadas por cargas

pesadas, assim como à zona de revestimento (salvo

estipulações contrárias).

ρdm = 95% ρdOPN

ρdfc = 92% ρdOPN

q5 Leito de revestimento da tubagem.

(Areia ou cascalho limpo, d/D)

Compactação por duas passagens

do compactador.

As prescrições relativas ao enchimento da vala referem que o fundo da vala deve ser

compactado por duas passagens dum compactador de geometria apropriada, permitindo

assegurar a estabilidade e o nivelamento do fundo da trincheira.

O revestimento da canalização é realizado com material não suscetível a arrastamento

hidráulico, quando esse risco exista. O leito de colocação não é geralmente compactado. De

acordo com o diâmetro da conduta (superior ou inferior a 400 mm), o leito de colocação e o

revestimento da conduta são realizados em duas vezes ou numa só vez (o objetivo de

densificação é q4).

O aterro da base é colocado com cuidado empurrando os materiais sob os flancos da

canalização para não deixar qualquer cavidade. A passagem dos compactadores deve ser

realizada a uma distância razoável da conduta. A título indicativo, as distâncias mínimas a

respeitar entre a geratriz e a parte ativa do compactador para as canalizações novas são

apresentadas na Tabela 15, indicando-se na Figura 17 a definição dessa distância mínima.

O material de revestimento cobre geralmente a canalização com uma espessura de 0,10m,

embora essa altura de recobrimento (hr) possa ir até um máximo de 0,30m.


35

Tabela 15 – Distância mínima a respeitar entre a canalização e a parte ativa do compactador

(SETRA/LCPC, 1994)

Classe do Compactador PV1-PV2-PV3-PQ1-PQ2-

PN0-PN1-PP1 PV4-PQ3-PQ4-PN2-PN3 PP2

Distância – d(m) 0,25 0,40 0,55

Figura 17 – Definição da distância mínima a respeitar entre o compactador e a conduta

(SETRA/LCPC, 1994)

O número de passagens do compactador é indicado nas tabelas de compactação, cujo exemplo

já foi apresentado anteriormente (Tabela 12).

A parte superior do aterro (PSA), para a qual existe um objetivo de densificação q3, é

realizada em material que garanta uma boa capacidade de suporte. A sua espessura é

dependente da importância do tráfego, tal como ilustra a Tabela 16. A escolha da classe de

tráfego é da responsabilidade do engenheiro que deverá, se possível, efetuar um estudo.

Os níveis de tráfego apresentados na Tabela 16 são dados a título indicativo, e foram obtidos a

partir de estudos de tráfego que mostram que as agressividades das viaturas pesadas são

diferentes de acordo com os locais.

Tabela 16 – Classe e espessura dos materiais na zona q3 (SETRA/LCPC, 1994)

Zonas

industriais,

portuárias e

terminais

rodoviárias (NAVP>35kN)

Tráfego

interurbano ou

atravessamento

de zonas

urbanas (NAVP>35kN)

Tráfego

urbano ou

periurbano (NAVP>35kN)

Classe de materiais

utilizados

(Norma NF P 11-300)

Espessura de

materiais

(em q3)

TM

DA

num

só s

enti

do Tráfego

forte >75 >190 >375

B1; B3; C1B; C1B3;

C2B1;

C2B3; D1; D2; D3;

DC1; DC2;

DC3; R11; R21; R22;

R41;

R42; R61; R62; F31;

F61; F62;

F71; F8; C1B4; C2B4;

Depois da eliminação da fração fina D/d

>= 0,60m ou

>= 0,40m

Tráfego

médio 25 a 75 60 a 190 125 a 375

>= 0,45m ou

>= 0,30m

Tráfego fraco

<25 <60 <125 >= 0,30m


36

Como se pode perceber pela análise da Tabela 16, a coluna respeitante ao trafego urbano ou

periurbano é aproximadamente 2 duas vezes menos agressivo do que a coluna respeitante ao

trafego interurbano ou atravessamento de zonas urbanas, e 5 vezes menos agressivo do que a

coluna respeitante a zonas industriais.

Em França, os materiais a utilizar no enchimento de valas são classificados de acordo com o

definido na norma NF P 11-300. Esta classificação distingue três categorias de materiais

usados nos aterros rodoviários e leitos de pavimento:

Solos;

Materiais rochosos;

Subprodutos industriais.

Os materiais utilizados no enchimento de valas devem satisfazer as seguintes condições:

Os materiais cujo Dmáx (dimensão dos elementos mais grossos) for superior a um

terço da largura da vala não serão utilizáveis.

Os materiais cujo Dmáx é superior a dois terços da espessura da camada elementar

autorizada para o caso de compactação não serão utilizáveis.

Os materiais suscetíveis ao gelo deverão ser excluídos.

Os materiais suscetíveis ao gelo, aquando de trabalhos sob pavimentos, passeios, ou

bermas, são de excluir quando a proteção ao gelo obtida com os materiais do

pavimento não é suficiente.

Os subprodutos industriais só serão utilizados após um estudo particular que

demonstre a sua não nocividade em relação ao ambiente e à rede em causa.

Os materiais rochosos raramente serão diretamente utilizados em valas devido ao

critério do Dmáx, pois necessitam frequentemente de uma preparação prévia

(trituração, corte, crivagem, ou otros).

Com base nos princípios atrás mencionados são construídas regras de utilização de materiais

na parte inferior do aterro (objetivo de compactação q4) e na parte superior do aterro (objetivo

de compactação q3).

Através dos objetivos de compactação pretendidos para determinada camada, e recorrendo às

tabelas de utilização dos materiais para esses mesmos objetivos, é possível definir o caso tipo

relativo a valas essencialmente sob pavimentos (Figura 18).

Para além dessas valas tipo sob pavimentos, existem casos particulares, nomeadamente o caso

das valas estreitas (L < 0,30m). Nestes casos a compactação pode ser realizada por saltitões

de placa estreita ou outros equipamentos específicos como os rolos vibratórios estreitos.


37

Figura 18 – Caso tipo relativo a enchimento e reabilitação de valas sob pavimentos (SETRA/LCPC,

1994)

No entanto existem algumas restrições adicionais quando se realiza a compactação nestes

casos de valas estreitas:

Os modelos de rolos vibrantes estreitos recentes não danificam a canalização ou cabos

quando compactados a uma distância destes de 0,40m (d=0,40m). Caso os materiais

da vala permitam uma espessura de compactação emax>d o valor de d pode ser

aumentado para o valor de emax.

A profundidade da vala deve ser compatível com a profundidade de penetração da

parte ativa dos compactadores (Figura 19).

A largura dos rolos vibrantes deve ser compatível com a largura da vala (fenómeno da

“faca” se o rolo vibrante é muito mais estreito do que a vala).

Figura 19 – Introdução da parte ativa do compactador em valas mais estreitas (SETRA/LCPC, 1994)

2.4. Outros casos de estudo relativos à instalação de infraestruturas

2.4.1. Perda de vida útil do pavimento após abertura de vala para instalação de

infraestruturas

Segundo um estudo feito no Canadá, mais propriamente na cidade de Ottawa, cujo objetivo se

centrou na determinação do custo e do impacto da abertura de valas para instalação de


38

infraestruturas na rede rodoviária urbana e semiurbana, a diferença entre o ciclo de vida de

pavimentos urbanos e pavimentos rurais pode ser atribuída à diferença na geometria do

pavimento, ao carregamento provocado pelo tráfego e também à instalação de infraestruturas

enterradas onde o espaço de trabalho é bastante confinado. Embora o atual código que rege

este tipo de obras em Ottawa exijam uma reintegração da estrutura do pavimento novo a

combinar com o pavimento adjacente, é frequentemente observado que essa reintegração não

é de todo executada segundo as normas exigidas, diminuindo o tempo de vida útil do

pavimento devido à degradação da zona intervencionada, como ilustra a Figura 20 (Lee e

Lauter, 1999).

Figura 20 – Fendilhamento tipo pele de crocodilo após instalação de infraestruturas (Lee e Lauter,

1999)

Neste estudo verificou-se que os pavimentos com ciclos de vida mais longos experimentam

maiores perdas no ciclo de vida devido aos efeitos provocados pela abertura de valas em

comparação com pavimentos cujo ciclo de vida é mais curto.

Após o estudo de mais de duas centenas de valas executadas em pavimentos, observou-se que

este tipo de obras reduz o ciclo de vida dos pavimentos urbanos em 7,8%, e em 32,4% em

toda a zona envolvente da vala. Isto porque se demonstrou que a abertura de valas para

instalação de infraestruturas não afeta apenas a área da vala mas também as áreas para além

dos limites da vala, designada “zona de influência”, como provam os resultados de ensaios

estruturais não destrutivos para avaliação da deflexão que indicam que, em média, a zona de

influência da vala é de cerca de 0,60m a partir dos seus limites. Os resultados mostram

também que a referida abertura de valas no pavimento aumentou o valor da deflexão em 18%

quando ponderados sobre a superfície do pavimento a nível urbano. Um perfil típico das

deflexões máximas na zana de influência das valas é apresentado na Figura 21.

Por último, os resultados dos ensaios de capacidade de carga mostram que a abertura de valas

para instalação de infraestruturas nos pavimentos têm um significativo impacto negativo sobre

a capacidade resistente do pavimento na área correspondente à abertura da vala.


39

Figura 21 – Perfil típico com valores da deflexão máxima na zona de influência das valas (Lee e

Lauter, 1999)

Os mesmos resultados indicam que, em média, a abertura de valas para execução de

infraestruturas reduz a capacidade de carga do pavimento na zona sobre a vala em 8,5%. Isso

requer um reforço do pavimento da zona da vala com cerca de 32mm de mistura betuminosa a

quente para reabilitar a capacidade de carga perdida como resultado da abertura de valas.

2.4.2. Reforço de zonas intervencionadas com recurso a geogrelhas

Foi desenvolvido outro estudo no Irão para avaliar o reforço do pavimento após instalação de

infraestruturas, juntamente com Departamentos de Engenharia Civil de Universidades do Irão,

da Índia e da Malásia, usando geogrelhas no topo da camada de base para diminuir o

assentamento e a formação de rodeiras. Esse estudo foi efetuado na cidade de Shiraz, onde foi

analisado o comportamento do pavimento em três zonas distintas, em que duas delas foram

reforçadas com geogrelhas e a terceira não foi reforçada. Os assentamentos foram registados

no final de um, três, seis e doze meses (Kazemian et al., 2010).

Nas últimas três décadas, as geogrelhas têm sido cada vez mais utilizadas para melhorar o

desempenho estrutural de pavimentos recém-construídos ou reabilitados. Estas geogrelhas

podem ser colocadas na mistura betuminosas ou nas camadas granulares do pavimento a fim

de melhorar a resistência às tensões de carregamento nesses materiais (Kazemian et al.,

2010).

O processo normalmente adotado pela administração local em Shiraz para o preenchimento da

vala é colocar o cano sobre uma almofada de areia (5 cm) e, em seguida, preencher com areia

até ao topo do tubo. De seguida é colocado o material resultante da escavação como primeira

camada e é colocada água suficiente de modo a saturar o aterro (Figura 22). Depois a parte

restante da vala é preenchida com brita e tout-venant (Kazemian et al., 2010).


40

Figura 22 – Saturação do solo depois de colocada a primeira camada na vala (Kazemian et al., 2010)

A falta de técnicas de compactação adequadas para este tipo de aterros costuma produzir

grandes assentamentos nas estradas pavimentadas após reabilitação da vala. Tal como já foi

referido atrás, para avaliar a eventual ocorrência de degradações na zona da vala após

reabilitação, essa análise foi realizada em três secções do pavimento, em que a primeira não

foi reforçada, a segunda foi reforçada com uma geogrelha BX 1100 e a terceira foi reforçada

com uma geogrelha BX 1500. De salientar que apesar de serem estudadas secções diferentes,

todas foram analisadas para a mesma intensidade de tráfego (Kazemian et al., 2010).

Segundo Al-Quadi (2008) apud (Kazemian et al., 2010) a geogrelha deve ser colocada o mais

próximo da camada que irá experimentar a maior deformação, sendo que neste trabalho a

geogrelha foi colocada no topo da camada de base (Kazemian et al., 2010). A espessura do

aterro compactado após abertura da vala (argila), da sub-base (brita) e da base (tout-vennant)

foi de 1,25m, 1,00m e 0,20m, respetivamente, tal como ilustra a Figura 23, onde também se

pode verificar qual a localização das geogrelhas utilizadas em duas secções do estudo.

Figura 23 – Estrutura de reabilitação do pavimento na zona da vala e localização da geogrelha

(Kazemian et al., 2010)


41

Como esperado, o assentamento do pavimento sem reforço é muito elevado quando sujeito a

elevadas cargas de tráfego, mas reduz significativamente com a geogrelha BX 1100 e ainda

mais para a geogrelha BX 1500. O assentamento do pavimento sob uma dada carga é de

2,03mm para a secção sem reforço, 1,31mm (redução de 44,1%) para a geogrelha BX 1100 e

0,82mm para a geogrelha BX 1500 (redução de 63,0%) (Kazemian et al., 2010). Nas Figuras

24 e 25 é possível verificar que o pavimento reforçado com geogrelhas não apresenta grandes

degradações ou assentamentos, enquanto na secção sem reforço é visível o assentamento

(Figura 26).

Figura 24 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1100 (Kazemian et al., 2010)

Figura 25 – Pavimento reabilitado na zona da vala com geogrelha BX 1500 (Kazemian et al., 2010)

Figura 26 – Pavimento reabilitado na zona da vala sem reforço (Kazemian et al., 2010)


42

2.4.3. Perfurações horizontais sem abertura de vala (trenchless)

A tecnologia de perfurações horizontais sem abertura de vala (tecnologia “tranchless”)

desenvolveu-se há cerca de 14 anos na China desde o primeiro simpósio nessa temática

realizado em Beijing, em 1996. Por sua vez, a Sociedade Chinesa para a Tecnologia

“Tranchless” foi criada em 1998 (Boasong e Najafi, 2007).

Com uma população crescente e ambientes urbanos densamente povoados, a China está a

olhar para métodos alternativos de instalação de gasodutos subterrâneos em detrimento dos

tradicionais métodos de instalação destas infraestruturas. A abertura de valas convencional

resulta em problemas nos centros urbanos através do fecho de estradas, atrasos no trânsito,

desvios de tráfego, perdas de acesso a casas e negócios, ruído e uma perturbação geral para

todos. A tecnologia “trenchless” é uma solução mais viável e sustentável para instalar as

infraestruturas enterradas. Pipe Jacking e Perfuração Horizontal Dirigida são atualmente, e de

longe, as tecnologias “trenchless” mais reconhecidas (Ariaratnam, 2009).

Segundo Najafi (2005) apud (Boasong, 2007), a perfuração horizontal é uma técnica que

permite a instalação de condutas com necessidades mínimas de céu aberto. Atualmente, a

perfuração horizontal é uma indústria multimilionária com centenas de fornecedores e

milhares de sondas de perfuração a operar na China, que é o mercado em maior crescimento

na tecnologia “trenchless” (Boasong e Najafi, 2007).

A maioria dos engenheiros e construtores têm conhecimento sobre a tecnologia “trenchless”

para aplicação em cidades. No entanto, geralmente não têm conhecimentos para selecionar e

utilizar a metodologia adequada para um determinado projeto. Como resultado, projetos que

poderiam ser excelentes candidatos para o emprego de tecnologia “trenchless” muitas vezes

são realizados com a tradicional abertura de valas. A falta de um melhor conhecimento na

matéria acaba por fazer com que os municípios fiquem relutantes em adotar a tecnologia

“trenchless”, dada a incerteza de custo e a informação muitas vezes limitada sobre a

localização das atuais canalizações enterradas (Ariaratnam, 2009). Contudo, à medida que os

engenheiros e construtores forem aumentando os seus conhecimentos e se tornem mais

confiantes nestes novos métodos de construção, prevê-se que os mesmos se tornem comuns.

A tecnologia de Perfuração Horizontal Dirigida tem sido utilizada nas travessias de rios,

cursos de água, estradas e caminhos-de-ferro, assim como na instalação de condutas sem

abertura de vala em zonas de grande concentração populacional. A longitude mais elevada

neste tipo de perfuração é cerca de 2000m, e o maior diâmetro cerca de 1229mm (Hidrossolo,

2006).

Para sua execução, inicia-se o atravessamento através da cravação de um furo piloto (Figura

27) de aproximadamente 40cm usando técnicas de cravação com o auxílio de hidrojato, por

recurso a motor de lamas ou a martelo do tipo fundo-de-furo (Hidrossolo, 2006).


43

Figura 27 – Perfuração horizontal dirigida durante a fase de cravação do furo piloto (Hidrossolo, 2006)

Esta primeira perfuração é de menor diâmetro, sendo executada com uma cabeça direcional

equipada com uma sonda que permite a localização da perfuração ao longo da sua execução,

para que se façam correções na direção de modo a manter a trajetória pretendida. O avanço da

furação é conseguido através da ação combinada da injeção das lamas bentoníticas sobre

pressão, enquanto a cabeça de perfuração que se encontra em rotação ligada à perfuradora

(através de varas de perfuração) é impelida a avançar na direção pretendida. As lamas

bentoníticas têm ainda outras funções, como o arrefecimento da cabeça de perfuração, a

remoção dos detritos, a sustentação das paredes do furo e a lubrificação para a passagem da

tubagem. O acompanhamento da perfuração faz-se através dos sinais recebidos da sonda

instalada na cabeça de perfuração, podendo estes ser de dois dispositivos diferentes:

cabo/sonda onde a informação será enviada para um aparelho recetor (Figura 28) para

confronto com o traçado definido, ou com uma sonda de radiodeteção que transmite o sinal e

faz a procura do seu posicionamento (Sondagens Oeste, 2013).

Figura 28 – Equipamento de radiodeteção Subsite 750 Tracker (Sondagens Oeste, 2013)

Após a execução do furo piloto, a cabeça de perfuração direcional é retirada e é colocado um

“alargador” com um diâmetro superior à perfuração anterior. O alargador servirá para

aumentar o diâmetro do furo inicial, que através da rotação associada a compressão e à

injeção de lamas bentoníticas fará várias passagens até que se atinja o diâmetro pretendido.

Quando se atinge o diâmetro desejado, o tubo a colocar é ligado ao alargador através de um

destorcedor (Figura 29), que é puxado até atingir a extremidade inicial da perfuração

(Sondagens Oeste, 2013).


44

Figura 29 – Pormenor da colocação da tubagem (Sondagens Oeste, 2013)

2.5. Controlo da qualidade de compactação em obra e patologias

associadas

2.5.1. Introdução

O controlo da compactação deve ser feito durante a sua execução (granulometria do material,

equipamento utlizado, espessura das camadas, numero de passagens do compactador, entre

outros), mas também após a compactação, comparando os resultados que se obteve em

laboratório com os que se obtém no campo.

Em seguida procura fazer-se uma síntese das técnicas de controlo utilizadas ao nível da

compactação no que se refere a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas,

assim como das patologias associadas à falta de controlo de qualidade nessas obras. Nesse

sentido, serão abordados alguns dos ensaios que podem ser efetuados para controlo da

compactação (dado que grande parte das patologias que surgem após conclusão deste tipo de

obras deriva de problemas estruturais ligados a uma deficiente compactação).

2.5.2. Métodos expeditos de determinação do teor em água

O controlo do teor em água dos solos é fundamental para se garantir o sucesso na obtenção de

graus de compactação elevados. Existem vários métodos para a determinação do teor em água

em obra, sendo os mais expeditos e utilizados os seguintes:

Método do Speedy;

Método reativo ou gamadensímetro.

O método de speedy consiste em fazer reagir carboneto de cálcio no interior da garrafa

speedy. A reação da água no solo com o carbonato de cálcio dá origem à libertação de gás

acetileno que origina um aumento da pressão no interior da garrafa. Para maior quantidade de

água no solo a pressão referida será maior. É normalmente utilizado para determinações do

teor de água rápidas em solos granulares, e não funciona com tanta precisão em solos finos

pela dificuldade em desagregar as partículas (Ribeiro, 2008).

O método reativo consiste na utilização de um aparelho designado de gamadensímetro (Figura

30), que mede teores de humidade e o peso volúmico seco do solo. A medição do teor de


45

humidade faz-se por emissão de neutrões rápidos no solo, que por colisão com os átomos de

hidrogénio se transformam em neutrões lentos. Quanto maior o número de neutrões lentos

registados, maior será o teor de humidade do solo (Ribeiro, 2008).

Figura 30 – Aparelho gamadensímetro (Tecnilab, 2013)

2.5.3. Métodos expeditos de determinação do peso volúmico seco

A obtenção do peso volúmico seco do solo é fundamental para a determinação do grau de

compactação. Para controlo do peso volúmico seco em obra são utilizados alguns métodos

expeditos:

Método da garrafa de areia;

Método do balão ou densímetro de membrana;

Método nuclear radioativo ou do gamadensímetro.

O método garrafa de areia é o método destrutivo mais utilizado no nosso país. Este método,

descrito pela especificação LNEC E-204, consiste em determinar o volume de cavidades

abertas no terreno. Pela relação do peso de solo retirado e do teor de humidade determinado, é

possível determinar o peso volúmico seco (Ribeiro, 2008).

O método do balão é outro dos métodos destrutivos também utilizados que requer a abertura

de uma cavidade no solo. Não existe especificação própria nacional para este ensaio. Deve-se

seguir a norma ASTM D-1556. Não deve ser aplicado em solos pouco consistentes, porque a

pressão exercida pelo balão pode alterar o volume da cavidade (Ribeiro, 2008).

O método de controlo de compactação, realizado com equipamentos baseados na

radioatividade, permitem estimar o teor de humidade e o peso volúmico seco de forma


46

extremamente rápida, eficiente e cómoda. O equipamento (Figura 30) consta basicamente de

uma fonte radioativa e de um recetor-contador. Na fonte existem dois tipos de materiais

radioativos: um para a emissão de raios gama, que permitem a avaliação do peso volúmico do

solo, e outro para a emissão de neutrões, com os quais se determina o teor em água

(Fernandes, 1994).

Para determinação do peso volúmico, a fonte emite raios gama a partir da superfície do

terreno (“transmissão indireta”) ou a partir do seu interior (“transmissão direta”), sendo neste

caso introduzida a fonte num furo previamente realizado. A quantidade de raios gama que vai

ser captada por unidade de tempo no contador Geiger-Muller situado na célula é inversamente

proporcional à densidade do material atravessado (Fernandes, 1994).

2.5.4. Métodos de controlo de compactação em obra LCPC/SETRA

Outros métodos também podem ser usados para controlo da compactação em obra. Contudo,

obrigam à utilização de equipamentos mais elaborados, tais como:

Penetrómetro;

Sonda de dupla gama;

Dynaplaque.

O penetrómetro (Figura 31) é um aparelho de controlo de compactação que pode atuar tanto

em valas profundas (vários metros) como em valas estreitas de 0,15 m de largura,

atravessando materiais de granulometria até os 100 ou 150 mm.

Para o uso do penetrómetro é necessário conhecer a classificação dos materiais (natureza e

estado de humidade), em que a curva obtida traduz se a densificação realizada está em

conformidade com as exigências (q4, q3, q2), comparando no aparelho os limites

predeterminados estabelecidos nas diferentes classes de materiais.

A compactação é aceitável se respeitar as seguintes condições:

Nenhum ponto do penetrograma (Figura 31) pode ser superior à penetração do corte

limite (ecL), a penetração do corte de referência (ecR) é indicativa da posição;

As espessuras das camadas são as constantes da tabela de compactação.

A compactação não está em conformidade com os objetivos de densificação se:

O penetrograma for superior à ecL, sendo que a amplitude com que se manifesta

reflete a gravidade do defeito;

As espessuras reais das camadas são maioritariamente superiores às tabeladas (mesmo

que o penetrograma não seja superior à ecL).


47

Figura 31 – Penetrómetro e exemplo de penetrograma obtido nesse equipamento (Sedidrill, 2009;

SETRA/LCPC, 1994)

A sonda de gama dupla é outro aparelho de alta precisão, disponível num número limitado de

exemplares, que permite a obtenção de perfis de densidade em função da profundidade

estudada, o que pode ser usado para controlo de compactação.

O controlo com o Dynaplaque (Figura 32) permite assegurar que as camadas de reparação de

pavimento, possam ser colocadas sobre um suporte suficientemente rígido, e só é possível

usar se a vala tiver uma largura superior a 0,80m (para colocação da base do Dynaplaque). A

escolha dos materiais na parte superior do aterro é fundamental para a obtenção de um

módulo correto para essa camada (pelo menos 50 MPa em qualquer ponto).

Figura 32 – Equipamento de controlo de compactação Dynaplaque (Lehmann + partner, 2013)

2.5.5. Patologias associadas a obras de pavimentação após abertura de valas

Uma obra de pavimentação realizada após instalação de infraestruturas em valas, após

concluída e quando se procede à abertura ao tráfego está permanentemente sujeita às

solicitações provocadas pelos veículos e pelos agentes climatéricos.

A avaliação da qualidade global dos pavimentos pode ser subdividida em dois domínios

fundamentais: a avaliação estrutural e a avaliação funcional (Branco et al., 2008).


48

A avaliação estrutural procura definir o nível de desempenho mecânico do pavimento, tendo

em conta o tráfego passado e as condições climáticas, sendo correntemente quantificável

através da “vida residual”, expressa em termos de número de passagens de um determinado

eixo padrão que o pavimento ainda pode suportar. A avaliação funcional tem por objetivo

definir a qualidade do pavimento, tendo por base as exigências dos utentes da estrada quanto

ao conforto e segurança de circulação (Branco et al., 2008).

A degradação pode então ser do tipo estrutural ou funcional, sendo um fenómeno inerente a

qualquer pavimento. Quanto ao processo de degradação de um pavimento, este é dependente

de dois grupos de fatores: os fatores passivos, característicos do pavimento construído

(espessura das camadas, materiais utilizados, qualidade de construção), e os fatores ativos,

que são os principais responsáveis pelo processo de degradação, compreendendo as ações do

tráfego e dos agentes climáticos (Branco et al., 2008).

O processo de evolução das degradações de um pavimento apoia-se no “princípio das

consequências”, em que uma degradação não evolui isoladamente no tempo, dando origem a

outras degradações, ou seja, inicia-se uma atividade em ciclo, onde as diferentes degradações

interferem mutuamente (Pereira e Miranda, 1999).

Alguns dos fatores mais significativos responsáveis pela degradação dos pavimentos são: 1) a

falta de estudo das condições in situ, que por conseguinte não foram tidas em conta no

projeto; 2) capacidade de suporte insuficiente dos terrenos de fundação devido, por exemplo,

à má compactação dos solos; 3) as ações climáticas; 4) más condições de drenagem;

5) reduzida qualidade dos materiais, nomeadamente devido a deficiências de fabrico e

execução; 6) existência de problemas de ligação entre a camada de desgaste e a camada de

base; 7) elevada agressividade do tráfego; 8) existência de camadas estruturais de reduzida

compacidade; 9) sub-dimensões da camada de desgaste ou das camadas betuminosas ou

granulares inferiores; 10) deficiência de construção nas juntas, entre outros fatores que

também podem concorrer para a ocorrência das patologias nos pavimentos (Pereira e

Miranda, 1999).

A relação causa efeito pode traduzir-se sob a forma de uma matriz que relaciona os fatores de

degradação com os principais tipos de patologias que ocorrem nos pavimentos, tal como se

apresenta na Tabela 17.

No que diz respeito a obras de pavimentação após instalação de infraestruturas, a abertura e

fecho de valas efetuadas pelas concessionárias competentes podem acarretar diversos

problemas não só à nova pavimentação na zona intervencionada como na restante

pavimentação. Estas patologias ainda são agravadas pelo facto de se estar a criar uma

descontinuidade na estrutura do pavimento.


49

Tabela 17 – Classificação das relações entre as degradações e os fatores de degradação (Branco et al.,

2008)

DEGRADAÇÕES

FACTORES DE DEGRADAÇÃO

Con

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Deformações *** * ** *** * ** * * ***

Rodeiras *** * ** *** ** * ** ** ***

Fendas ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***

Fendas parabólicas * ** ** ** *** *** *** **

Pele de crocodilo ** ** ** ** *** ** ** *** *** ***

Pelada * ** ** *** *** ** **

Ninhos ** * *** *** ** ** ** ***

Cabeça de gato *** ** *** * **

Desagregação

superficial *** *** ** *** **

Exsudação *** ** *** ***

*** - Muito importante; ** - Importante; * - Pouco importante

As principais patologias que normalmente derivam deste tipo de obras de repavimentação

após instalação de infraestruturas em valas são as que se seguem:

Deterioração das áreas do pavimento próximas à vala (Figura 33), devido à demora na

recomposição ou não execução de corte das áreas afetadas, ou ainda devido à falta de

aplicação de ligantes de maneira a cobrir totalmente as paredes laterais do pavimento

existente. As bordas de ligação podem assim fissurar (Figura 34) uma vez que ficam

sujeitas a esforços na ligação entre as duas zonas do pavimento.

Rotura do pavimento (Figura 35) ou fendilhamento por fadiga (Figura 36) pode ter

origem na fraca qualidade dos materiais, falta de capacidade de suporte das camadas

em materiais granulares e do solo de fundação, falta de ligação das camadas por

deficiente construção, subdimensionamento da camada de desgaste, agressividade do

tráfego, entre outras possíveis causas.

Assentamento do pavimento reconstruido (Figuras 37 e 38), devido à insuficiente

capacidade de suporte da fundação, subdimensionamento das camadas inferiores,

camadas estruturais de reduzida compacidade, entre outros.

Desnivelamento do pavimento a nível acima da superfície do pavimento existente

(Figuras 39 e 40), causando grande desconforto aos utentes.


50

Figura 33 – Deterioração das áreas do pavimento próximo à vala (Stuchi, 2005)

Figura 34 – Fendas longitudinais com o pavimento existente (Azambuja, 2009)

Figura 35 – Rotura do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)

Figura 36 – Fendilhamento por fadiga (Azambuja, 2009)


51

Figura 37 – Assentamento do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)

Figura 38 – Assentamento da repavimentação (Azambuja, 2009)

Figura 39 – Elevação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)

Figura 40 – Elevação da repavimentação (Azambuja, 2009)

Desagregação do revestimento em mistura betuminosa (Figuras 41 e 42) a quente,

devido à fraca qualidade dos materiais da camada de desgaste, envelhecimento do

ligante, agressividade do tráfego, sobreaquecimento do betume na altura de fabrico da

mistura betuminosa, compactação a baixa temperatura, entre outros.


52

Desnivelamento das camaras de visita para níveis abaixo e acima da superfície de

rolamento dos pavimentos existentes (Figura 43), causando grande desconforto aos

utentes.

Figura 41 – Desagregação do pavimento reconstruido (Stuchi, 2005)

Figura 42 – Desagregação da repavimentação (Azambuja, 2009)

Figura 43 – Caixas de visita com desnivelamento abaixo e acima do pavimento existente (Azambuja,

2009)


53

3. DESCRIÇÃO DOS TRECHOS EM ESTUDO, SUA

REABILITAÇÃO E MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS

3.1. Introdução

A repavimentação de estradas urbanas na decorrência de obras para instalação de

infraestruturas é de extrema importância uma vez que dela podem surgir variadíssimos

problemas quando estas não seguem normas e exigências de controlo de qualidade. A má

execução deste tipo de obras prejudica a circulação, o conforto, a própria segurança dos

utentes rodoviários e aumenta ainda os custos da obra devido à necessidade de realizar

posteriores reparações.

Assim, o primeiro objetivo do presente capítulo passa pela descrição das metodologias

utilizadas nas obras em estudo para as repavimentações, bem como comparar o modo como

este tipo de obras para instalação das infraestruturas urbanas são executadas com o que é

exigido pelos regulamentos municipais e nacionais. Desta forma é possível aferir até onde a

legislação municipal e mesmo nacional é aplicada neste tipo de obras ditas “pequenas” , as

quais podem comprometer a qualidade estrutural e funcional das vias urbanas tão importantes

para as locomoções diárias de uma parte significativa da população.

O segundo objetivo deste capítulo passa por descrever os métodos de ensaio utilizados ao

nível da caracterização estrutural do pavimento assim como os objetivos pretendidos com

esses mesmos ensaios para cada trecho analisado.

Para o desenvolvimento deste estudo foi feito um acompanhamento em duas obras distintas,

ambas com abertura de vala para instalação de infraestruturas em plena via pública e posterior

repavimentação, sendo que numa das obras se analisou um pavimento em calçada de cubos de

granito e, na outra, um pavimento flexível, construído com materiais betuminosos.

3.2. Localização dos trechos em estudo

3.2.1. Trecho em calçada de cubos de granito

O trecho em cubos de granito selecionado para o estudo (Figuras 44 e 45) localiza-se em Fafe,

na envolvência do centro da cidade, e destina-se a servir residências, pequenos espaços

comerciais mas sobretudo a dar acesso à principal igreja da cidade e ao único hospital de Fafe.

Trata-se portanto de uma via maioritariamente utilizada por veículos ligeiros mas com volume

de trafego considerável.

Este trecho foi analisado num comprimento total de cerca de 127 metros como ilustra a Figura

44.


54

Figura 44 – Localização do trecho em calçada de cubos de granito

Figura 45 – Revestimento em calçada de cubos de granito

3.2.2. Trecho em material betuminoso

Este trecho para estudo (Figuras 46 e 47) localiza-se em Quinchães, freguesia de Fafe, o qual

se destina maioritariamente para ligação entre populações e a servir as residências da zona.

Trata-se de uma via maioritariamente utilizada por veículos ligeiros, sendo também utilizada

pelos transportes urbanos que fazem ligação à cidade de Fafe.

Este trecho irá ser analisado num comprimento total de cerca de 135 metros como ilustra a

Figura 46.


55

Figura 46 – Localização do trecho em material betuminoso

Figura 47 – Revestimento em material betuminoso

3.3. Reabilitação do pavimento nos trechos estudados

Nos dias de hoje, as vias de comunicação assumem um papel importantíssimo no quotidiano

das pessoas e o aperfeiçoamento da técnica de pavimentação surgiu com a evolução dos

veículos e o aumento do tráfego.

Para além de garantirem qualidades funcionais como conforto e segurança, é fundamental os

pavimentos garantirem também qualidade estrutural de forma a resistir às cargas por tempos

cada vez maiores.

Nesse sentido, o controlo de qualidade em obras de repavimentação após instalação de

infraestruturas subterrâneas é fundamental, uma vez que a deficiente execução neste tipo de

obras irá ter consequências não só na zona intervencionada, mas também no resto do


56

pavimento, pois grande parte dos problemas que podem surgir nos pavimentos pode ter

origem neste tipo de obras de infraestruturas, causando desconforto, insegurança e até

diminuição da própria capacidade estrutural. Estes problemas dão origem a determinadas

patologias cuja manutenção e reabilitação obrigam à utilização de recursos que são, na grande

maioria dos casos, inferiores às necessidades.

Desta forma, estes fenómenos patológicos levam ao descontentamento dos utentes das vias e

trazem repercussões ao nível da segurança e conforto dos mesmos. Assim, surge a

necessidade de prevenir estas anomalias, controlando a sua execução de uma forma objetiva e

rigorosa, para que as vias apresentem o desempenho e a durabilidade esperada.

De seguida serão expostas as metodologias construtivas utilizadas em ambas as obras de

estudo e algumas das anomalias que se foram verificando na execução das mesmas.

3.3.1. Reabilitação do trecho em calçada de cubos de granito

Esta obra consistiu na execução de infraestruturas de saneamento e de águas pluviais, em

substituição das redes antigas já existentes. Para tal, foi necessária a abertura de vala no

pavimento em questão, conforme a Figura 48, e posterior repavimentação do mesmo. A vala

aberta ao longo da via comporta uma largura média com cerca de 1,60m e uma profundidade

média de 2,50m.

Figura 48 – Abertura de vala para remoção das infraestruturas existentes

A repavimentação foi executada em duas etapas distintas. A primeira etapa consistiu no fecho

total da vala, ou seja, na reposição das camadas de solo compactado até ao topo da via nos

127 metros de comprimento, uma vez que a via apesar de não estar aberta ao tráfego, tinha de

reunir as condições mínimas para acesso a moradores e acima de tudo garantir o acesso de


57

ambulâncias ao hospital. A segunda etapa consistiu na remoção total da camada de cubos de

granito e sua total reconstrução.

Na primeira etapa, após a abertura da vala na profundidade desejada, limpou-se o fundo da

vala, sem que este tivesse sido compactado e de seguida foram colocados cerca de 0,05m de

pó de pedra para assentamento da tubagem (Figura 49). Esta almofada em pó de pedra apenas

se restringiu a esses 0,05m, não envolvendo desta forma a totalidade da tubagem.

Em determinados troços, durante a abertura de vala foi necessário recorrer ao martelo

pneumático uma vez que durante as escavações para assentamento das tubagens o fundo das

valas era rochoso, como se verifica na Figura 50. Os troços que eram abertos para a colocação

das infraestruturas não ultrapassavam os 15/20 metros de cumprimento.

Figura 49 – Assentamento da tubagem em pó de pedra

Após o assentamento da tubagem, foi efetuado o aterro da primeira camada com terras

provenientes da própria escavação, terras estas que não foram cirandadas e em que numa

primeira fase era efetuado com o auxílio de uma pá com o objetivo de selecionar terras sem

que estas contenham pedras de dimensões consideráveis para o envolvimento da tubagem.

Contudo, esse aterro era posteriormente auxiliado pela retroescavadora que impossibilitava

um adequado controlo de terras selecionadas sem pedras de dimensões consideráveis que

possam danificar a tubagem, como ilustra a Figura 51. Na Figura 52 pode ver-se que as

laterais da tubagem foram compactadas de forma manual.


58

Figura 50 – Fundo das valas rochoso

Figura 51 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis


59

Figura 52 – Compactação manual das laterais da tubagem

O aterro da primeira camada que envolve a tubagem teve em média uma espessura que

rondava os 50/60cm a partir do extradorso superior da tubagem, procedendo-se de seguida à

compactação da mesma com recurso ao “saltitão”, como se verifica na Figura 53. Após a

compactação desta primeira camada de aterro foi colocada a fita sinalizadora para indicação

de existência de tubagem de águas residuais caso outra concessionária venha posteriormente a

executar trabalhos de escavação no mesmo local (Figura 54).

Figura 53 – Compactação da primeira camada de aterro


60

Figura 54 – Colocação da fita sinalizadora

O material da segunda camada de aterro e das sucessivas camadas até se atingir o topo da vala

ao nível do pavimento foram colocados pela retroescavadora, cujo controlo era mais

dificultado em relação a pedras de maiores dimensões como ilustra a Figura 55, mas

sobretudo material velho de canalizações antigas que eram despejados junto com o aterro,

material este que foi impedido pela fiscalização de ir junto com o aterro da vala (Figura 56).

Figura 55 – Aterro da segunda camada de solo


61

Figura 56 – Restos de canalização antiga colocados junto com o aterro

As espessuras médias de compactação destas camadas rondaram os 60cm. Para além disso, e

frequente durante a execução dos vários troços, verificou-se o despejo de águas vindas das

tubagens antigas, sem que estas fossem retiradas ou encaminhadas para fora da vala e

portando, o aterro era executado sobre essas mesmas águas (Figura 57).

Figura 57 – Águas provenientes das tubagens antigas


62

Após a compactação da segunda camada de aterro, é ilustrado na Figura 58 a forma como

foram aterrados alguns troços, com aterro direto a partir do camião, sendo este método

utilizado em apenas uma minoria dos troços. A abertura média de vala por troço era de cerca

de 10m, troço este onde eram executados os trabalhos necessários ao nível das infraestruturas

e posterior reposição das várias camadas de solo até ao topo da via.

Figura 58 – Colocação da parte superior do aterro

À medida que os trabalhos iam sendo executados, era necessário fechar a vala de cada troço

intervencionado uma vez que era prioritário manter a via operacional para dar acesso de

ambulâncias ao hospital e até mesmo aos moradores da zona (Figura 59). A compactação no

topo da vala foi efetuada com um compactador vibratório tandem.

Para evitar que o solo se torne plástico no topo da vala, devido à ocorrência de precipitação, o

que dificultaria a traficabilidade dos equipamentos de obra, foi colocada uma pequena camada

de brita com cerca de 0,10m de espessura como ilustra a Figura 60.

Por fim, e como já foi referido anteriormente, a segunda etapa consistiu na remoção total da

camada de cubos de granito e a sua total reconstrução.


63

Figura 59 – Fecho total de vala para acesso a utentes

Figura 60 – Camada de brita no topo da vala

Esta reconstrução consistiu na execução de uma camada (vulgarmente designada de “caixa”)

de 0,20m de agregado britado de granulometria extensa (“tout-venant”), seguida da aplicação


64

de uma almofada de assentamento em pó de pedra, com 0,08m de espessura, para posterior

assentamento da calçada de cubos de granito (Figuras 61 e 62).

Figura 61 – Assentamento de calçada de cubos em pé de pedra

Figura 62 – Estado final do pavimento após compactação


65

3.3.2. Reabilitação do trecho em material betuminoso

A obra realizada numa via em material betuminoso consistiu na execução de infraestruturas

de saneamento ao longo de várias dezenas de metros com o intuito de servir a população ali

residente ainda não privilegiada com este serviço.

Para execução destas infraestruturas foi aberta uma vala no pavimento betuminoso, para a

qual foi inicialmente feita uma marcação da área a ser cortada no pavimento betuminoso e

com recurso a uma máquina de corte, como demonstra a Figura 63, procedeu-se a esse mesmo

corte para posterior escavação da área delimitada. A vala manteve uma largura média de cerca

de 60cm e uma profundidade média de 1,80m ao longo da via (Figura 64).

A repavimentação desta obra foi executada em duas etapas distintas. A primeira etapa

consistiu no fecho total da vala, ou seja, na reposição das camadas de solo compactado até ao

topo da via nos 135 metros de comprimento, uma vez que mesmo estando em obras a via

continuava aberta ao trafego e era então necessário garantir o máximo conforto e segurança

possível aos utentes da via. A segunda etapa consistiu na repavimentação da área da vala

correspondente à camada de desgaste, com recurso a mistura betuminosa nova.

Figura 63 – Marcação e corte da camada de desgaste betuminosa


66

Figura 64 – Abertura de vala para colocação de infraestruturas

Na primeira etapa, após a abertura da vala foi feita a limpeza do fundo da vala de forma que

este não apresente materiais impróprios para aterro e sobretudo pedras com dimensões

consideráveis que possam danificar a tubagem. O fundo da vala não foi compactado e a

tubagem foi diretamente assente no solo, como ilustra a Figura 65.

Após o assentamento da tubagem foi efetuado o aterro da primeira camada com terras

provenientes da escavação e não cirandadas, apesar de as mesmas não conterem grandes

quantidades de pedras de dimensão considerável para o recobrimento da tubagem. Contudo,

esta primeira camada de aterro foi efetuada com recurso à escavadora e até mesmo com o

despejo da terra diretamente do próprio veículo de transporte, como ilustram as Figuras 66 e

67, respetivamente.

Assim, estes métodos de aterro numa primeira camada cuja função passa pela envolvência da

tubagem não são os mais adequados, uma vez que se torna impossível que este mesmo aterro

seja executado com terras isentas de pedras que podem posteriormente danificar a tubagem

(Figura 68). Ainda em relação à primeira camada de aterro é de salientar que as laterais da

tubagem não foram compactadas.


67

Figura 65 – Limpeza do fundo da vala e assentamento da tubagem no próprio solo

Figura 66 – Aterro com recurso à escavadora


68

Figura 67 – Aterro da primeira camada diretamente do veículo de transporte

Figura 68 – Aterro da tubagem com pedras de dimensões consideráveis


69

O aterro da primeira camada que envolve a tubagem foi efetuado com uma espessura média

entre os 60 e os 70cm a partir do extradorso superior da tubagem e foi compactada com o

saltitão, como demonstra a Figura 69. Após a compactação da mesma foi colocada a fita

sinalizadora para indicação de existência de tubagem de águas residuais caso outra

concessionária venha posteriormente a executar trabalhos de escavação no mesmo local

(Figura 70).

Figura 69 – Compactação da primeira camada de aterro

Figura 70 – Colocação da fita sinalizadora


70

A segunda camada de aterro foi efetuada única e exclusivamente com auxílio do veículo de

transporte, tal como referido anteriormente. A espessura média de compactação desta camada

rondou os 0,90m.

Como foi referido anteriormente, esta segunda camada de aterro foi compactada pelo

“saltitão” como ilustra a Figura 71, mas em determinados troços, visto que se estava a

aproximar a hora de saída dos trabalhadores, a compactação da segunda camada de aterro foi

efetuada com recurso ao rasto da escavadora numa tentativa de acelerar o processo de

compactação, como ilustra a Figura 72.

Figura 71 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso ao “saltitão”

Para garantir o mínimo conforto e segurança aos utentes da via enquanto a camada de

desgaste betuminosa não era colocada, a parte superior da vala foi fechada com cerca de

0,20m de “tout-venant” até ao topo da via (Figura 73).

Esta última camada que preenche provisoriamente o topo da vala foi compactada, em

determinados troços, com recurso ao veículo de transporte de materiais como se verifica

através da Figura 74, pelos mesmos motivos anteriormente citados.

A Figura 75 ilustra o aspeto final da via antes da colocação da camada de desgaste final em

mistura betuminosa na zona da abertura da vala.


71

Figura 72 – Compactação da segunda camada de aterro com recurso à escavadora

Figura 73 – Colocação de “tout-venant” no topo da vala


72

Figura 74 – Compactação do “tout-venant” com recurso ao veículo de transporte de materiais

Figura 75 – Aspeto final da obra antes da colocação da camada de desgaste betuminosa final


73

Por fim é de salientar que em diversos casos existe uma demora significativa entre o fim do

aterro da vala e o início da execução da camada de desgaste betuminosa final na zona da vala,

o que acaba por originar a deterioração do pavimento próximo à vala (Figura 76), que por

vezes não é corrigido durante a execução da repavimentação final, dando origem a patologias

no pavimento e provocam a diminuição do tempo de vida útil do mesmo.

Figura 76 – Deterioração das áreas do pavimento junto à vala

Algumas semanas após o total enchimento da vala deu-se início ao processo de

repavimentação da camada de desgaste betuminosa.

Uma vez que a vala tinha sido aterrada até ao topo do pavimento para proporcionar condições

mínimas de conforto e segurança aos utentes da via, antes de dar início aos trabalhos de

pavimentação foi necessário abrir uma “caixa” com espessura tal que o pavimento a repor

fosse análogo ao existente (Figura 77).

Após a abertura da caixa foi feita a regularização da superfície corrigindo as imperfeições

ocasionadas pela retirada do material superficial através da compactação por meio de uma

placa reversível de forma a receber a mistura betuminosa da camada de desgaste nas

condições desejáveis (Figura 78).


74

Figura 77 – Abertura de caixa para reposição do pavimento

Figura 78 – Compactação do topo da “caixa” do pavimento com placa reversível

Após a compactação da parte superior da “caixa” entretanto aberta procedeu-se ao corte das

imperfeições mais significativas que se encontram nas zonas limítrofes dos bordos do


75

pavimento antigo e posterior remoção do mesmo proporcionando também uma verticalidade

nos bordos do pavimento, garantindo assim uma melhor ligação entre o pavimento antigo e o

pavimento a repor (Figura 79).

De seguida, com recurso ao camião cisterna de betume, foi executada a impregnação de

ligante betuminoso tanto na superfície de “tout-venant” como nos bordos do pavimento

existente, como ilustra a Figura 80.

Figura 79 – Corte das imperfeições no pavimento

A última fase dos trabalhos diz respeito à colocação de betão betuminoso em camada de

desgaste. Na execução deste trabalho, o betão betuminoso foi colocado numa parte dianteira

da vala a pavimentar (Figura 81) e posteriormente recolhido pela mini-pá carregadora (do tipo

“bobcat”) e colocado na zona da vala a pavimentar (Figura 82).

É de salientar que a espessura da camada betuminosa de desgaste a repavimentar foi em

média de 0,06m, não sendo portanto análogo ao pavimento já existente cuja espessura era de

0,10m. Uma vez que a camada de “tout-venant” foi inicialmente aplicada numa espessura da

ordem dos 0,20m, esta ficou reduzida a menos de 0,15m aquando da abertura de “caixa” para

aplicação da camada de desgaste betuminosa.

Após um espalhamento adequado e nivelado do betão betuminoso na envolvência da vala, dá-

se início à compactação efetuada por um compactador tandem (Figura 83).


76

Figura 80 – Impregnação de ligante betuminoso

Figura 81 – Colocação do betão betuminoso na parte dianteira da vala


77

Figura 82 – Colocação do betão betuminoso na vala com recurso à mini-pá carregadora

Figura 83 – Compactação do betão betuminoso com compactador tandem


78

Por fim, convém salientar que, para além das metodologias adotadas em cada obra, para se

alcançar o nível de exigência pretendido pelos utentes das vias, seria desejável que o solo para

aterro das valas fosse controlado através de ensaios de laboratório e de campo que

permitissem determinar o teor em água ótimo e a baridade seca máxima do solo a compactar

para uma adequada compactação. Com os dados da baridade seca máxima e do teor em água

ótimo, determinados em laboratório e, durante a compactação fazendo os ensaios em obra,

seria possível verificar se o grau de compactação exigido estaria (ou não) a ser cumprido.

Em relação a ambas as obras em estudo não foram realizados quaisquer tipos de ensaios

durante a fase de execução, fator este que pode ser prejudicial, uma vez que é através destes

ensaios que se pode verificar se estão ou não atendidas as especificações para reconstruir o

pavimento de forma a minimizar possíveis problemas futuros.

Com o acompanhamento das obras atrás referidas foi possível constatar que este tipo de

ensaios raramente é executado neste tipo de obras de menores dimensões, uma vez que se

tratam de obras de valor reduzido e cuja execução destes ensaios envolveria uma percentagem

considerável o orçamento total da obra. Para além disso, como se tratam de obras “não

visíveis” o nível de exigência das fiscalizações acaba por ser menor, o que tem consequências

não só na zona intervencionada, mas também no resto do pavimento, uma vez que grande

parte dos problemas que surgem posteriormente nos pavimentos intervencionados com a

colocação deste tipo de infraestruturas deriva de um inadequado controlo de qualidade

durante a fase de execução. Desta forma o tempo da primeira intervenção para reparações é

menor, reduzindo consequentemente, o tempo de vida útil do pavimento em causa.

3.4. Métodos de ensaio utilizados para caracterização dos pavimentos

3.4.1. Caracterização estrutural (FWD)

Uma vez que o deflectómetro de impacto (Falling Weight Deflectometer – FWD) foi o

equipamento utilizado no desenvolvimento dos casos em estudo, para caracterização

estrutural dos pavimentos, considerou-se importante descrever o seu modo de funcionamento

e as suas principais características de uma forma mais pormenorizada. O objetivo de realizar

estes ensaios passa por compreender as alterações ao nível da capacidade de carga de um

pavimento antes e após a colocação de infraestruturas enterradas.

O Deflectómetro de Impacto (FWD) é um equipamento destinado a avaliar a capacidade

estrutural de um pavimento através da medição da sua resposta a uma carga vertical de

impacto. É um equipamento que tem um sistema de cargas e dispositivos para a medição de

deflexões, habitualmente montado num atrelado de um veículo e que permite a realização de

ensaios não-destrutivos simulando as ações induzidas pela passagem dos veículos (a uma

velocidade de cerca de 60 a 80 km/h), e mede a resposta do pavimento daí resultante

relativamente às deflexões.


79

No interior do veículo rebocador são instalados, entre outros, os componentes eletrónicos e

um computador através do qual são efetuados o controlo do ensaio e o registo dos resultados.

Na Figura 84 apresenta-se o deflectómetro de impacto da Universidade do Minho, usado no

desenvolvimento do estudo apresentado no presente trabalho.

Figura 84 – Deflectómetro de Impacto (FWD) da Universidade do Minho

A força de impacto do ensaio é gerada pela queda de uma massa de uma determinada altura

sobre um conjunto de amortecedores de borracha, o qual transmite através de uma placa

circular, uma força de impulso à superfície em ensaio.

A massa, a altura de queda e o número de amortecedores podem ser ajustados para cada

ensaio. As deflexões são medidas por sensores (ou transdutores) no local onde é aplicada a

carga de impacto e em pontos distribuídos ao longo de uma viga, em que o número de

sensores (normalmente entre 6 e 9) e o afastamento entre os mesmos, é variável de acordo

com os objetivos definidos para o ensaio e as características do pavimento em estudo.

Existem dois tipos diferentes de transdutores de deflexões utilizados atualmente nos

Deflectómetros de Impacto, o geofone, transdutor de velocidade sísmica, que mede as

velocidades da superfície do pavimento e converte-as em deflexões por integração de sinal, e

o sismómetro, transdutor de deslocamentos sísmicos, que mede diretamente as deflexões da

superfície do pavimento.


80

O ensaio é feito com o veículo parado, e o sistema de carga e o sistema de dispositivos de

medição de deflexões são apoiados na superfície do pavimento. São efetuados pelo menos

dois impactos para cada ponto de ensaio, sendo o primeiro impacto para o ajustamento da

placa de carga à superfície do pavimento. Para a deslocação para o ponto seguinte de ensaio,

os dispositivos são automaticamente recolhidos para uma posição de transporte. A aquisição

de resultados é efetuada num computador a bordo do veículo rebocador. O diâmetro da placa

de ensaio varia de 30 cm a 45 cm, de acordo com a norma ASTM D 4694-96. A placa de 30

cm de diâmetro é, normalmente utilizada em pavimentos rodoviários, enquanto em

pavimentos aeroportuários é utilizada a de 45 cm. Neste estudo usou-se a placa de 300 mm.

Para medir a resposta da superfície do pavimento, avaliada pela deflexão em função da

distância ao centro de aplicação da carga, o reboque tem vários acelerómetros a determinadas

distâncias do centro de aplicação da carga, alinhados na direção do eixo do reboque.

As tensões produzidas num pavimento devido à queda duma massa durante um ensaio de

FWD degradam-se com a profundidade (Freitas, 1999). A cada sensor de deflexão (geofone)

corresponde um valor do assentamento da superfície do pavimento, o qual reflete a

contribuição específica dum certo conjunto de camadas.

Durante o ensaio de FWD foram aplicadas na superfície do pavimento duas pancadas com

cargas entre e 30 e 65 KN, sendo feita uma interpolação linear para obter as deflexões para

uma carga de 40KN, que foi considerada a carga de referência para o estudo (equivalente a

um eixo de 80 KN). Relativamente à distância dos sensores ao centro de aplicação de carga,

estes encontram-se às seguintes distâncias: 0, 0,3, 0,45, 0,6, 0,9, 1,2, 1,5, 1,8 e 2,1 metros.

3.4.2. Ensaios realizados no trecho em calçada de cubos de granito

Para a parte experimental do presente trabalho, no que respeita ao trecho de calçada de cubos

de granito, os ensaios FWD foram realizados com um espaçamento de 10 metros, uma vez

que o trecho era relativamente pequeno (127m) e eram necessários vários pontos para uma

análise de resultados representativa.

O principal objetivo dos ensaios passa por caracterizar, a nível da capacidade estrutural, o

pavimento antes e após os trabalhos de colocação das infraestruturas. Assim, e nesta obra, os

ensaios foram somente realizados dentro da área prevista para abertura de vala, e foram

executados nos dois sentidos, ambos no rodado esquerdo como ilustra a Figura 85. Com isto

pretende-se saber quais os ganhos, ou as perdas, na capacidade estrutural do pavimento que

esta obra de pavimentação após instalação de infraestruturas acabou por originar e perceber

até que ponto este tipo de obras interfere na qualidade funcional e estrutural de um pavimento.


81

Figura 85 – Ensaios realizados em ambos os sentidos no rodado esquerdo

3.4.3. Ensaios realizados no trecho em material betuminoso

Em relação a este trecho em material betuminoso, os ensaios FWD foram também realizados

de 10 em 10 metros, dada a reduzida extensão do trecho (135m) e a necessidade da obtenção

de resultados de vários pontos para uma maior representatividade do estudo.

O estudo deste trecho em material betuminoso torna-se um algo peculiar, mas ao mesmo

tempo interessante uma vez que requer uma maior análise de dados, visto que se trata de um

pavimento em que uma das vias de tráfego já sofreu anteriormente intervenção para instalação

de infraestruturas, a outra via não sofreu qualquer intervenção (Figura 86). Esta nova

intervenção passa maioritariamente no centro da estrada.

Assim, em termos de capacidade de carga estes ensaios têm vários objetivos, podendo

salientar-se os seguintes:

Analisar a diferença entre a via de tráfego já intervencionada anteriormente e a via de

tráfego não intervencionada, de forma a perceber qual a repercussão ao nível da

capacidade de carga que a intervenção no pavimento originou relativamente ao

pavimento não intervencionado.

Analisar a repercussão que a nova intervenção para colocação de infraestruturas

origina, tanto na via de tráfego anteriormente intervencionada como na via de tráfego

sem intervenção.

Analisar a diferença no comportamento da zona não intervencionada antes e após a

execução da nova intervenção.

Analisar o efeito da nova intervenção no comportamento global do pavimento, com

recurso a ensaios transversais.


82

Figura 86 – Ensaios realizados em ambos os sentidos


83

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

4.1. Introdução

No presente capítulo apresentam-se os resultados relativos aos ensaios realizados em ambas

as obras analisadas, um trecho em calçada de cubos de granito e outro trecho em material

betuminoso, com base em ensaios de capacidade de carga.

Neste estudo, e como referido no capítulo anterior, foram utilizados equipamentos de ensaio

não destrutivos, disponíveis no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho,

fundamentais para análise do comportamento dos pavimentos, neste caso o defletómetro de

Impacto (FWD).

Com o equipamento FWD foram realizados ensaios a duas alturas diferentes, correspondentes

a forças de pico entre 35 e 65 kN, sendo efetuado apenas um ensaio para cada uma destas

alturas, em cada ponto. Para interpretação dos dados foi utilizado o valor de 40 kN

(correspondente a um eixo padrão de 80 kN). Uma vez que o FWD dispõe de uma viga para

medição das deflexões com nove geofones, como já foi referido no capítulo anterior, para

cada ponto ensaiado resultaram nove medições (D1 a D9).

Deste modo, o principal objetivo deste estudo consiste na determinação da capacidade

estrutural do pavimento, antes e após as intervenções ao nível da instalação de infraestruturas

em valas abertas na estrada, comparando assim a influência deste tipo de obras na resistência

dos pavimentos rodoviários.

Também se procurou analisar de que forma as mesmas são (ou não) bem executadas

recorrendo a valores de deflexão na tentativa de garantir a validade final deste tipo de obras.

Assim, se o pavimento apresentar camadas com espessuras menores do que o projetado,

métodos de execução menos próprios ou materiais com características diferentes do previsto,

a resposta do pavimento não será a pretendida e os valores de deflexão sobem para valores

que não serão aceitáveis em termos de controlo de qualidade. Nesses casos, a vida útil

expectável para o pavimento na zona da intervenção será menor e poderá aumentar a

probabilidade de ocorrer a degradação precoce do pavimento.

4.2. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em calçada de

cubos de granito

4.2.1. Descrição inicial

Nesta obra, o principal objetivo dos ensaios foi caracterizar o pavimento antes e após os

trabalhos de instalação de infraestruturas, ao nível de capacidade estrutural. Desta forma


84

procurou perceber-se quais os ganhos (ou perdas) na capacidade estrutural do pavimento que

esta obra de repavimentação, após abertura de vala e instalação de infraestruturas, acabou por

originar. Daqui também se quer inferir, para outras situações, se este tipo de obras interfere na

qualidade estrutural de um pavimento.

Como se pode verificar nas Figura 87 e 88, foram realizados ensaios de avaliação da

capacidade de carga em 12 pontos em cada sentido de tráfego para este trecho.

Figura 87 – Localização dos pontos de ensaio no trecho em calçada de cubos

Figura 88 – Localização dos pontos de ensaio em cada sentido

Os ensaios em ambos os sentidos foram realizados sobre o rodado esquerdo, como ilustra a

Figura 87, por ser o local onde se previa que fosse aberta a vala para instalação das

infraestruturas. Em seguida, e em relação ao sentido Norte/Sul, são apresentados os resultados

dos ensaios de capacidade de carga com os valores das deflexões registadas em todos os

geofones, antes da intervenção e após intervenção no pavimento.

4.2.2. Avaliação da capacidade de carga no sentido Norte/Sul

Nas Tabelas 18 e 19, apresentadas em seguida, pode verificar-se quais os valores das

deflexões registadas nos diversos geofones, nos vários pontos de ensaio, respetivamente antes

e após sofrer intervenção no sentido Norte/Sul.


85

Tabela 18 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul

Dist

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,00 1737,19 706,39 326,20 182,34 150,00 108,32 32,17 21,63 175,84

0,02 2185,51 946,32 684,18 442,55 280,58 171,35 114,20 82,74 66,16

0,04 1419,44 594,31 414,34 184,31 130,33 102,77 20,93 15,82 14,40

0,05 1683,85 636,34 725,24 268,27 125,94 51,69 23,83 25,80 34,26

0,06 1578,14 887,15 684,15 384,73 183,71 105,51 58,63 42,97 31,47

0,07 1519,53 855,59 559,43 327,58 183,45 137,51 95,69 79,17 52,84

0,08 1683,43 989,90 559,59 385,87 152,39 84,61 43,20 24,60 21,28

0,09 1427,46 761,12 475,37 320,42 159,09 91,24 54,22 40,95 37,37

0,10 1941,86 922,56 592,29 417,85 245,47 165,82 114,94 79,35 53,96

0,11 2082,18 1112,36 683,95 476,83 248,95 163,79 125,99 122,46 68,47

0,12 1865,39 968,14 571,53 388,02 236,13 170,45 104,34 80,71 63,15

0,13 1245,78 659,43 402,80 303,60 145,91 80,61 58,78 49,29 31,49

MÉDIA 1697,48 836,63 556,59 340,20 186,83 119,47 70,58 55,46 54,22

Tabela 19 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul

Dist

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,00 1332,60 724,35 467,90 371,85 202,62 151,00 103,49 79,48 100,96

0,02 1605,13 1095,04 538,49 395,88 229,91 151,61 107,44 84,78 109,38

0,03 1636,23 682,97 479,96 427,21 188,33 120,29 73,33 53,14 35,67

0,04 1141,42 485,04 340,54 254,33 154,59 101,01 68,73 51,03 37,81

0,05 873,93 393,29 266,27 194,25 118,47 79,75 57,04 44,63 36,02

0,06 940,14 433,39 308,17 218,00 131,38 87,94 62,52 46,66 35,50

0,07 1392,36 763,77 497,36 361,33 272,20 138,33 90,92 70,79 61,86

0,08 1535,66 809,04 540,93 471,92 194,16 132,88 97,50 67,00 47,47

0,09 976,01 480,16 403,98 220,02 139,62 79,25 61,42 47,26 36,79

0,10 999,68 528,77 335,21 216,08 103,18 75,57 50,32 28,28 26,08

0,11 1044,50 585,40 389,95 280,32 165,04 114,87 82,73 63,05 48,02

0,12 1051,01 680,72 464,80 356,00 195,93 131,47 100,14 80,60 64,59

MÉDIA 1210,72 638,50 419,46 313,93 174,62 113,67 79,63 59,73 53,35

Com base nos valores apresentados nessas tabelas, e tendo em consideração que as deflexões

máximas são habitualmente utilizadas como medida da capacidade de carga global do

pavimento (pois consideram toda a sua espessura), decidiu-se avaliar o efeito da instalação

das infraestruturas sob o pavimento pela comparação entre os valores da deflexão máxima

antes e após essa intervenção, que são apresentados na Figura 89.

Após análise dos resultados apresentados pode concluir-se que a capacidade de carga do

pavimento aumentou após a intervenção no pavimento (ou seja, a deflexão diminuiu). A

média das deflexões máximas teve uma redução por volta dos 30%, com valores de

1697,48E-6 m e 1210,72E-6 m, respetivamente antes e após intervenção no pavimento.


86

Figura 89 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Norte/Sul)

Este aumento de resistência do pavimento pode ter várias explicações. Um dos fatores que

seguramente estará na origem da descida do valor médio das deflexões máximas após

intervenção é a data em que foram realizados os ensaios antes e após a intervenção no

pavimento. Os primeiros ensaios foram realizados no início de Novembro, ao qual se

antecederam períodos de precipitações intensas; os segundos ensaios decorreram em meados

de Junho, num período bastaste seco. Como se trata de um pavimento descontínuo, grandes

períodos de precipitação podem implicar grandes entradas de água para o interior do

pavimento, e consequentemente para a sua fundação, o que provoca um aumento do nível

freático no solo e uma possível diminuição da capacidade estrutural do pavimento. Isto

implica que nos segundos ensaios as camadas inferiores possam ter uma capacidade estrutural

mais elevada, e consequentemente menores deflexões no pavimento. Sempre que possível, em

especial quando se quiser utilizar o FWD como método de controlo de qualidade, deve

procurar realizar-se os ensaios em períodos mais semelhantes em termos de pluviosidade.

Outro fator bastante importante para a redução da média das deflexões máximas em cerca de

30% consistiu na remoção total do pavimento de calçada de cubos e sua total reconstrução.

Além disso houve um reforço da camada de base do pavimento em tout-venant, inicialmente

com uma espessura que não era superior a 0,10m, e após a reabilitação total do pavimento a

camada de base passou a ter cerca de 0,20m. Pode também considerar-se como um motivo

relevante para alguns valores de deflexão mais elevados, que aumentaram a média das

deflexões máximas, o facto de o ensaio ser realizado sobre cubos ligeiramente mais soltos que

reduziram a capacidade de carga logo à superfície.

Depois desta análise num dos sentidos de tráfego, em seguida são apresentados os resultados

dos ensaios de capacidade de carga no outro sentido (Sul/Norte), com os valores das deflexões

registadas em todos os geofones, antes e após intervenção no pavimento.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lex

ões

má

xim

as

(E-6

m)

Distância entre pontos (Km)

Antes da intervenção

Após intervenção


87

4.2.3. Avaliação da capacidade de carga no sentido Sul/Norte

Nas Tabelas 20 e 21, apresentadas em seguida, pode verificar-se quais os valores das

deflexões registadas nos diversos geofones, nos vários pontos de ensaio, respetivamente antes

e após sofrer intervenção no sentido Sul/Norte. Logo em seguida também se avaliou o efeito

da instalação das infraestruturas sob o pavimento pela comparação entre os valores da

deflexão máxima antes e após essa intervenção neste novo sentido de tráfego (Figura 90).

Tabela 20 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte

Dist

(km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,13 1883,79 1020,82 657,69 460,90 218,63 96,41 15,61 39,24 19,90

0,12 1537,89 876,99 603,05 440,00 260,46 177,56 122,95 86,88 60,06

0,11 2088,72 1471,70 934,06 620,33 353,02 222,19 147,91 108,89 76,36

0,10 2179,82 1286,96 926,47 512,53 248,93 153,58 125,58 93,27 63,61

0,09 2046,63 1285,63 703,93 504,48 227,62 143,15 94,10 62,57 52,75

0,08 2119,74 1144,30 639,14 340,30 155,78 81,84 61,39 41,20 33,07

0,07 2279,18 1107,33 696,36 472,93 270,60 178,62 129,08 105,87 71,81

0,06 2337,50 978,41 572,37 307,75 133,14 90,71 48,96 35,90 27,30

0,05 685,22 427,25 252,75 104,21 24,99 7,07 5,10 4,12 3,69

0,04 1000,97 271,25 213,54 163,76 68,33 25,54 12,53 9,74 6,00

0,03 2371,19 1287,29 759,78 668,41 212,45 126,93 85,16 62,88 47,59

0,02 2109,97 1187,02 727,39 534,12 273,46 170,55 100,12 74,89 50,49

0,01 2205,81 1570,88 1105,54 930,32 414,13 200,02 117,42 91,21 87,78

0,00 2241,72 1190,25 632,00 341,02 250,00 184,97 124,95 103,75 90,00

MÉDIA 1934,87 1129,14 705,49 484,37 237,43 142,47 91,21 70,48 52,82

Tabela 21 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte

Dist

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,12 1157,53 694,57 455,85 343,45 200,06 136,39 106,88 89,14 75,55

0,11 1280,71 615,27 457,16 332,90 200,68 141,68 102,76 82,52 68,70

0,1 846,31 368,95 228,16 151,17 98,66 63,99 51,86 46,17 34,97

0,09 1112,62 610,10 407,21 347,06 176,49 124,14 84,01 70,22 54,90

0,08 1588,42 1434,26 597,86 381,72 204,42 121,61 78,25 63,53 40,57

0,07 1543,78 715,71 497,59 367,77 225,26 148,32 107,25 79,30 61,27

0,06 819,45 435,87 272,02 221,28 107,68 69,41 45,84 37,81 30,04

0,05 820,68 343,54 198,36 129,11 59,25 34,59 24,05 17,60 14,73

0,04 892,93 430,51 345,76 203,21 104,43 59,02 47,35 31,41 19,62

0,03 1232,71 706,68 424,98 316,69 186,83 129,06 117,87 72,67 65,32

0,02 1585,27 609,66 426,95 324,87 188,85 133,30 98,88 76,99 63,34

0,01 904,66 569,25 398,90 299,79 173,44 125,90 109,12 78,85 59,36

MÉDIA 1148,76 627,86 392,57 284,92 160,50 107,28 81,18 62,18 49,03


88

Figura 90 – Deflexões máximas antes e após sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)

Em relação ao sentido Sul/Norte também se pode concluir com clareza que a capacidade de

carga do pavimento aumentou após a intervenção no pavimento. Além disso, neste sentido a

redução da média das deflexões máximas após intervenção no pavimento teve uma queda

ainda mais acentuada do que no sentido Norte/Sul, com uma redução a rondar os 40%, com

valores de 1934,87E-6 m e 1148,76E-6 m, respetivamente antes e após intervenção de

abertura de vala e instalação de infraestruturas sob o pavimento.

Ainda assim, na Figura 90 verifica-se que o ponto em que a deflexão máxima apresentou os

valores mais baixos diz respeito à distância 0,05km, ainda antes de se executarem as

intervenções no pavimento. Este ponto singular encontra-se muito desfasado de todos os

outros relativamente ao valor da deflexão uma vez que o ensaio realizado nesse ponto

coincidiu com uma câmara de visita na área circundante que certamente aumentou de forma

pontual a capacidade de carga.

Os principais fatores que seguramente estão associados à grande descida (cerca de 40%) do

valor médio das deflexões máximas após intervenção no pavimento são os mesmos indicados

para o sentido Norte/Sul, já descritos anteriormente.

4.2.4. Análise generalizada da capacidade de carga do trecho

Perante os dados anteriores é percetível que ao nível da média das deflexões máximas os

valores antes da intervenção no pavimento no sentido Sul/Norte (1934,87E-6 m) eram

consideravelmente maiores do que os do sentido Norte/Sul (1697,48E-6 m). Após a

intervenção no pavimento a média das deflexões máximas passou a ser muito mais

semelhante, sendo um sinal da homogeneização da capacidade de carga no trecho: no sentido

Sul/Norte o valor da média das deflexões máximas passou a ser 1148,76E-6 m, muito

próxima do valor de 1210,72E-6 m no sentido Norte/Sul, como demonstra a Figura 91.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lexões

máxim

as

(E-6

m)



Após intervenção


89

Figura 91 – Valores médios das deflexões máximas antes e após intervenção em ambos os sentidos

Através da Figura 92 pode ainda concluir-se que a reabilitação do pavimento após abertura da

vala foi executada de forma semelhante em ambos os sentidos para todos os pontos em

análise, uma vez que as linhas respeitantes às deflexões máximas em cada sentido seguem a

mesma tendência tornando-se bastante homogéneas entre si, apesar da média das deflexões

máximas no sentido Sul/Norte ser ligeiramente inferior.

Figura 92 – Deflexões máximas após intervenção no pavimento em ambos os sentidos

Este fenómeno poderá ter explicação na forma como os trabalhos de recomposição de vala

foram executados. A intervenção no pavimento levou à execução de redes de saneamento e

águas pluviais, uma no sentido Norte/Sul e outra no sentido Sul/Norte, respetivamente, como

demonstra a Figura 93. A rede de águas pluviais foi colocada ligeiramente acima da rede de

saneamento (cerca de 0,50m), tendo um diâmetro bastante superior e sendo de um material

bastante mais rígido do que o material da rede de saneamento. Este facto poderá ter

0

500

1000

1500

2000

2500


(Sentido Norte/Sul)

Após intervenção

(Sentido Norte/Sul)


(Sentido Sul/Norte)

Após intervenção

(Sentido Sul/Norte)

Méd

ia d

as

def

lexões

máxim

as

(E-6

m)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lex

ões

má

xim

as

(E-6

m)

Distância entre pontos

Após intervenção

(Sentido Norte/Sul)

Após intervenção

(Sentido Sul/Norte)


90

interferido de forma favorável na capacidade de suporte do próprio pavimento, ao conferir

uma resistência ligeiramente mais elevada às camadas inferiores no sentido Sul/Norte, embora

essa diferença não seja muito significativa (tal como já se referiu).

Figura 93 – Redes de saneamento e pluviais instaladas a diferentes cotas e com diferentes materiais

Ao analisar as bacias de deflexão médias obtidas em ambos os sentidos, antes e após

intervenção, apresentadas na Figura 94, torna a ser percetível que após intervenção a nova

estrutura do pavimento ficou muito mais homogénea em termos de capacidade de carga (com

bacias de deflexão quase iguais em ambos os sentidos), com as camadas superiores do

pavimento a contribuírem para o aumento de resistência do pavimento após a intervenção.

Figura 94 – Deflexões médias em todos os geofones (bacias de deflexão) antes e após sofrer

intervenção em ambos os sentidos

0

500

1000

1500

2000

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Def

lexões

méd

ias

(E-6

m)

Distância entre geofones (m)

Após intervenção

(Sentido Norte/Sul)

Após intervenção

(Sentido Sul/Norte)


(Sentido Norte/Sul)


(Sentido Sul/Norte)


91

De facto, ao comparar os resultados antes e após intervenção, verifica-se que a zona que

provocou maior variação no valor das deflexões diz respeito à estrutura superior do pavimento

(com influência nos geofones mais próximos do local de aplicação de carga), uma vez que,

como referido anteriormente, se aumentou a espessura da camada granular em tout-venant.

4.3. Capacidade de carga obtida com o FWD no trecho em material

betuminoso

Como já foi descrito no capítulo anterior, os ensaios realizados no trecho em material

betuminoso têm vários objetivos a serem estudados e analisados. Para elucidar melhor cada

um desses objetivos, na Figura 95 ilustra-se todos os pontos ensaiados no trecho em estudo, e

que permitiram realizar os diferentes tipos de análise apresentados nos subcapítulos seguintes.

Figura 95 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise de vários objetivos

4.3.1. Comparação da capacidade de carga entre zonas com e sem intervenções

anteriores (antes da nova instalação)

O primeiro objetivo passa por analisar, em termos de capacidade de carga, a diferença entre a

faixa de rodagem já intervencionada anteriormente e a faixa de rodagem não intervencionada,

como ilustra a Figura 96, de forma a entender qual a repercussão ao nível da capacidade de

carga que a intervenção anterior realizada no pavimento originou relativamente ao pavimento

não intervencionado.

Figura 96 – Esquema elucidativo dos pontos ensaiados para análise do objetivo nº1


92

Para isso, e como se pode verificar na Figura 97, foram analisadas as deflexões em 14 pontos

em cada sentido neste trecho em material betuminoso.

Figura 97 – Localização dos pontos de ensaio em ambos os sentidos (Norte/Sul e Sul/Norte)

Os ensaios em ambos os sentidos foram realizados no centro de cada via (Figura 96). Em

seguida são apresentadas as Tabelas 22 e 23 com os valores das deflexões registadas nos

vários geofones, em todos os pontos ensaiados e em ambos os sentidos, antes da nova

intervenção de abertura duma vala para instalação de infraestruturas no pavimento.

Tabela 22 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Norte/Sul (já anteriormente

intervencionado)

Dist.

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,00 1509,50 913,56 618,57 438,47 217,11 152,58 110,77 80,95 60,72

0,01 867,58 555,33 394,32 277,69 146,88 93,80 70,16 57,03 46,74

0,02 904,17 577,63 415,52 303,10 166,54 107,58 77,13 61,01 49,87

0,03 1075,42 698,71 509,62 370,55 220,08 133,12 97,29 80,22 65,87

0,04 1415,86 848,20 585,89 426,14 249,84 170,69 126,65 99,95 79,05

0,05 1228,15 788,52 582,04 447,38 276,58 187,91 132,89 101,38 74,20

0,06 2102,48 761,72 431,39 312,86 168,56 106,39 60,07 50,37 48,22

0,07 808,45 475,92 326,32 227,02 114,36 66,64 44,44 31,44 22,81

0,08 586,50 383,48 276,27 199,33 107,17 66,47 46,69 37,25 29,85

0,09 682,16 481,40 363,32 277,06 161,87 105,53 76,12 59,19 47,37

0,10 1247,80 672,18 455,47 320,42 177,01 114,46 85,58 69,25 61,47

0,11 1067,08 676,39 508,06 389,90 238,21 169,73 127,32 101,63 80,99

0,12 854,25 562,20 413,37 308,69 181,53 122,40 92,43 72,54 59,48

0,13 785,68 482,25 336,40 233,35 99,63 44,05 29,44 24,23 19,91

MÉDIA 1081,08 634,10 444,04 323,71 180,38 117,24 84,07 66,17 53,33


93

Tabela 23 – Deflexões registadas antes da intervenção no sentido Sul/Norte

Dist.

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,13 632,34 487,54 385,56 302,23 168,92 93,00 55,43 38,33 27,60

0,12 832,87 546,25 385,70 274,25 147,11 96,59 71,74 56,27 43,09

0,11 1436,90 767,23 501,74 348,95 171,50 125,98 87,29 82,12 62,27

0,10 1249,98 798,45 567,35 402,08 221,83 144,46 109,36 87,68 72,41

0,09 778,42 484,50 359,39 274,31 167,56 103,04 69,14 48,49 37,76

0,08 562,74 353,27 253,82 184,45 104,27 66,71 45,82 34,43 26,23

0,07 841,15 500,09 335,05 218,41 88,32 40,28 25,64 17,77 12,45

0,06 879,16 529,30 366,95 253,22 115,47 62,85 39,38 28,70 20,23

0,05 969,02 630,11 457,65 337,80 188,54 121,71 84,88 66,18 53,45

0,04 1236,23 756,52 537,31 389,10 219,64 146,53 110,86 89,72 75,25

0,03 1604,47 814,18 548,21 375,87 196,07 124,90 90,62 75,38 58,78

0,02 1122,56 661,79 467,74 329,23 168,44 108,05 82,49 66,17 53,64

0,01 767,16 512,27 382,94 284,82 171,38 108,70 77,40 59,44 49,14

0,00 1220,40 737,33 505,24 352,35 192,37 126,32 95,47 75,53 62,46

MÉDIA 1009,53 612,77 432,48 309,08 165,82 104,94 74,68 59,02 46,77

Com apoio nas tabelas apresentadas anteriormente foi possível representar a Figura 98, onde

se apresenta a comparação entre os valores das deflexões máximas registadas no sentido

Norte/Sul (que já tinha uma intervenção anterior do mesmo tipo já devidamente consolidada)

e no sentido Sul/Norte, antes de sofrer a nova intervenção que será analisada posteriormente.

Figura 98 – Deflexões máximas antes da intervenção em ambos os sentidos

Após a análise dos dados apresentados anteriormente, verificou-se que em termos médios as

deflexões máximas em ambos os sentidos são equivalentes, com valores de 1081,08E-6 m e

1009,53E-6 m respetivamente para os sentidos Norte/Sul e Sul/Norte.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lex

ões

má

xim

as

(E-6

m)

Dintância entre pontos (Km)

Sentido Norte/Sul

Sentido Sul/Norte


94

Contudo, a Tabela 22 referente ao sentido Norte/Sul apresenta no ponto 7 (marcado a laranja)

um valor de deflexão máxima muito superior aos restantes valores do trecho, sendo este ponto

percetível na Figura 98 ao quilómetro 0,06. Este ponto singular toma tal valor desenquadrado

do restante trecho uma vez que o ensaio coincidiu com uma vala transversal já existente com

patologias indicadoras duma reduzida capacidade de carga, como demonstra a Figura 99.

Figura 99 – Ensaio realizado num ponto singular em cima de vala transversal antiga

A vala longitudinal já existente no trecho em estudo e situa-se no sentido Norte/Sul, mas a

forma irregular como esta vala se desenvolve ao longo do trecho fez com que apenas alguns

ensaios FWD tenham sido realizados exatamente sobre essa vala pré-existente (estes pontos

foram marcados a verde na Tabela 22). Considerando que o ponto singular 7, já identificado,

não deve entrar para a análise estatística do trecho, verificou-se que no sentido Norte/Sul a

média das deflexões máximas referentes aos ensaios realizados exatamente em cima da vala

antiga, marcados a cor verde (995,32E-6 m), é semelhante ou ligeiramente inferior à média

das deflexões máximas referentes aos restantes ensaios realizados fora da área da vala

(1007,00E-6 m), como demonstram as Tabela 24 e 25.

Tabela 24 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados em cima da vala antiga já existente

(sentido Norte/Sul)

Distância (Km) Deflexão máxima (0,0 m)

0,02 904,17

0,03 1075,42

0,09 682,16

0,10 1247,80

0,11 1067,08

Média 995,32


95

Tabela 25 – Deflexões máximas referentes aos ensaios realizados fora da área da vala antiga já

existente (sentido Norte/Sul)

Distância (Km) Deflexão máxima (0,0 m)

0,00 1509,51

0,01 867,58

0,04 1415,86

0,05 1228,15

0,07 808,45

0,08 586,50

0,12 854,25

0,13 785,68

Média 1007,00

Perante os resultados atrás apresentados, pode então concluir-se que a via Norte/Sul já

intervencionada anteriormente ao nível da instalação de infraestruturas em vala, apresenta

resultados bastante satisfatórios no que diz respeito à capacidade de carga do pavimento, não

tendo sido afetada a longo prazo pelo facto de se ter feito essa instalação. De facto, depois de

excluir o ponto singular já identificado, verifica-se que a via anteriormente intervencionada

(sentido Norte/Sul) apresenta uma média de deflexão máxima (1007,00E-6 m), referente aos

ensaios realizados fora da área da vala antiga, praticamente igual à média da deflexão máxima

registada no sentido Sul/Norte que não sofreu intervenções (1009,53E-6 m).

Além disso, verifica-se que os trabalhos realizados anteriormente na via Norte/Sul ao nível

das infraestruturas foram bem executados, pois os ensaios FWD realizados em cima da vala

antiga apresentam uma média das deflexões máximas (995,325E-6 m) inferior à média das

deflexões máximas registadas em ambos os sentidos em zonas não intervencionadas.

4.3.2. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados antes e após a instalação

de novas infraestruturas

O segundo objetivo deste trabalho consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, a

repercussão que a nova intervenção de abertura de vala para instalação de infraestruturas

origina, tanto no sentido Norte/Sul como no sentido Sul/Norte (via em que foi aberta a nova

vala, como demonstra a Figura 100).



96

Assim sendo, foram realizados ensaios para determinação da capacidade de carga nos mesmos

14 pontos analisados anteriormente, igualmente realizados no centro de cada via, em cada

sentido, mas agora após a nova intervenção no pavimento. Nas Tabelas 26 e 27 apresentam-se

os valores das deflexões registadas em todos os geofones nos vários pontos ensaiados, após a

nova intervenção no pavimento, respetivamente no sentido Norte/Sul e Sul/Norte.

Tabela 26 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Norte/Sul

Dist.

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,00 1425,62 985,67 710,93 456,51 272,53 185,89 129,63 88,51 64,69

0,01 910,98 563,45 393,91 285,56 148,54 95,92 70,86 56,04 47,04

0,02 958,75 586,28 404,55 299,02 166,08 107,00 74,87 57,82 47,94

0,03 993,18 668,44 485,43 355,78 184,30 117,60 86,90 68,32 53,49

0,04 1355,21 787,50 600,61 474,12 290,60 197,72 143,98 113,98 90,77

0,05 1137,76 797,37 588,45 443,09 238,44 180,49 124,76 95,01 72,83

0,06 1389,11 964,17 483,08 255,43 159,11 105,92 75,36 60,16 45,80

0,07 955,70 575,05 394,53 280,36 142,83 87,49 58,09 41,84 31,66

0,08 683,98 447,16 322,04 239,77 127,51 81,50 58,23 44,78 36,48

0,09 989,75 549,51 366,25 282,59 167,85 120,30 90,86 73,08 54,12

0,10 774,32 456,20 342,32 266,30 154,33 106,87 83,06 64,98 53,20

0,11 948,68 616,85 462,88 346,42 195,28 130,61 103,24 88,34 72,00

0,12 683,99 521,91 406,27 317,96 179,68 113,50 83,74 71,39 60,56

0,13 879,54 544,84 372,18 248,82 106,10 52,32 33,95 29,29 24,06

MÉDIA 1006,18 647,46 452,39 325,12 180,94 120,22 86,97 68,11 53,90

Tabela 27 – Deflexões registadas após a intervenção no sentido Sul/Norte

Dist.

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,13 599,29 432,81 333,40 258,34 139,33 75,33 42,27 25,16 18,27

0,12 982,00 596,65 406,61 281,53 142,04 91,60 66,78 55,05 47,51

0,11 790,61 543,15 399,58 264,26 155,81 114,67 87,40 72,94 57,30

0,10 907,99 656,47 497,77 386,14 222,57 148,25 109,38 86,01 69,20

0,09 893,79 500,00 361,55 263,64 145,40 95,53 70,07 56,73 47,40

0,08 664,03 395,41 281,52 207,66 113,64 72,08 51,18 38,97 31,25

0,07 971,60 589,64 408,30 283,88 122,12 51,79 25,92 14,46 9,56

0,06 1006,00 650,00 391,12 251,83 88,83 48,90 25,96 17,98 14,39

0,05 949,85 655,71 471,77 340,83 166,71 93,44 62,59 48,76 42,59

0,04 1541,53 922,35 612,39 439,23 241,00 157,25 116,04 94,57 79,19

0,03 1709,59 1020,56 674,82 465,47 222,38 138,21 100,48 80,55 66,54

0,02 1565,66 878,43 573,42 392,00 201,31 133,00 98,51 76,88 63,13

0,01 886,28 627,81 465,04 352,74 192,71 121,07 85,03 68,38 54,75

0,00 1349,97 787,30 522,96 375,75 211,17 140,11 101,07 75,73 62,18

MÉDIA 1058,4 661,16 457,16 325,95 168,93 105,80 74,48 58,01 47,37


97

Com apoio nos valores apresentados anteriormente pode verificar-se, através da Figura 101, a

comparação entre as deflexões máximas registadas em ambos os sentidos após se ter realizado

a intervenção no pavimento (que se situou essencialmente no sentido Sul/Norte).

Figura 101 – Deflexões máximas em ambos os sentidos após a nova intervenção no pavimento

Após a análise dos dados referidos anteriormente pode então concluir-se que em relação ao

sentido Norte/Sul (mais longe da nova intervenção) a média das deflexões máximas baixou

após a intervenção no pavimento, para um valor de 1006,18E-6 m em comparação com o

valor antes da intervenção no pavimento de 1081,08E-6 m.

Em relação ao sentido Sul/Norte acontece o oposto, ou seja, a média das deflexões máximas

aumentou após a intervenção no pavimento para um valor de 1058,40E-6 m em comparação

com o valor antes da intervenção no pavimento de 1009,53E-6 m. Desta forma, verifica-se

existir uma inversão de valores na média das deflexões máximas em ambos os sentidos, que

eram superiores no sentido Norte/Sul antes da intervenção, passando a ser mais elevados no

sentido inverso Sul/Norte após a abertura da nova vala, como demostra a Figura 102.

Figura 102 – Média das deflexões máximas antes e após sofrer intervenção em ambos os sentidos

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lexões

máxim

as

(E-6

m)


Sentido Norte/Sul

Sentido Sul/Norte

960

980

1000

1020

1040

1060

1080

1100


(Sentido Norte/Sul)

Após intervenção

(Sentido Norte/Sul)


(Sentido Sul/Norte)

Após intervenção

(Sentido Sul/Norte)

Def

lexões

máxim

as

(E-6

m)


98

Nas Figuras 103 e 104 pode observar-se as variações das deflexões máximas registadas ao

longo do trecho em estudo para ambos os sentidos, antes e após a nova intervenção de

instalação de infraestruturas no pavimento (efetuadas no sentido Sul/Norte).

Figura 103 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido Norte/Sul

Figura 104 – Deflexões máximas antes e após realização da nova intervenção no sentido Sul/Norte

Como citado anteriormente, confirma-se que a média da deflexão máxima diminuiu após a

intervenção no sentido Norte/Sul, enquanto aumentou no sentido Sul/Norte.

Em relação ao sentido Norte/Sul pode concluir-se que a diminuição da média da deflexão

máxima tem a sua principal explicação na variação sazonal da capacidade de carga entre os

períodos em que os ensaios foram realizados, ou seja, os ensaios antes do pavimento sofrer

intervenção foram realizados no início de Novembro, tendo sido antecedidos de períodos de

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lex

ões

má

xim

as

(E-6

m)

Distãncia entre pontos (Km)


(Sentido Norte/Sul)

Após intervenção

(Sentido Norte/Sul)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lex

ões

má

xim

as

(E-6

m)



(Sentido Sul/Norte)

Após intervenção

(Sentido Sul/Norte)


99

precipitações intensas, enquanto os segundos ensaios decorreram em meados de Junho, num

período bastaste seco. Uma vez que grande parte da berma do pavimento respeitante ao

sentido Norte/Sul não tem qualquer tipo de drenagem e é contíguo a um terreno natural, é

propício à entrada de água para o interior das camadas estruturais do pavimento, aumentando

assim o nível freático e consequentemente reduz a capacidade estrutural do pavimento. Por

outro lado, os ensaios realizados após intervenção no pavimento foram realizados com o solo

de fundação mais seco, garantindo maior capacidade estrutural às camadas subjacentes do

pavimento e consequentemente dando origem a deflexões ligeiramente menores.

Em relação ao sentido Sul/Norte, a variação sazonal da capacidade de carga também é valida

neste sentido. Contudo, ao invés do que se sucedeu no sentido Norte/Sul, a média da deflexão

máxima aumentou após a nova intervenção no pavimento. Assim sendo, esse aumento da

média das deflexões máximas deve-se a uma maior influência que a abertura da nova vala

teve neste sentido de tráfego, reduzindo a capacidade de carga e originando um ligeiro

aumento das deflexões.

Na Figura 104, relativa ao sentido Sul/Norte, pode observar-se que o gráfico das deflexões

máximas apresenta-se bastante homogéneo em praticamente todo o trecho em estudo, à

exceção do ponto singular aos 0,11 Km, com uma deflexão máxima de 1436,90E-6 m antes

da intervenção, que se reduz para 790,61E-6 m após intervenção. Esta variação tão acentuada

da deflexão máxima para o mesmo ponto deve-se ao local onde foi executado o ensaio antes

da intervenção no pavimento, que coincidiu com uma vala transversal antiga (Figura 105). O

ensaio respeitante ao mesmo ponto, efetuado após intervenção no pavimento, foi realizado

ligeiramente mais à frente e já não coincidiu com a mesma vala.

Figura 105 – Ensaio realizado sobre vala transversal antiga antes da intervenção no pavimento


100

A justificação dada para o aumento da média das deflexões máximas após a nova intervenção

no pavimento no sentido Sul/Norte, que tem por base a redução da capacidade de carga

devido à abertura da nova vala, deve-se sobretudo aos pontos 0,02 Km, 0,03 Km e 0,04 Km,

que se podem observar na Figura 104, dado que os ensaios realizados nestes pontos se

encontram na zona de influência da vala, que ronda em média uma distância de 0,63m a partir

dos bordos da vala (segundo um estudo realizado em Ottawa descrito no Capítulo 2 (Lee e

Lauter, 1999)). De facto, a Figura 106 mostra que a proximidade da nova vala em relação ao

centro da via, no sentido Sul/Norte, aumenta à medida que se aproxima o ponto final do

trecho (0,00 Km).

Figura 106 – Proximidade da nova vala em relação ao centro da via no sentido Sul/Norte

4.3.3. Variação da capacidade de carga em ensaios realizados diretamente sobre a

vala após a instalação de novas infraestruturas

O terceiro objetivo consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, a diferença entre

a faixa de rodagem não intervencionada (antes da execução da nova intervenção) e a zona da

via que sofreu a nova intervenção, através de ensaios realizados diretamente sobre a vala

como ilustra a Figura 107.



101

As deflexões registadas antes da nova intervenção no sentido Sul/Norte (Tabela 23) já foram

apresentadas anteriormente. Em seguida, apresenta-se na Tabela 28 os valores das deflexões

registadas em todos os geofones, em vários pontos de ensaio, no que diz respeito aos ensaios

efetuados diretamente sobre a vala após a conclusão dessa nova intervenção.

Tabela 28 – Deflexões registadas em ensaios realizados diretamente sobre a nova vala

Dist.

(Km)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,00 1663,68 1014,00 679,24 458,41 219,04 137,90 93,67 69,56 57,68

0,01 1236,17 761,51 496,93 350,58 190,51 125,94 89,93 69,51 54,67

0,02 1413,40 836,71 551,75 386,47 205,70 129,91 90,90 72,83 60,48

0,03 1684,21 979,20 684,72 507,26 293,85 207,15 159,77 132,74 105,98

0,04 1636,28 1003,91 681,06 497,61 285,60 194,37 139,46 105,02 79,95

0,05 1195,98 675,79 437,07 290,86 139,78 84,32 58,64 43,56 34,86

0,06 1227,62 643,60 404,29 274,98 138,08 82,56 52,94 36,89 27,22

0,07 1163,76 822,59 574,33 405,91 192,34 109,79 72,62 53,19 40,29

0,08 970,62 579,42 385,03 266,15 138,50 95,99 70,72 58,69 47,40

0,09 1090,78 336,29 172,02 121,72 71,24 55,83 50,02 42,83 34,29

0,10 2148,88 1517,46 1025,18 722,46 368,54 240,67 160,76 127,94 107,57

0,11 2180,23 1201,44 760,40 513,40 256,25 173,01 129,67 103,53 85,29

0,12 1847,89 867,35 552,86 373,66 181,13 121,61 94,87 79,43 67,32

0,13 1453,39 691,29 454,95 307,45 133,51 74,27 48,94 36,65 30,60

MÉDIA 1493,78 852,18 561,42 391,21 201,00 130,95 93,78 73,74 59,54

Na Figura 108 apresenta-se a comparação entre as deflexões máximas registadas nos ensaios

realizados diretamente sobre a vala (logicamente depois da nova intervenção) e as deflexões

máximas registadas no sentido Sul/Norte antes dessa intervenção no pavimento.

Figura 108 – Deflexões máximas sobre a vala e antes de sofrer intervenção (Sentido Sul/Norte)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Def

lexões

máxim

as

(E-6

m)


Sobre a vala


(Sentido Sul/Norte)


102

Após análise dos resultados apresentados pode concluir-se que os resultados das deflexões

máximas medidas diretamente sobre a vala não são de todo os mais desejados, verificando-se

uma evolução semelhante das deflexões ao longo do trecho, mas com um claro aumento das

deflexões nos ensaios realizados sobre a vala após realização da intervenção.

Se analisarmos os valores médios das deflexões máximas para ambas as situações (antes e

após instalação de infraestruturas), o valor médio da deflexão máxima dos ensaios realizados

sobre a vala após intervenção ultrapassa em quase 50% a média da deflexão máxima antes de

ser efetuada essa intervenção no pavimento para o sentido Sul/Norte, respetivamente com

valores de 1493,78E-6 m e 1009,53E-6 m.

Para confirmar a redução da capacidade de carga na zona de abertura da vala, na Figura 109

também se verificou que a bacia de deflexão média referente aos ensaios realizados sobre a

vala é claramente superior à obtida no sentido Sul/Norte antes da intervenção no pavimento,

em especial nos geofones que se situam até uma distância de 1,0m da aplicação da carga.

Figura 109 – Bacias de deflexão médias dos ensaios realizados sobre a vala em comparação com os

ensaios realizados antes da nova intervenção (sentido Sul/Norte)

Este fenómeno poderá ter explicação na forma como os trabalhos de reabilitação do

pavimento após abertura da vala foram executados, uma vez que os métodos de execução

utilizados na reabilitação do pavimento não cumpriram integralmente as normas de boa

execução (tal como referido anteriormente, no Capítulo 3). Eventualmente advêm daí estes

piores resultados que demonstram uma diminuição da capacidade de suporte do pavimento na

zona da nova vala, e que são muito influenciados pelas camadas superiores do pavimento.

Em relação às camadas subjacentes do pavimento são várias as razões que levam a que as

deflexões sobre a vala sejam maiores do que as verificadas antes da intervenção. As principais

razões prendem-se com o facto de o aterro e posterior compactação não ser executado para o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Def

lex

ões

méd

ias

(E-6

m)

Distância entre geofones (m)


(Sentido Sul/Norte)

Sobre a vala


103

teor em água ótimo exigido, não se atingindo assim a baridade seca máxima desejada, e

também devido às elevadas espessuras de aterro a compactar, que rondaram os 0,60m a 0,90m

de espessura em algumas camadas, sendo estas espessuras muito elevadas para se conseguir

uma compactação eficaz efetuada por um saltitão (equipamento utilizado em obra).

Em relação às camadas superiores do pavimento existem duas razões principais para justificar

um valor médio das deflexões máximas quase 50% superior ao verificado antes da

intervenção. Uma das razões passa pela espessura de tout-venant que tem no mínimo 0,20m

nas zonas não intervencionadas, e que ficou com cerca de 0,15m em várias zonas da vala. A

outra razão para justificar este aumento nas deflexões máximas reside na reduzida espessura

das camadas betuminosas utilizadas na repavimentação na zona da vala, cuja média ronda os

0,06m contra os 0,10m existentes nas zonas não intervencionadas.

4.3.4. Variação da capacidade de carga ao longo do perfil transversal da estrada antes

e após intervenção

O quarto objetivo consistiu em analisar, em termos de capacidade de carga, com recurso a

ensaios realizados ao longo dum perfil transversal pontual da estrada, a diferença entre o

pavimento antes e após a nova intervenção para instalação de infraestruturas numa vala, como

ilustra a Figura 110.


Estes ensaios transversais realizados antes e após a nova intervenção foram realizados num

único perfil transversal selecionado de forma a garantir que se conseguia utilizar o

equipamento FWD em condições adequadas ao longo de toda a plataforma da estrada. Os

ensaios foram realizados de 0,5 em 0,5 metros contabilizando assim 9 pontos dos quais se

obtiveram as deflexões transversais apresentadas nas Tabelas 29 e 30, respetivamente antes e

após efetuar a instalação de infraestruturas na nova vala.

Através das deflexões máximas medidas ao longo do perfil transversal selecionado, e com

recurso à Figura 111, foi possível verificar a diferença entre as deflexões máximas

transversais registadas antes e após realizar a intervenção de abertura da vala no pavimento.


104

Tabela 29 – Deflexões transversais antes da intervenção

Dist.

(m)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,0 1070,89 648,82 437,40 294,14 127,09 62,40 37,14 28,32 22,77

0,5 939,79 582,72 402,84 280,16 127,67 64,16 39,55 29,91 24,75

1,0 836,67 532,31 375,84 268,03 134,35 74,98 50,97 39,09 33,59

1,5 882,69 547,65 382,58 274,99 156,28 106,23 76,18 56,45 42,32

2,0 961,51 596,38 440,43 332,55 207,04 139,55 97,34 70,66 56,12

2,5 972,08 579,16 412,52 309,26 187,61 132,42 96,60 73,93 58,61

3,0 1031,66 636,68 466,98 354,23 218,88 147,61 105,68 81,94 71,93

3,5 1228,18 771,68 564,45 421,44 246,80 166,99 121,50 95,42 76,23

4,0 1885,05 1133,88 811,48 580,95 310,37 202,09 152,04 117,54 90,43

Tabela 30 – Deflexões transversais após intervenção

Dist.

(m)

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9

0,0 m 0,3 m 0,45 m 0,6 m 0,9 m 1,2 m 1,5 m 1,8 m 2,1 m

0,0 880,23 534,56 371,72 259,91 115,46 59,51 36,04 27,92 22,46

0,5 797,89 507,84 357,11 254,86 121,80 65,11 40,31 32,39 25,25

1,0 1227,73 623,98 389,55 254,66 126,54 78,76 53,98 41,79 33,86

1,5 990,01 593,10 413,45 304,49 174,28 115,96 81,54 62,25 50,90

2,0 912,41 571,01 413,75 322,24 201,40 140,64 100,20 73,71 59,67

2,5 959,79 569,91 410,42 317,58 198,84 136,48 100,74 79,41 64,78

3,0 988,09 623,63 457,77 360,74 228,59 150,42 113,33 90,67 83,87

3,5 1198,91 750,29 536,70 403,89 234,46 160,50 119,10 91,35 73,64

4,0 1590,11 983,98 692,76 513,13 283,35 181,84 136,43 106,60 84,45

Figura 111 – Deflexões máximas medidas ao longo dum perfil transversal único antes e após

intervenção no pavimento

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Def

lexão m

áxim

a (

E-6

m)

Distância à berma direita (m)


Após intervenção


105

Através da Figura 111 facilmente se identifica a zona onde foi realizada a nova vala,

apresentando um pico acentuado de deflexão entre 0,5 e 1,5 metros. Desta forma pode

admitir-se que o pavimento nessa zona diminuiu significativamente a sua capacidade

estrutural, tal como já se tinha verificado nos ensaios longitudinais (objetivo nº 3). No

entanto, verifica-se que a abertura da vala teve uma zona de influência muito localizada, não

interferindo muito no perfil transversal obtido antes a após intervenção para além do local

específico onde foi aberta a vala.

Verificou-se ainda que a maior contribuição para a diminuição da capacidade estrutural

verificada nessa zona da vala provem das camadas superiores do pavimento, uma vez que o

efeito de redução da capacidade de carga só se faz sentir nos geofones que se situam até

0,45m do ponto de aplicação da carga. A partir desta distância, a carga já foi absorvida por

zonas de solo não afetadas pela vala, reduzindo assim a sua influência no valor das deflexões

medidas a essas distâncias, como demonstra a Figura 112.

Figura 112 – Deflexões transversais após intervenção no pavimento

A análise destes resultados volta a confirmar que houve uma diminuição da espessura das

camadas betuminosas e granulares do pavimento durante a repavimentação da vala, não se

cumprindo assim com as normas de boa execução.

Em relação aos elevados valores de deflexão apresentados na extremidade esquerda do perfil

transversal, pode concluir-se que a principal justificação se deve ao facto deste local ser

contíguo a um terreno natural, sem qualquer tipo de drenagem, tornando-se propícia a

infiltração de água para as camadas subjacentes do pavimento. Este problema pode provocar

um aumento do nível freático no solo e uma diminuição significativa da capacidade estrutural

do pavimento, que é mais notória antes da intervenção porque esses ensaios foram realizados

em novembro, num período de mais pluviosidade.

10

100

1000

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 D

efle

xõ

es (E

-6 m

)


Geofone 0m

Geofone 0.3m

Geofone 0.45m

Geofone 0.6m

Geofone 0.9m

Geofone 1.2m

Geofone 1.5m

Geofone 1.8m

Geofone 2.1m


107

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1. Conclusões

As vias de comunicação rodoviárias são infraestruturas de transporte fundamentais para o

desenvolvimento socioeconómico de qualquer país, assegurando de forma rápida, eficaz e

segura um intercâmbio de pessoas e de mercadorias entre os vários locais do mundo. Para

isso, torna-se fundamental que estas infraestruturas apresentem um elevado nível de qualidade

e conforto que permita satisfazer os utentes das vias.

Este trabalho analisou as consequências na pavimentação urbana, ao nível da capacidade de

carga, causadas por intervenções de abertura de valas e instalação de sistemas de

infraestruturas, tendo em atenção as metodologias utilizadas e a qualidade de construção

aplicada em duas obras realizadas na cidade de Fafe.

Para ambas as obras foram determinados objetivos cujos resultados dependeram

essencialmente das metodologias utilizadas na construção, assim como a qualidade na

execução dos trabalhos muitas vezes extrapolada no que ao caderno de encargos camarário

diz respeito. Assim, e antes de fazer referência aos resultados obtidos, perante todo o

acompanhamento feito em ambas as obras, relatos de fiscais e trabalhadores experientes, pode

concluir-se que estas obras de reabilitação de pavimentos em vias urbanas após a abertura de

valas para instalação de infraestruturas não são, por norma, executadas de forma a respeitar

qualquer tipo de especificação, caderno de encargos, ou regulamentação para o efeito, uma

vez que a fiscalização se torna bastante flexível no controlo dos trabalhos a executar, cabendo

à empresa adjudicada aplicar o seu método de execução que maioritariamente não respeita as

boas normas de construção. Este controlo flexível por parte da fiscalização certamente irá ter

repercussões negativas no futuro, uma vez que esta falta de exigência proporciona uma menor

qualidade de execução e, consequentemente, uma menor durabilidade dos pavimentos e dos

serviços instalados, gerando gastos de manutenção e reabilitação antes do tempo previsto.

Assim, um dos problemas mais comuns encontrados em obras de reabilitação de pavimentos é

a má compactação das camadas de aterro que comportam espessuras demasiado elevadas para

compactadores de pequeno porte. Este aspeto, que põe em causa a qualidade de construção e,

futuramente, a qualidade de serviço, não foi respeitado ao nível do caderno de encargos em

ambas as obras em análise neste trabalho, uma vez que este exige que o aterro seja

compactado por camadas de 0,20m de espessura máxima de modo a que sejam evitados

assentamentos, sendo que a espessura mínima verificada na obra de calçada de cubos de

granito foi de 0,50m e na obra em material betuminoso foi de 0,60m (com algumas camadas a

ter uma espessura média de 0,90m).


108

Desta forma, apenas as camadas superiores irão apresentar uma compactação adequada,

criando a ilusão de que toda a camada está bem compactada, quando na realidade as camadas

inferiores não estão corretamente compactadas. Este fenómeno irá ter repercussões com o

tempo, uma vez que as camadas inferiores mal compactadas irão acomodar-se, provocando

assentamentos na superfície da via.

Outro grande problema que no futuro poderá originar grandes patologias no pavimento, e que

não foi verificado em nenhuma das obras, foram os ensaios para obter o grau de compactação

adequado para o tipo de solo usado nos aterros, e que poderia minimizar futuros

assentamentos na via devido a uma má compactação.

Segundo os estudos efetuados, pode concluir-se que o aumento ou diminuição da espessura

das camadas de repavimentação faz toda a diferença no que à capacidade de suporte do

pavimento diz respeito. Por exemplo, para a obra em calçada de cubos de granito, e apesar de

as restantes etapas atrás descritas não obedecerem totalmente ao caderno de encargos e às

boas normas de construção, a capacidade de suporte do pavimento aumentou de forma

considerável, uma vez que se aumentou pelo menos para o dobro a sua camada de base em

tout-venant, sendo este um dos principais motivos que levou ao aumento na capacidade de

suporte após a intervenção no pavimento. Por outro lado, na obra em material betuminoso,

para além de não terem sido seguidas as exigências do caderno de encargos no que diz

respeito à compactação das camadas de aterro e ao seu controlo de qualidade, as camadas de

pavimento também sofreram uma redução nas suas espessuras em comparação com o

pavimento adjacente, o que provocou uma diminuição significativa na capacidade de suporte

da zona intervencionada em comparação com o resto do pavimento.

Além disso, deve ter-se a consciência de que os resultados obtidos poderiam ser menos

expressivos para a obra em calçada de cubos granito e ainda mais expressivos para a obra em

material betuminoso caso os ensaios realizados após execução da repavimentação ocorressem

em condições climatéricas semelhantes às existentes antes da intervenção no pavimento, para

minimizar o efeito que a sazonalidade tem nas características das camas granulares e do solo

de fundação.

Posto isto, e com base nos dois trechos já analisados neste trabalho, fica a ideia de que se

pode facilmente aumentar a capacidade de suporte de zonas intervencionadas com o aumento

das espessuras das camadas de pavimento em comparação com o pavimento adjacente,

mesmo que o restante trabalho de aterro e compactação não cumpra com as boas normas de

construção nem respeite o caderno de encargos. Esta solução aumenta os custos iniciais

associados à intervenção, mas poderá ser mais eficaz ao longo da vida do pavimento ao

aumentar bastante a sua durabilidade nos locais onde se realize este tipo de intervenção de

instalação de infraestruturas em valas.


109

Contudo, nem sempre se deverá resolver um problema tão complexo com um simples

aumento das espessuras das camadas do pavimento, pelo que convém realçar que também

deverá existir um maior esforço por parte das entidades fiscalizadoras no controlo destas

obras, desde a sua fase inicial ao seu término, uma vez que nem sempre se dá a devida

importância às mesmas por se tratar de obras de menor dimensão nas vias. Essa atitude pode,

e deve, ser corrigida, pois a deficiente execução destes serviços irá prejudicar a qualidade

estrutural e funcional do pavimento, causando desconforto aos utilizadores da via, e ainda

encargos precoces com futuras patologias que irão surgir no pavimento.

5.2. Trabalhos futuros

Tendo em consideração o tipo de análise que foi realizada neste trabalho, e o sucesso que se

conseguiu ter com o mesmo nos dois trechos já analisados para determinar possíveis

patologias futuras na zona intervencionada, considera-se que se deve estender esta análise a

um número maior de trechos para se conseguir obter resultados estatísticos que permitam que

nasça daqui um princípio para avaliação da qualidade de execução no que toca a este tipo de

obras de pavimentação após instalação de infraestruturas.

Assim, considera-se que se deve investir em estudos que permitam chegar a valores

percentuais limite (que indiquem a razão entre a capacidade de carga antes e após intervenção

no pavimento), em função do tipo de pavimento e obra em estudo, os quais o empreiteiro

deveria ser obrigado a cumprir sob pena de lhe serem aplicadas coimas tão mais agravadas

quanto maior for a diferença percentual da capacidade de carga do pavimento antes da

intervenção e após a intervenção no pavimento. Desta forma, com simples ensaios não

destrutivos de capacidade de carga no pavimento, a qualidade de execução deixaria de

depender somente de uma apertada fiscalização, uma vez que o empreiteiro era “obrigado” a

executar todos os trabalhos inerentes a este tipo de obras de forma correta, cumprindo as boas

normas de execução e respeitando os cadernos de encargos, para evitar que num controlo final

de qualidade da obra pudesse correr o risco de sofrer onerosas coimas por incumprimento dos

referidos limites de variação da capacidade de carga.

Com este tipo de metodologia de controlo de qualidade, estariam garantidas as capacidades de

carga exigidas à intervenção no pavimento, assegurando assim a qualidade estrutural e, por

sua vez, a qualidade funcional do pavimento, proporcionando maior conforto aos utilizadores

das vias e um maior período de vida útil ao pavimento.


111

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pedro miguel baptista maia -...

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