XI Workshop sobre Recursos de Desenvolvimento Tecnológico – RDT

AGOSTO DE 2017

Procedimento para Levantamento Visual Contínuo Informatizado (Lvci) pelo Método da Varredura

INTRODUÇÃO

3

LEVANTAMENTO DE DEFEITOS DO PAVIMENTO

DNIT 008/2003 – LVC

DNIT 006/2003 – PRO- AVALIAÇÃO

OBJETIVA

DNIT 007/2003 –AVALIAÇÃO OBJETIVA DOS

SUBTRECHOS HOMOGÊNEOS

NORMA PELA MÉTODO LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO INFORMATIZADO (LVCI) PELO MÉTODO DE VARREDURA

LVCI

4

QUALIFICAR E QUANTIFICAR DEFEITOS FORMA CONTÍNUA

Aprimoramento dos índice/parâmetro de condição dos pavimentos;

Aferição de modelos de previsão de desempenho do HDM-4;

Estudos para estimativa do Fator Laboratório-Campo (FLC);

Estudos de dimensionamento de restauração dos pavimentos.

DNIT 005/2003-TER

EQUIPAMENTOS - LVCI

5

Veículo equipado com:

Global Position System (GPS) de navegação;

Câmera digital; Teclado padronizado;Odômetro digital;Computador com sistema de

Automação, Aquisição e Processamento de Dados (SAPD).

LVCI - PROCEDIMENTO

6

APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS

7

ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL (IGG)

8

ÁREA DE TRINCAMENTO

9

km 0 km 1

100m 100m 100m

km 0+000 km 0+100

6m 6m

PRÓXIMO PASSO

10

Interação entre a ANTT e IPR/DNIT para validação de uma Norma para o Levantamento Visual Contínuo Informatizado (LVCI) pelo

Método da Varredura.

Irregularidade longitudinal de pavimentos: correlação entre IRI e QI e comparação de equipamentos

INTRODUÇÃO

12

“Irregularidade longitudinal é somatório dos desvios da superfície de um pavimento em

relação a um plano de referência ideal de projeto geométrico” (Bernucci, 2008)

Dinâmica do veículo

Efeito dinâmico das cargas Custo operacional

Qualidade ao rolamento

Drenagem superficial

INTRODUÇÃO

13

“Irregularidade longitudinal é somatório dos desvios da superfície de um pavimento em

relação a um plano de referência ideal de projeto geométrico” (Bernucci, 2008)

Dinâmica do veículo

Efeito dinâmico das cargas Custo operacional

Qualidade ao rolamento

Drenagem superficial

Pesquisa do Inter-relacionamento de Custos de Construção, Conservação e

Utilização de Rodovias

Programa HDM (Highway Development

and Management)

Parâmetros de Irregularidade - IRI

14

• IRI (Índice de Irregularidade Internacional)→ m/km

• Variação absoluta de um perfil longitudinal de referência.

Medidor de altura sem contato (laser)

Sensor de aceleração

Sensor de deslocamento

Software (coleta de

dados)

Parâmetros de Irregularidade- QI

• QI (Quociente de Irregularidade) → contagens/km

• Nivelamento topográfico: cotas com espaçamento de 0,5 m em cada trilha de roda;

• Integradores do tipo resposta: reação da suspensão dos veículos às irregularidades existentes

15

Correlações Existentes

16

Modelos de correlação:

IRI = (QI+10)/14 → Paterson (1986)

IRI = QI/13 → Paterson (1987)

Correlação QI x IRI para o trecho analisado

EQUIPAMENTO DESENVOLVIDO TIPO RESPOSTA (SMITR)

17

• Métodos de medição e calibração normalizados pelo DNER: • DNER-ES 173/86;• DNER-PRO 164/94;• DNER-PRO 182/94 .

• Normas DNER-PRO 159/85 e DNER-PRO 269/94, para restauração de pavimentos, usam os valores de QI , obtidos por sistemas tipo resposta para elaboração dos estudos.

• Recursos acessíveis e de baixo custo.

• Adicionalmente, necessidade de verificação de qual das correlações usuais do meio técnico é mais adequada

CALIBRAÇÃO (DNER-PRO 173/86)

18

6 trechos experimentais de 200 m

CALIBRAÇÃO (DNER-PRO 173/86)

• Aplicação do modelo de Queiroz (1981) para cálculo do QI a partir do nível e mira:

19

CORRIDAS DE CALIBRAÇÃO (SMITR)

20

Equação de calibração: relaciona as leituras fornecidas pelo SMITR à escala padrão adotada.

CORRIDAS DE CALIBRAÇÃO (PERFILÓGRAFO)

21

CORRELAÇÃO IRI X QI

22

CORRELAÇÃO IRI X QI

23

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Foi desenvolvido sistema medidor de irregularidade tipo resposta (SMITR) para obtenção do Quociente de Irregularidade (QI) em concordância com as Normas do DNER e com recursos acessíveis de baixo custo;

O SMITR foi calibrado através do método de nível e mira (DNER-ES 173/86), apresentando equações de regressão com coeficientes de determinação R2 próximos de 0,8;

Análises comparativas entre IRI e QI dos levantamentos realizados indicaram a inexistência de correlação entre os parâmetros, justificada diferença conceitual dos equipamentos e dificuldade de repetir os mesmos traçados durante a execução dos levantamentos.

24

Desempenho dos pavimentos e relação campo-laboratório

INTRODUÇÃO

26

Boas Condições Funcionais e Estruturais

Garantir agilidade e segurança do usuário com baixos custos operacionais

A gestão dos dados do pavimento permitirá:• Compreensão dos mecanismos de deterioração.• Definição de soluções mais eficazes na aplicação dos recursos.• Favorecimento das rodovias com características similares.

OBJETIVOS

27

Definir 10 Unidades de Amostragem (AASHTO)

Realizar Contagem de Tráfego

Realizar Pesagem Estatística

Fazer o Levantamento Visual Contínuo

Fazer os Ensaios de Campo e Laboratório

Estabelecer o Fator Laboratório-Campo

Calibrar o software HDM-4

DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE AMOSTRAGEM

28

MG

84

+0

00

UA

02

B

32 KM 70 KM 19

4+

30

0U

A 0

3 B

41 KM 24

4+

50

0U

A 0

4 B

50 KM 16 KM

52

+0

65

UA

02

A

15

3+

25

0U

A 0

3 A

26

0+

47

0U

A 0

4 A

78 KM

Norte

Brasília

Sul UA

01

A

Distânicas Relativas

97

+6

25

DF GO

107 KM

UA

01

B1

07

+0

00

101 KM

Distânicas Relativas

Juiz de

Fora

Norte

Sul

64 KM 72

8+

50

0U

A 0

9 B

20 KM 74

3+

45

0U

A 1

0 B

MG

41

2+

60

0U

A 0

6 B

55 KM 62

2+

50

0U

A 0

7 B

162 KM 48 KM 63

1+

55

0U

A 0

8 B

57

4+

60

0U

A 0

7 A

64

4+

77

0U

A 0

8 A

70

8+

65

0U

A 0

9 A

76

9+

00

0U

A 1

0 A

33

8+

00

0U

A 0

5 B

35

2+

53

0U

A 0

5 A

40

7+

65

0U

A 0

6 A

15 KM

Pontos de Contagem e Pesagem

LEVANTAMENTO VISUAL CONTÍNUO

29

ENSAIOS DE CAMPO E LABORATÓRIO

ENSAIOS DE CAMPO

Mancha de Areia

Pêndulo Britânico

Viga Benkelman

Janela de Inspeção

Treliça

LVC

Avaliação Tátil-Visual

Densidade in situ – Frasco de Areia

DCP

Umidade in situ - Fogareiro

30

ENSAIOS DE LAB.

Limite de Liquidez

Limite de Plasticidade

Granulometria Simples

CBR/Expansão

Equivalente de Areia

Módulo de Resiliência

Compressão diametral (Curvas de Fadiga)

Teor de Betume

Granulometria (CA)

RESULTADOS – UA 03 B

31

RESULTADOS ALCANÇADOS

32

Definição de novas Unidades de Amostragem

Total de 20 UA’s monitoradas

Capacitação dos acadêmicos envolvidos

Uso de equipamentos e realização de ensaios

Manuais dos equipamentos de solo e asfalto

Estagiários em Engenharia Civil

Refinamento das curvas de desempenho do HDM-4

Comparação do desempenho real com o previsto

Calibração do Fator Laboratório-Campo

Modelos de previsão de deterioração dos pavimentos

Utilização de escória de manganês como agregado em misturas asfálticas dosadas pela metodologia Superpave

INTRODUÇÃO

34

Fonte: Serra da moeda em foco, 2014.

DESTAQUE: QUADRILÁTERO FERRÍFERO

CONTEXTO• Brasil está entre os maiores países

produtores de ferroligas e silíciometálico;

• 2004, recorde na produção de açobruto: 32,9 milhões de toneladas,resultando em 4,6 milhões detoneladas de escória;

• Pavimentação: grande consumidora derecursos naturais, como os materiaisrochosos;

OBJETIVOAvaliar a viabilidade técnica da utilização daescória FeSiMn como agregado paramisturas asfálticas, do tipo concretoasfáltico.

ESCÓRIA DE FERRO SILÍCIO-MANGANÊS

Processo + matéria-prima + tipo de forno utilizado + resfriamento do rejeito

Composição Química

Características físicas, químicas e mineralógicas

• Elevada resistência mecânica e a abrasão, morfologia de alta cubicidade;

• Estrutura física de elevada densidade;

• Alta expansibilidade, causada principalmente devido ao óxido demagnésio(MgO). 35

METODOLOGIA

36

Ensaios Físicos

Ensaios Químicos

Ensaios AmbientaisCAP 30/45

Caracterização Física

37

Parâmetros Unidade

Material

Pó de Pedra

Areia Brita 0 Brita 1 Escória

1Escória

0

Massa Específica Real (Gsa)

g/cm³ 2,68 2,62 2,52 2,57 3,1 3,14

Massa Específica Aparente(Gsb)

g/cm³ - - 2,47 2,51 3,03 3,05

Massa Unitária kg/dm³ - - 1,43 1,60Abrasão Los Angeles % - - 34,92 29,33 12,96 14,18

Absorção % - - 0,78 0,86 0,73 1

Durablidade % - - 2,51 1,81 6,48 1,84

Adesividade - - - Satisf. Satisf. Satisf. Satisf.

Caracterização Química

1

2

76

5

8 3

4

Teor de Cal Livre

0,08%

30 ensaios

Limite Máx: 3%

Caracterização Ambiental

39

Solubilização e Lixiviação(NORMAS ABNT 10005/2004 E 10006/2004)

CLASSIFICAÇÃO: Classe II A (Não Perigoso – Não Inerte);

Não é Corrosivo (norma NBR10004/2004).

Não é Reativo, norma NBR10004/2004.

Caracterização do Ligante CAP 30/45

40

ParâmetrosMétodo

Especificações Resultados UnidadeABNT ASTM

Penetração NBR 6576 D5 30/45 32 0,1mm

Ponto de Amolecimento NBR6560 D36 52 mín 53,4 ºCViscosidade Brookfield 135ºC NBR15184 D4402 374 min 440 cPViscosidade Brookfield 150ºC NBR15184 D4402 203 min 217 cPViscosidade Brookfield 175ºC NBR15184 D4402 76 a 285 78,0 cP

RTFOT- Penetração Retida NBR6560 D5 60 min 75,0 %

RTFOT- Aumento do Ponto de Amolecimento

NBR6560 D36 8 máx 4,1 ºC

RTFOT- Ductilidade a 25ºC NBR6293 D113 10 mín >150 cm

RTFOT- Variação em % massa NBR15235 D2872 0,5 máx -0,049 % Ductilidade a 25ºC NBR6393 D113 60 mín >150 ºC

Solubilidade no Tricloroetileno NBR15855 D2042 99,5 mín 99,9 N/A

Ponto de Fulgor NBR11341 D92 235 mín 348 N/AÍndice de Suscetibilidade Térmica N/A X018 -1,5 a 0,7 -1,3 N/A

Densidade Relativa a 20/4ºC N/A D70 N/A 1,005 N/AAquecimento a 177ºC N/E N/E NESP NESP N/A

RESULTADOS- Parâmetros Volumétricos

41

Teor de ligante 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Unidade

Densidade Máxima Medida da Mistura (Gmm) 2,547 2,527 2,507 2,486 2,466 g/cm³

Densidade Aparente da Mistura (Gmb) 2,383 2,449 2,467 2,462 2,455 g/cm³

Densidade Máxima Teórica (DMT) 2,449 2,431 2,413 2,395 2,378 g/cm³

Teor de Vazios (Va) 6,447 3,077 1,598 0,983 0,434 %

Teor de Agregados (Ps) 0,960 0,955 0,950 0,945 0,940 %

Densidade Aparente dos Agregados (Gsb) 2,579 2,579 2,579 2,579 2,579 g/cm³

Vazios do agregado mineral (VMA) 11,3 9,31 9,13 9,8 10,51 %

Vazios Preenchidos por Asfalto (VFA) 42,97 67,06 82,49 90,06 95,87 %

Teor de Asfalto Efetivo (Pbe) 3,70 4,20 4,70 5,21 5,71 %

% passante na #0,075 mm (P0,075) 3,90 3,90 3,90 3,90 3,90 %

Teor de Filer (Tf) 1,05 0,93 0,83 0,75 0,68 %

Convencional

Teor de ligante 4,5 5,0 5,5 6,0 Unidade

Densidade Máxima Medida da Mistura (Gmm) 2,62 2,60 2,58 2,56 g/cm³

Densidade Aparente da Mistura (Gmb) 2,51 2,55 2,54 2,54 g/cm³

Densidade Máxima Teórica (DMT) 2,592 2,571 2,550 2,529 g/cm³

Teor de Vazios (Va) 3,95 1,99 1,45 0,90 %

Teor de Agregados (Ps) 0,96 0,95 0,95 0,94 %

Densidade Aparente dos Agregados (Gsb) 2,77 2,77 2,77 2,77 g/cm³

Vazios do agregado mineral (VMA) 13,34 12,70 13,35 14,00 %

Vazios Preenchidos por Asfalto (VFA) 70,44 84,36 89,17 93,65 %

Teor de Asfalto Efetivo (Pbe) 4,21 4,71 5,21 5,71 %

% passante na #0,075 mm (P0,075) 3,90 3,90 3,90 3,90 %

Teor de Filer (Tf) 0,93 0,83 0,75 0,68 %42

Teor de ligante 4,5 5,0 5,5 6,0 Unidade

Densidade Máxima Medida da Mistura (Gmm) 2,650 2,629 2,607 2,586 g/cm³

Densidade Aparente da Mistura (Gmb) 2,518 2,530 2,548 2,546 g/cm³

Densidade Máxima Teórica (DMT) 2,609 2,587 2,566 2,545 g/cm³

Teor de Vazios (Va) 4,981 3,768 2,270 1,561 %

Teor de Agregados (Ps) 0,955 0,950 0,945 0,940 %

Densidade Aparente dos Agregados (Gsb) 2,789 2,789 2,789 2,789 g/cm³

Vazios do agregado mineral (VMA) 13,78 13,82 13,67 14,20 %

Vazios Preenchidos por Asfalto (VFA) 63,85 72,75 83,43 89,02 %

Teor de Asfalto Efetivo (Pbe) 4,19 4,69 5,20 5,70 %

% passante na #0,075 mm (P0,075) 3,90 3,90 3,90 3,90 %

Teor de Filer (Tf) 0,93 0,83 0,75 0,68 %

Escória 2

Escória 1

RESULTADOS- Parâmetros Volumétricos

43

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

VA

M (

AS

TM

)

Pb - Teor de Ligante (%)

VAM versus Teor de Ligante

VAM - Mistura Convencional VAM - Mistura E1 VAM - Mistura E2

30

40

50

60

70

80

90

100

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

RB

V (

(AS

TM

)

Pb - Teor de Ligante (%)

RBV versus Teor de Ligante

RBV - Mistura Convencional RBV - Mistura E1 RBV - Mistura E2

RESULTADOS- Teor de Projeto

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5V

a -

Teo

r d

e V

azio

s (

%)

Pb - Teor de Ligante (%)

Teor de Vazios versus Teor de Ligante

Va - Mistura E1 Va - Convencional Va - Mistura E2

4,3 % - C4,5% - E24,8% - E1

RESULTADOS – RT E MR

44

Mistura/ Teor de Ligante

(%)CP

RT (MPa)

RT Médio (MPa)

Desvio Padrão (Mpa)

Módulo de Resiliência

(Mpa)

Desvio Padrão (Mpa)

Módulo de

Resiliência (Mpa)

MR/RT

Número de

Amostras (n)

4,3 % - C1 2,3

2,31 0,0710266

298 10312 4464 32 2,38 100403 2,25 10631

4,5% - E21 2,4

3,23 0,729185

876 9885 3060 32 3,65 96033 3,64 10867

4,8% - E 11 2,39

2,31 0,0710001

62 10027 4341 32 2,29 100983 2,25 9982

RESULTADOS – FADIGA

Analisado por Diferença de Tensões Analisado por Deformação Específica Resiliente

45

Mistura Parâmetros Modelo de Fadiga

(Pinto, 1991; Pinto e Preussler, 2002)K n R²

E1 3,98E+05 4,859 0,9541 N=3,98E+05(1/Δσ)4,86

E2 5,07E+05 5,178 0,9942 N=5,07E+05(1/Δσ)5,18

C 3,26E+05 4,108 0,9403 N=3,26E+05(1/Δσ)4,11

Mistura Parâmetros Modelo de Fadiga

(Pinto, 1991; Pinto e Preussler, 2002)K n R²

E1 2,00E-17 4,845 0,9536 N=2,00E-17(1/Δε)4,85

E2 7,60E-19 5,183 0,9943 N=7,60E-19(1/Δε)5,18

C 4,00E-14 4,095 0,9398 N=4,00E-14(1/Δε)4,10

Escória 2 Escória 1 Convencional

Número De Aplicações

(N)

Diferença de Tensões

(Mpa)

Deformação Específica Resiliente

(ε)

Número De Aplicações

(N)

Diferença de Tensões

(Mpa)

Deformação Específica Resiliente

(ε)

Número De Aplicações

(N)

Diferença de Tensões

(Mpa)

Deformação Específica Resiliente

(ε)

232 4,52 1,14E-04 552 3,7 9,22E-05 1205 3,7 8,96E-05

545 3,88 9,80E-05 1596 3,23 8,06E-05 2027 3,23 7,84E-05

880 3,23 8,17E-05 2093 2,77 6,91E-05 9932 2,77 6,72E-05

3170 2,58 6,54E-05 13734 2,31 5,76E-05 8752 2,31 5,60E-05

17180 1,94 4,90E-05 14908 1,85 4,61E-05 31076 1,85 4,48E-05

149217 1,29 3,27E-05 75204 1,39 3,46E-05 68188 1,39 3,36E-05

CONCLUSÕES

46

Com base em estudos iniciais de laboratório, não verificou-se impedimento para oemprego de mistura com agregado siderúrgico para camada asfáltica, entretanto,a garantia de que esse apresente baixo potencial de expansão é importante.

Assim, a utilização da escória de FeSiMn em revestimentos asfálticos mostrou-seuma alternativa tecnicamente viável e com ganhos de natureza ambiental.