Avaliações funcional e estrutural de trechos de rodovias no Distrito Federal construídos com diferentes materiais

Abstract

Os pavimentos rodoviários sofrem degradação com a passagem dos veículos e pela ação dos fatores climáticos. Nesta pesquisa, fez-se avaliações funcional e estrutural de dois trechos de rodovias pertencentes à malha viária do Distrito Federal. O Trecho 1 executado há cerca de 14 anos, tem 440 m de extensão, subdividido em 7 (sete) subtrechos construídos com a camada de base de diferentes materiais e o subleito com uma parte em corte e outra, em aterro, o revestimento com tratamento superficial duplo com capa selante e com espessura de projeto de 3cm. Neste trecho há acostamento e drenagem superficial parcial, ambos com deficiência. Já o Trecho 2, executado há cerca de 12 anos, tem 260 m de extensão, subdividido em 3 (três) subtrechos construído com as camadas de sub-base e de base de diferentes materiais, o subleito de toda a extensão do trecho é em aterro e o revestimento em concreto asfáltico (CA) e com espessura de projeto de 5 cm. Neste trecho há acostamento e drenagem superficial bem conservados e em boas condições. Realizou-se em laboratório, ensaios de caracterização física, química e mineralógica. No campo, executaram-se os ensaios de identificação dos defeitos superficiais, de medição dos afundamentos das trilhas de rodas, de determinação da resistência com o PANDA, de umidade e dos perfis longitudinais e transversais com GPR, das deflexões com a viga Benkelman. Ainda, a análise estatística descritiva e inferencial (análise de variância, os testes de comparação múltiplas de médias e correlações) dos dados de laboratório e campo obtidos por Rezende (1999, 2003) e nesta pesquisa. As conclusões desta pesquisa mostram que é importante conhecer as características físicas, química e mineralógica dos solos tropicais finos, tanto na fase de projeto, quanto na de execução e fazer um estudo cuidadoso da caracterização e do comportamento mecânico dos solos tropicais compactados. Também, entender o efeito dos parâmetros metereológicos atuantes na estrutura de pavimento e avaliar a condição superficial e o desempenho do pavimento associados a estudos de tráfego, de clima, às próprias condições estruturais da via e a existência ou não de drenagem superficial e de acostamento. E ainda, compreender a necessidade de correlacionar os resultados dos ensaios de GPR e de PANDA com outros ensaios, tais como, de umidades e de densidade, de medidas de deflexões, pois permitem caracterizar a estrutura de pavimento e ainda fornecem informações valiosas sobre a capacidade estrutural das camadas. Assim como, empregar a análise estatística inferencial para inferir hipótese sobre os parâmetros de laboratório e de campo. Bem como, entender que as correlações entre as medidas de deflexões determinadas com a Viga Benkelman e o FWD não podem ser aplicadas de maneira geral, sendo recomendado apenas para os trechos executados com materiais semelhantes. Para os trechos analisados na pesquisa, destaca-se que o Trecho 1 apresenta quase todos os tipos de defeitos superficiais, com variado grau de severidade e todos os seus subtrechos já sofreram correção do revestimento, observou-se nesse trecho que as deflexões variaram com o tipo de base e com a época de medição, sendo maiores na estação chuvosa e ainda, os perfis longitudinais e transversais obtidos com o GPR mostram que o revestimento está bastante deteriorado e a base apresenta espessura irregular, apontando para problemas de execução. Já no Trecho 2 a superfície de rolamento e a umidade encontram diferenciadas nos subtrechos, os valores das deflexões determinadas ao longo do período estudado variaram pouco em relação ao mês ou ao ano de análise e os resultados dos perfis obtidos com o GPR apontam, também, para irregularidade na camada de base. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The passage of vehicles and the action of weather-related factors gradually degrade highway surfaces. This research conducted structural and functional assessments of two stretches of highway in the road network of the Federal District. Stretch 1 was built 14 years ago, is 440 meters long and divided into 7 (seven) sub-stretches each built on a base of different materials. In part of the stretch the sub-base is in a cutting and in part it is on an embankment. The pavement consists of a double application of a seal coat with a project-specified thickness of 3 cm. The entire stretch is provided with a hard shoulder and a partial system for surface water drainage, both deficient. Stretch 2 was constructed about 12 years ago, is 260 meters long, divided into 3 sub-stretches with their bases and sub-bases made up of a variety of materials. The entire sub-base is on an embankment and the pavement material is asphaltic concrete 5 cm thick. The stretch is provided with a hard shoulder and a surface water drainage system, both in good condition. Laboratory testing determined physical, chemical and mineralogical properties of the materials. In the field, testing identified surface defects, the depth of ruts caused by traffic, resistance using a Panda penetrometer, humidity, longitudinal and transverse GPR profiles, and Benkelman beam deflections. A statistical and inferential analysis was made (variance analysis, multiple comparison of means and correlations) of the data obtained by Rezende (1999, 2003) and those obtained by this research. It was found that in both project and execution stages it is important to gain sound knowledge of the physical chemical and mineralogical properties of fine tropical soils and to conduct a careful study of their properties and mechanical behavior when compacted; as well as to investigate the effects of meteorological factors the pavement is exposed to and to evaluate the surface condition and performance of the pavement in the light of traffic studies, weather information and the structural conditions of the highway itself, including the existence or non existence of surface water drainage systems and hard shoulders. Furthermore, the results obtained from the GPR and Panda tests need to be correlated with those of other tests such as humidity, density, and deflection measurements, in order to characterize the structure of the pavement and provide precious information on the structural capacity of the various courses. The use of inferential statistical analysis enables the formulation of hypotheses concerning both field and laboratory parameters. It must be understood that the FWD and Benkelman beam deflection measurements are only applicable to stretches of roadway constructed with similar materials and cannot be generalized. In the stretches analyzed in this research work, stretch 1 presented every kind of surface defect in varying degrees of severity and all of the sub-stretches had had their pavements repaired at some time. Deflections values varied according to the type of material composing the base and to the time of year the measurements were made, with measurements being greater in the rainy season. The transversal and longitudinal profiles obtained using GPR showed that the paving surface is highly deteriorated and the road base shows variations in thickness corresponding to problems present in the execution of the original works. In stretch 2, the road surface and humidity values vary among the sub-stretches but deflection values measured over the period of duration of the study varied vary little with the month or year of analysis. The GPR profile results also indicate the existence of irregularities in the base layer.