AVALIAÇÃO DA REDUÇÃO DE ACIDENTES EM PAVIMENTOS COM MICRORREVESTIMENTO A FRIO Amanda Helena Marcandali da Silva1 Liedi Legi Bariani Bernucci2 Ana Luisa Aranha3 Carlos Yukio Suzuki4 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Transportes José Mário Chaves5 OHL Brasil RESUMO Este trabalho apresenta a avaliação da influência da execução de camada de microrrevestimento a frio em pavimentos de rodovias de tráfego intenso na incidência de acidentes. As características da rodovia podem afetar diretamente o comportamento do motorista e, portanto, as ocorrências no tráfego; dentre as características de maior influência destaca-se a iregularidade do pavimento, a aderência pneu-pavimento e a sinalização. É sabido que um acidente é a conjugação de problemas, fatores ou erros, incluindo as decisões do motorista. Mesmo rodovias com boas condições de rolamento e de sinalização, podem ter acidentes, muitas vezes relacionados com alta velocidade. Alguns pavimentos apresentam problemas de aderência em pista molhada dependendo da velocidade dos veículos, da geometria da via, e das características de estabilidade do veículo e estado de conservação dos pneus. A chuva é um fator agravante, que pode induzir ao aumento significativo de acidentes por causa da presença de lâmina d’água, que poderiam ser reduzidos com a aplicação de camadas de revestimento com características mais rugosas ou abertas na superfície, o que implicam em aumento da aderência pneu/pavimento. Esta pesquisa comparou dados de acidentes em duas condições do mesmo pavimento: (i) revestimento em concreto asfáltico convencional antigo, e (ii) revestimento em microrrevestimento asfáltico a frio após restauração. A pesquisa avaliou dados de acidentes tendo como uma das variáveis as condições de pista seca ou pista molhada (chuva); foram contabilizados somente os tipos de acidentes que podem ter relação com a aderência pneu/pavimento. Os dados foram correlacionados com valores de macrotextura e microtextura medidos na superfície do pavimento. Os resultados mostraram uma redução na ocorrência de acidentes, com redução expressiva em condições de pista molhada no pavimento com microrrevestimento asfáltico a frio, indicando-o como solução que pode contribuir no aumento de aderência pneu/pavimento em pista molhada e, portanto, na redução de acidentes. Palavras-chave: microrrevestimento; redução de acidentes; aderência pneu-pavimento. 1. INTRODUÇÃO Os custos associados às viagens rodoviárias, seja para transporte de carga ou de passageiros, é resultado de uma soma de diversos agentes de contribuição; a qualidade da via é uma parcela muito significativa neste processo. Por qualidade da via, três fatores essenciais são ponderados: geometria, sinalização e pavimentação. Ouras características tais como manutenção dos veículos e tipo de trafego, também exercem grande influência nas viagens. A ocorrência de acidentes em rodovias aumenta de forma substancial os custos de transporte; segundo Miller e Zaloshnja(2009), custos com acidentes atribuídos às características da via são maiores do que custos com acidentes atribuídos à motoristas alcoolizados e a não utilização de cinto de segurança. O comportamento do motorista não depende exclusivamente dele e é resultado de uma combinação de fatores, entre os quais são destacados: desenho geométrico e a coerência de velocidade, largura da pista e presença de acostamento, pontos de acesso, aderência e ruído do pavimento, regularidade do pavimento, eficiência de sinalização e de drenagem, presença de agua, sujeira ou obstáculos na pista, área lindeira, funcionalidade do trafego, manutenção do veículo e até mesmo as condições psicológicas dos motoristas. A conduta do usuário face aos imprevistos exige tempo de percepção e de reação. A pista deve admitir erros e permitir tempo ao motorista para correção e prevenção de acidentes; os tempos estão diretamente relacionados às velocidades praticadas. Os aspectos geométricos da via devem minimizar o numero de decisões a serem tomadas pelo motorista e ainda reduzir a ocorrência de situações inesperadas. A largura ideal das faixas possui limite mínimo e máximo, sendo que as maiores larguras permitem maior velocidade de percurso, contudo faixas maiores dos 3,6 metros não são indicadas, pois confundem o motorista sobre o local de circulação e estimulam o aumento excessivo de velocidade. As faixas muito estreitas por sua vez, dificultam o trafego, impondo restrições mais efetivas na velocidade; de acordo com AASHTO (2004), faixas com 3,0 metros de largura são indicadas apenas para vias com baixo trafego e sem veículos comerciais, sendo 3,3 metros é considerada largura mínima para áreas rurais, aumentando para 3,6 metros e com maior numero de faixas, conforme aproximação de áreas urbanas. O alinhamento vertical (tipo de relevo) e o alinhamento horizontal (consistência do traçado) também afetam a velocidade, e ainda exigem adaptações entre diferentes alinhamentos. O desenho deve ser facilmente compreensível, com distâncias adequadas de adequação. O alinhamento ideal não exige constante adaptação à velocidade. Hasson (2001) diz que “a influência dos pontos de acesso na segurança é tão forte que a relação tem sido estabelecida consistentemente por vários anos, a despeito das dificuldades associadas com o estudo de acidentes”. Problemas com pontos de acesso podem ser solucionados com a implantação de vias paralelas coletoras de fluxo local. Considerando-se que no Brasil, muitas estradas foram concebidas anteriormente a preceitos de segurança, são necessárias diversas análises de medidas de curto e médio prazo. Combinada a largura das faixas e a presença de acostamento, existe uma evidente melhoria na qualidade da via. Segundo Oliveira (2007), suprimir acostamentos pode aumentar em até 28% as taxas de acidentes. A sinalização é um fator fundamental em estratégias de segurança (Hasson, 2001). Sinalização horizontal deve especificar os limites e indicações sobre distância de visibilidade de ultrapassagem. Sinalização sonora é uma medida efetiva, em casos de saída de pista e colisões frontais em pistas com fluxo bidirecional, que alertam o motorista provocando ruído característico. Pavimentos refletivos são agentes sinalizadores horizontais que permitem a compreensão clara das características da via, em períodos noturnos. Avisos sobre obstáculos na pista são cruciais, especialmente em relação a estreitamento de pista, curvas, presença de usuários e veículos diferenciados, e distancias de ultrapassagem. A regularidade do pavimento tem grande influência sobre o número de acidentes. Defeitos como deformação permanente em trilha de roda, trincamento e buracos são indicadores de desempenho, conforme o Programa de Exploração de Rodovias – PER da ANTT, sendo limitada a o afundamento em trilha de roda por deformação permanente em 7 mm, porcentagem de área trincada limitada em 15% da área e ausência de buracos e detritos, para rodovias sob concessão. A irregularidade longitudinal limitada a 2,7 m/km em 100% da área, indica que estes limites estabelecidos têm fundamento na preocupação com a segurança do usuário. A despeito de todos os fatores que provocam variações nas velocidades, a causa dos acidentes pode simplificadamente ser atribuída à velocidade de operação. Multifuncionalidade do trafego, com diversos tipos de transporte ocupando o mesmo espaço físico, com ou sem destinação especifica da via, impondo variações na velocidade pela presença de veículos mais lentos, além de equívocos na determinação de velocidades legais, frequentemente acima dos reais valores que a via permite, acima do conveniente. A atuação de curto prazo deve ser concentrada no controle de velocidade e em todos os aspectos que a compõe. A velocidade de operação de uma rodovia é definida de diversas formas, destacando-se as seguintes: (i) velocidade máxima que um veículo atinge submetido apenas aos parâmetros e características da via (AASHTO, 1994), (ii) a menor velocidade aplicada para qualquer elemento da via, desconsiderando a velocidade praticada em tangente (Fitzpatrick et al, 2000¹) e (iii) a máxima velocidade desenvolvida por até 85% dos veículos (Fitzpatrick et al, 2000²). A velocidade ainda é afetada pelas condições climáticas (seco, chuva, neblina). As condições de pista molhada por chuva são consideravelmente agravantes na ocorrência de acidentes, apesar de a velocidade ser normalmente reduzida em condição de pista molhada, conforme se verifica na figura (Lamm, 1999). Figura 1 – Ilustração típica da distribuição de velocidades em pista seca e em pista molhada. Modificado a partir de: Lamm, 1999 2. TEXTURA DOS PAVIMENTOS A aderência ou atrito é um aspecto dinâmico característico do pavimento, com principal variabilidade em função do tipo de revestimento e da presença de água. O atrito é uma força resistente que atua na interface de dois corpos, quando ao menos um deles está em movimento (ASTM G40, 2001). De acordo com Aps (2006), duas condições extremas na interação entre pneu e pavimento definem os mecanismos de aderência e desgaste: pneu rolando sobre o pavimento e pneu sob deslizamento no pavimento quando a roda está travada, sob frenagem. O atrito pneu-pavimento em pista molhada é significativamente menor do que em pista seca, pela película de agua entre a superfície do pavimento e do pneu (Rodrigues Filho, 2006). A textura do pavimento é comumente definida a partir de quatro escalas: microtextura, macrotextura, megatextura e irregularidade. Na interação pneu-pavimento, a micro e macro textura são mais significativas, embora a presença de irregularidades acentuadas possa contribuir na ocorrência de acidentes por conta da formação de poças d’água. Segundo Callai (2011), a textura deve cooperar para ações de frenagem, de resistência à derrapagem, de drenagem superficial (somado à declividade longitudinal e transversal) e de dirigibilidade. Medidas de macrotextura são frequentemente realizadas por meio de correlação com altura de mancha de areia (Figura 2a), procedimento simples no qual se distribui circularmente um volume conhecido de micro esferas de vidro (fração areia), obtendo se o diâmetro, com os quais se estima a profundidade média da macrotextura (mean texture depth – MTD); outras medidas de macrotextura podem ser utilizadas, variando-se o equipamento. A microtextura por sua vez, é obtida por meio de um equipamento estático, o Pêndulo Britânico, sendo o resultado definido pelo British Pendulum Number – BPN; o pêndulo em queda livre sobre o pavimento molhado é detido pelo atrito (Figura 2b). Figura 2 – Medida de macrotextura – mancha de areia (a) e de microtextura – pêndulo britânico (b) Bernucci et al (2007) afirma que a microtextura depende da superfície e aspereza dos agregados ao passo que a macrotextura depende da rugosidade formada pelo conjunto de agregados. Com relação à influência na aderência, Bernucci ainda relaciona a microtextura com velocidades de até 40 km/h, quando o rompimento da película de agua é fundamental para manter o contato pneu pavimento, e relaciona a macrotextura com velocidades acima de 50km/h. O tipo de pavimento se relaciona frequentemente às características de aderência. Misturas asfálticas muito densas e fechadas costumam apresentar baixos valores de macro e microtextura, enquanto misturas abertas apresentam valores consideravelmente mais elevados (Figura 3); quanto maior aderência, menor a gravidade dos acidentes. Figura 3 – Exemplo de concreto asfáltico com macrotextura fechada (a) e de microrrevestimento asfáltico com macrotextura aberta (b) Alguns fatores que têm impacto sobre a ocorrência de acidentes não podem ser controlado pelos órgãos responsáveis, tais como chuva, manutenção do veículo e características dos motoristas, de modo que é preciso intervir nos aspectos que podem ser controlados com eficiência. Uma das formas que as concessionárias de rodovias e os órgãos rodoviários possuem para reduzirem o risco de acidentes é o uso de revestimentos asfálticos com textura aberta ou muito aberta, que é o caso da Rodovia Fernão Dias, atualmente sob responsabilidade da Autopista Fernão Dias do Grupo OHL Brasil. Este uso pode ser restrito e vinculado a locais como curvas fechadas, pistas com acentuado declive, etc. No entanto, para a redução de acidentes em dias de chuva de forma geral, seria aconselhável controlar a textura dos revestimentos de pavimentos durante todo o percurso, com o emprego de revestimentos que resultem em macrotexturas classificadas pelo menos como média. Esta tem sido uma das diretrizes empregadas pela Autopista Fernão Dias ao empregar microrrevestimento asfáltico a frio por ser uma solução que aumenta o valor de microtextura e macrotextura. 3. EXPERIMENTO Nesta pesquisa procurou-se avaliar dados de acidentes ocorridos em segmentos que passaram por processo de restauração por meio da execução de camada de microrrevestimento asfáltico a frio. Os segmentos selecionados estão localizados entre os quilômetros representados esquematicamente na Figura 4, na Rodovia Fernão Dias, sob concessão do Grupo OHL Brasil. São segmentos consideravelmente próximos, expostos a um trafego similar, bem como às condições climáticas semelhantes. Figura 4 – Localização dos segmentos avaliados na Rodovia Fernão Dias. A análise destes trechos foi definida segundo dois fatores: (i) período de execução do microrrevestimento (janeiro/2009) e, (ii) período mais tardio de execução do microrrevestimento (agosto/2009) permitindo parear a quantidade de dias entre antes de depois, conforme se verifica na Tabela 1. Tabela 1 - Quantificação de dias antes e após a intervenção nos segmentos de análise Segmentos de análise de acidentes Período de Localização Sentido execução (km) 65+000 a jan/09 Norte 64+000 N 64+600 a jan/09 Norte 62+600 N 58+000 a jan/09 Norte 57+000 N 56+700 a jan/09 Sul 58+200 S 61+000 a jan/09 Sul 64+000 S 62+600 a jan/09 Sul 64+600 S 52+000 a ago/09 Norte 48+000 N 46+000 a ago/09 Sul 49+000 S 51+000 a ago/09 Sul 53+000 S Total de Total de dias antes dias após a intervenção intervenção 137 606 385 347 Foram realizadas medidas de textura nos segmentos contemplados na pesquisa, por meio de ensaio de mancha de areia e ensaio de pêndulo britânico. Os resultados realizados no pavimento com microrrevestimento são apresentados na tabela. Para fins de comparação são apresentados resultados encontrados por Aps (2006), em medidas realizadas na Rodovia dos Bandeirantes, em pavimentos com revestimento em microrrevestimento e revestimento em concreto asfáltico (Tabela 2). A comparação com os resultados apresentados por Aps (2006) é conveniente à pesquisa, pois os trechos experimentais do estudo aqui apresentado eram constituídos de concreto asfáltico, com deterioração regular por fadiga, e foram restaurados por meio da execução de camada de microrrevestimento. Os segmentos não apresentavam defeitos de superfície adicionais tais como deformação permanente ou panelas, que comprometem de modo significativo a segurança e o conforto ao rolamento, portanto as condições de dirigibilidade eram satisfatórias antes da restauração. Tabela 2 - Resultados de textura para pavimentos com concreto asfáltico e pavimentos com microrrevestimento Trecho Micro Trechos da pesquisa 64+600 63+500 62+600 62+300 62+000 61+700 58+000 57+700 57+400 57+100 57+100 57+400 62+300 62+600 Concreto Asfáltico (Aps, 2006) Microrrevestimento (Aps, 2006) BPN Classificação HS Classificação 50,0 48,5 50,3 52,5 48,0 48,3 50,0 53,0 48,5 53,0 51,3 50,0 47,3 50,0 52,0 49,6 50,8 50,8 50,8 50,8 54,2 53,2 53,7 53,7 53,7 Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa Média Rugosa 0,87 0,48 0,59 0,52 0,49 0,53 0,88 0,70 0,83 0,66 1,02 0,50 0,82 0,59 0,23 0,20 0,20 0,21 0,20 0,20 0,67 0,68 0,81 0,76 0,73 Grossa Média Média Média Média Média Grossa Média Grossa Média Grossa Média Grossa Média Fina Fina Fina Fina Fina Fina Média Média Grossa Média Média As medidas de textura buscaram classificar os tipos de pavimento, permitindo inferir o número de acidentes às características da rodovia. O estudo foi limitado a veículos de passeio, pois o número de acidentes envolvendo veículos comerciais era insuficiente para permitir uma avaliação estatística. Contudo, Pereira et al (2009) relata que no Brasil, acidentes com veículos comerciais são comuns, especialmente em estradas federais. A Figura 5 apresenta a comparação dos valores de mancha de areia relativos à macrotextura revela que o microrrevestimento tem textura mais rugosa do que a mistura de concreto asfáltico. No que concerne às medidas de microtextura por meio de Pêndulo Britânico, os valores para os dois tipos de revestimento são similares, se enquadrando na faixa medianamente rugosa. Figura 5 – Medidas de macrotextura por mancha de areia (a) e de microtextura por pêndulo britânico (b) Observa-se que os valores de mancha de areia são consideravelmente mais altos para o microrrevestimento (classificados com textura medianamente rugosa) em comparação com aqueles verificados por Aps (2006) no concreto asfáltico (classificado com textura fina). Os resultados de microtextura, no entanto, não mostraram diferenças significativas, sendo que todos são classificados como textura média rugosa. Cabe lembrar que a microtextura tem maior influencia na aderência de pneus, quando os veículos transitam até a velocidade de 40 km/h. A velocidade máxima legal para os segmentos avaliados é de 100 km/h; conforme mencionado a velocidade de operação é variável resposta de uma série de fatores, especialmente a geometria, sinalização, tráfego, condições de contorno e finalidade da via, entretanto (Cardoso, 1996) afirma que os usuários são em parte conduzidos pela combinação de parâmetros de projeto a praticar determinadas velocidades, mas também definem aleatoriamente a velocidade que podem praticar, o que pode conduzir a velocidades praticadas muito acima dos limites legais. Os dados de acidentes com veículos de passeio analisados se estendem pelo período de agosto/2008 a agosto/2010. Os dados foram categorizados inicialmente entre acidentes comuns (sem vítima fatal) e acidentes fatais. Em virtude do baixo numero de acidentes fatais, sem validade estatística, somente os acidentes comuns tiveram parâmetros analisados, de acordo com a distribuição que se encontra na Tabela 3. A contagem de acidentes para cada condição estabelecida na Tabela 3 teve seus valores ponderados em função do número de dias chuvosos e do número de dias secos, em seguida definidos como densidade. Tabela 3 - Tipos de acidentes analisados e condições de pista (seca ou molhada) Todos os resultados categorizados foram analisados em função do numero de dias de chuva, isso porque a densidade sobre o total de dias das pesquisas conduz a erros conceituais de análise. Conforme se observa na figura 5, foram levantados os valores de precipitação por todo o período da pesquisa. Os dados foram cedidos gentilmente pela Fundação CTH – Centro Tecnológico de Hidráulica da Universidade de São Paulo. Os dados foram computados de hora em hora e, posteriormente, diariamente para facilitar as análises. Figura 6 - Representação gráfica dos dias com precipitação em pluviógrafo instalado nas proximidades da intersecção da Rodovia Fernão Dias e Rodovia D. Pedro Foi analisada, nos trechos considerados, a densidade de acidentes em pista seca, expressa pela relação (números de acidentes/número de dias de seca), e a densidade de acidentes em pista molhada, expressa pela relação (números de acidentes/número de dias de chuva). 4. RESULTADOS Os resultados da quantificação de acidentes é apresentado na tabela 5 traz todas estas densidades, sendo que é possível comparar as densidades de acidentes antes da intervenção, quando o revestimento do pavimento era constituído de Concreto asfáltico, e depois da intervenção, com revestimento asfálticos constituído de microrrevestimento asfáltico a frio. A outra comparação possível de ser feita é a densidade de acidentes em pista seca e molhada, seja antes da intervenção como após o microrrevestimento. Tabela 4 – Resultados de densidade de acidentes para diferentes condições de análise Trecho Período de execução Pista seca densidade 0,158 densidade 0,400 % - Aumento de acidentes % 60,4 Pista molhada 5,167 0,384 92,6 - - - - - 2,333 0,073 96,9 - 0,051 0,042 17,6 - 0,500 0,031 93,8 - 0,007 0,114 - 93,8 1,000 0,162 83,8 - 0,088 0,836 0,111 0,049 94,2 20,8 - - - - - 0,186 0,014 92,5 - 0,018 0,017 2,9 - 0,086 0,007 91,8 - 0,021 0,041 - 48,1 0,221 0,020 91,0 - Condição de análise km 65+000 a 64+000 N 64+600 a 62+600 N 58+000 a 57+000 N 56+700 a 58+200 S 61+000 a 64+000 S 62+600 a 64+600 S 52+000 a 48+000 N 46+000 a 49+000 S 51+000 a 53+000 S jan/09 ago/09 Derrapagem pista seca Derrapagem pista molhada Velocidade pista seca Velocidade pista molhada Perda de controle - pista seca Perda de controle - pista molhada Pista seca Pista molhada Derrapagem pista seca Derrapagem pista molhada Velocidade pista seca Velocidade pista molhada Perda de controle - pista seca Perda de controle - pista molhada Antes Intervenção Depois Redução de Intervenção acidentes Os resultados apresentados na Tabela 4, são analisados estatisticamente a partir do teste Chi Quadrado, um teste não paramétrico de independe de parâmetros populacionais como média e variância, aplicado quando estão em comparação dois ou mais grupos independentes não necessariamente do mesmo tamanho. A utilização de dois grupos, com datas de execução diferentes justifica-se na necessidade estatística de que quanto menor a diferença a ser detectada, maior deverá ser o tamanho da amostra. Os resultados de comparação entre pista seca e pista molhada pra cada tipo de acidente que pode ser relacionado com a textura do pavimento, revela que o numero de acidentes em pista molhada é sempre superior ao numero de acidentes em pista seca, à exceção dos acidentes atribuídos a excesso de velocidade. Os registros de acidentes devidos à derrapagem mostram que estes sempre aconteceram em condições de pista molhada; observa-se que houve uma redução significativa na ocorrência destes acidentes, com a mudança do tipo de revestimento, de concreto asfáltico para microrrevestimento. O número de acidentes ocorridos em pista seca que tiveram aumento, referem-se à perda de controle, indicando como possível causa, a pratica de velocidades inadequadas. Deve-se observar que a melhoria das condições da via, inclusive das condições de conforto ao rolamento, estimula o aumento de velocidade adotada pelo motorista. A quantidade de dias contados com revestimento em concreto asfáltico e os dias com revestimento em microrrevestimento, não interfere nos resultados de aumento ou redução de acidentes. A avaliação com duas diferentes datas de execução do microrrevestimento (janeiro/2009 e agosto/2009) foi utilizada para parear os dados, sem que houvesse preponderação de dados em função da quantidade de dias. 5. CONCLUSÕES A análise apresentada revela as diferenças estatísticas pelo método Chi Quadrado, em nível de significância de 75%, lembrando que quando maior o nível de significância, mais confiável se torna o numero de amostras. A primeira análise envolveu os dados de acidentes em pista seca e pista molhada, antes e depois da intervenção com microrrevestimento. Em todos os casos analisados, antes da intervenção, com revestimento de Concreto asfáltico, a densidade de acidentes em pista molhada é significativamente superior à densidade de acidentes em pista seca, demonstrando que de alguma forma o concreto asfáltico tem pouco contribuição para reduzir estes problemas. Para ilustração, foram calculados o acréscimo na densidade em pista molhada com relação à densidade em pista seca, para os quatro lotes de segmentos analisados: o aumento de acidentes em pista molhada é de 10 a 35 vezes maior em relação à pista seca. Em todos os casos analisados, após da intervenção, com revestimento de Microrrevestimento asfáltico a frio, a densidade de acidentes em pista molhada é equivalente à densidade de acidentes em pista seca, demonstrando que de alguma forma o Micro contribui para reduzir estes problemas. Todas as diferenças entre os valores não tem significância estatística. Não é possível afirmar que o micro é o único responsável direto pela redução dos acidentes em pista molhada pois toda a via sofreu melhoria em sinalização vertical, sinalização horizontal, irregularidades diminuindo empoçamentos, além da textura dos pavimentos propriamente dita. Nos estudos para os trechos restaurados em janeiro/2009, na maior parte dos casos as densidades de acidentes com significância estatística antes da intervenção era superior à densidade após a intervenção. Os acidentes de maior importância para o estudo são aqueles que ocorrem com derrapagem. Observa-se em todos os casos que há mais derrapagens antes das intervenções do que após as intervenções. Recomendam-se medidas preventivas para redução de acidentes: Curto Prazo - programas de controle de velocidade de gerencia de acidentes. Médio Prazo - medidas complementares de segurança implantadas na infra-estrutura da via. Prioridade gerencial sobre áreas urbanas e sobre áreas rurais. 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