UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
SÉRGIO VALMIR SIAN
RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM
APLICAÇÃO DE WHITETOPPING
SÃO PAULO
2007
ii
SÉRGIO VALMIR SIAN
RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM
APLICAÇÃO DE WHITETOPPING
Trabalho
de
Conclusão
de
Curso
apresentado como exigência parcial para a
obtenção do título de Graduação do Curso
de Engenharia Civil da Universidade
Anhembi Morumbi
Orientador: Professor Dr. Wilson Shoji Iyomasa
SÃO PAULO
2007
iii
SÉRGIO VALMIR SIAN
RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM
APLICAÇÃO DE WHITETOPPING
Trabalho
de
Conclusão
de
Curso
apresentado como exigência parcial para a
obtenção do título de Graduação do Curso
de Engenharia Civil Universidade Anhembi
Morumbi
Trabalho_________________em:_____de______________de 2007.
______________________________________
Prof. Dr. Wilson Shoji Iyomasa
______________________________________
MSc. Engº Célio Daroncho
Comentários:________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
iv
Dedico esse trabalho à minha família, em especial à minha esposa Carmen, que
sempre me incentivou e soube compreender a necessidade do meu empenho
durante todo o curso e também na elaboração deste trabalho.
v
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos aqueles que me auxiliaram na elaboração deste trabalho, e em
especial ao Prof. Wilson Shoji Iyomasa, docente da Universidade Anhembi Morumbi,
pela dedicação e empenho durante todo o processo. Sou grato também à Engª Ana
Paula Frias e ao Engº Marcelo Barbieri, ambos da empresa Construções e Comércio
Camargo Corrêa S/A, a primeira, pelo apoio na elaboração deste trabalho, e o
segundo, pelo apoio na elaboração do estudo de caso.
vi
RESUMO
Este trabalho apresenta a técnica de recuperação de pavimento asfáltico
denominada whitetopping, que consiste no aproveitamento da base e de parte do
revestimento de um pavimento flexível existente e deteriorado. Sobre o pavimento
existente aplica-se uma camada de concreto de cimento Portland, que passa a ser a
superfície de rolamento, e as camadas aproveitadas do pavimento antigo passam a
ter a função de base do novo pavimento. A aplicação desse tipo de recuperação tem
se tornado mais viável devido aos avanços tecnológicos ocorridos nos últimos anos
no desenvolvimento de materiais de construção, sobretudo com relação ao cimento.
No decorrer do trabalho são apresentados os principais defeitos que ocorrem nos
pavimentos flexíveis, os métodos de avaliação desses defeitos, bem como os
principais métodos de recuperação utilizados. São destacadas também as
vantagens da utilização de pavimentos rígidos como opção à utilização de
pavimentos asfálticos, principalmente quanto à característica de durabilidade, com
destaque especial em vias com grande solicitação de tráfego, como é o caso dos
corredores de ônibus. Essas vantagens podem ser avaliadas por meio do estudo de
caso apresentado, que tem como tema a obra de implantação do Corredor de
Transporte Coletivo Guarapiranga, no município de São Paulo. Nessa obra,
realizada em 2003 e 2004, foram utilizadas as técnicas de recuperação de
pavimento com a utilização de concreto asfáltico bem como com a utilização de
whitetopping. Isso permitiu realizar uma análise visual comparativa das técnicas de
recuperação após três anos de uso no corredor de ônibus. As imagens apresentadas
ilustram a situação atual desses dois tipos de tecnologia empregada na recuperação
de pavimentos asfálticos.
Palavras Chave: Recuperação de pavimento. Whitetopping.
vii
ABSTRACT
This work presents the asphalt pavement recovery technique denominated
whitetopping, which consists in the base utilization and of part of the coating of the
existing and deteriorated flexible pavement. A layer of Portland cement concrete is
applied over the existing pavement which becomes the roadway surface, and the
layers of the former pavement utilized will thereafter operate as basis for a new
pavement. The application of this type of recovery has become more feasible due to
the technological progresses occurred in the past years with the development of
construction materials, most of all with respect to cement. The main defects that
occur in flexible pavements are presented in the elapse of the works, the assessment
methods of such defects, as well as the main recovery methods used. The
advantages of using rigid pavements are also emphasized as an option for the usage
of asphalt pavement, mainly regarding durability characteristics, with special
emphasis for roads with great traffic demands, such as in bus corridors. These
advantages may be assessed throughout the study presented, which theme is the
implementation work of Guarapiranga Collective Transports Corridor, in the
municipality of São Paulo. In this work, performed in 2003 and 2004, pavement
recovery techniques were used with the employment of asphalt concrete as well as
with the utilization of whitetopping. This enabled the execution of comparative visual
assessment of recovery techniques after three years of bus corridor usage. The
images presented illustrate the current situation of these two types of technology
employed in the recovery of asphalt pavements.
Key Words: Pavement recovery. Whitetopping.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 - Distribuição de pressões em estruturas de pavimento...................... 10
Figura 5.2 - Afundamento por consolidação.......................................................... 13
Figura 5.3 - Afundamento plástico......................................................................... 13
Figura 5.4 - Rodovia SP 103/79............................................................................ 16
Figura 5.5 - Rodovia Osório – Porto Alegre (BR-290)........................................... 18
Figura 5.6 - Sistemas de moldagem..................................................................... 24
Figura 5.7 - Ocorrência
de
fissuras
de
canto
nas
placas,
no
trecho
experimental....................................................................................... 26
Figura 6.1 - Mapa de localização da obra............................................................. 29
Figura 6.2 - Estrada do M’Boi Mirim antes das intervenções................................ 30
Figura 6.3 - Avenida Guarapiranga antes das intervenções................................. 31
Figura 6.4 - Corte longitudinal esquemático do pavimento whitetopping.............. 36
Figura 6.5 - Corte transversal esquemático do pavimento whitetopping............... 36
Figura 6.6 - Detalhe esquemático das juntas transversais e longitudinais............ 37
Figura 6.7 - Detalhe esquemático da transição longitudinal dos pavimentos........ 37
Figura 6.8 - Detalhe esquemático da transição transversal dos pavimentos........ 38
Figura 6.9 - Pavimento flexível existente após a fresagem................................... 39
Figura 6.10 - Pavimento asfáltico fresado e nivelado com pó de pedra.................. 39
Figura 6.11 - Lençol plástico colocado sobre a camada regularizada..................... 40
Figura 6.12 - Execução do whitetopping................................................................. 40
Figura 6.13 - Acabamento final com Bull-float e vassouramento do concreto........ 41
Figura 6.14 - Aplicação de produto para cura química............................................ 41
Figura 6.15 - Pavimento de concreto em processo de cura.................................... 42
Figura 6.16 - Proteção do pavimento contra a chuva, com lençol plástico............. 42
Figura 6.17 - Parada Ptolomeu com whitetopping já concluído.............................. 43
Figura 6.18 - Parada Ptolomeu – aspecto atual...................................................... 44
Figura 6.19 - Parada Ptolomeu – aspecto atual do pavimento em whitetopping.... 44
Figura 6.20 - Parada Ptolomeu – detalhe da transição entre os pavimentos.......... 45
Figura 6.21 - Início do trecho do corredor de ônibus em CCP................................ 45
Figura 6.22 - Estrada do M’Boi Mirim – situação atual............................................ 46
ix
Figura 7.1 - Transição entre os pavimentos em CA e CCP, novos, e final do
trecho em CA, recapeado com asfalto............................................... 47
Figura 7.2 - Trecho de pavimento em CA com início de deterioração devido ao
tráfego de micro-ônibus...................................................................... 48
Figura A.1 - Representação esquemática dos defeitos ocorrentes na superfície
dos pavimentos flexíveis e semi-rígidos............................................. 57
Figura A.2 - Trinca isolada – transversal ao eixo longitudinal da rodovia.............. 58
Figura A.3 - Trinca isolada – longitudinal............................................................... 58
Figura A.4 - Trinca interligada – tipo couro de jacaré............................................ 58
Figura A.5 - Trinca interligada – tipo bloco, com erosão acentuada nas bordas
das trincas.......................................................................................... 59
Figura A.6 - Afundamento local.............................................................................. 59
Figura A.7 - Afundamento de trilha-de-roda........................................................... 59
Figura A.8 - Ondulação ou corrugação.................................................................. 60
Figura A.9 - Escorregamento................................................................................. 60
Figura A.10 - Exsudação.......................................................................................... 61
Figura A.11 - Desgaste............................................................................................ 61
Figura A.12 - Panela ou buraco............................................................................... 62
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 6.1 - Estrutura de pavimento rígido, adotada no Corredor Guarapiranga.. 33
Tabela 6.2 - Estrutura de pavimento flexível novo, adotada no Corredor
Guarapiranga..................................................................................... 34
xi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO
American Association of Highways and Transportation Officials
ABCP
Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACPA
American Concrete Pavement Association
CA
Concreto asfáltico
CCCC
Construções e Comércio Camargo Corrêa S/A
CCP
Concreto de cimento Portland
DER/SP
Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo
DNIT
Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
IPT
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
PCA
Portland Cement Association
SPTRANS
São Paulo Transportes S/A
WTUD
Whitetopping ultradelgado
xii
SUMÁRIO
p.
1
INTRODUÇÃO.................................................................................................
1
2
OBJETIVOS.....................................................................................................
3
2.1
Objetivo Geral...............................................................................................
3
2.2
Objetivo Específico.......................................................................................
3
3
MÉTODO DE TRABALHO...............................................................................
4
4
JUSTIFICATIVA...............................................................................................
6
5
RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO.................................................................
8
5.1
Pavimento – Conceitos.................................................................................
8
5.2
Deterioração dos Pavimentos Asfálticos....................................................... 11
5.2.1
Defeitos nos pavimentos asfálticos............................................................ 11
5.2.2
Serviços de manutenção de pavimentos.................................................... 13
5.2.3
Restauração de pavimentos asfálticos....................................................... 14
5.3
O Whitetopping............................................................................................. 15
5.3.1
Histórico da utilização do whitetopping...................................................... 15
5.3.2
Whitetopping no Brasil................................................................…………. 16
5.3.3
Considerações gerais para o projeto e execução...................................... 19
5.4
Whitetopping Ultradelgado............................................................................ 23
5.4.1
Fatores intervenientes no desempenho do WTUD.................................... 25
5.4.2
A primeira experiência brasileira................................................................ 26
6
ESTUDO DE CASO......................................................................................... 28
6.1
A Obra........................................................................................................... 28
6.2
Localização................................................................................................... 29
6.3
Condições do Trecho antes da Recuperação............................................... 30
6.4
Concepção do Projeto................................................................................... 31
6.4.1
Projeto geométrico..................................................................................... 32
6.4.2
Projeto de pavimentação............................................................................ 32
6.4.3
Dimensionamento dos pavimentos............................................................ 33
6.5
Execução da Obra........................................................................................ 38
6.6
Situação Atual do Trecho.............................................................................. 43
7
7.1
COMPARAÇÃO CRÍTICA................................................................................ 47
Aspecto Durabilidade.................................................................................... 47
xiii
7.2
Aspecto Econômico...................................................................................... 48
7.3
Aspectos Desfavoráveis................................................................................ 49
7.4
Meio Ambiente.............................................................................................. 50
8
CONCLUSÕES................................................................................................ 51
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 53
APÊNDICE A - Ilustração dos principais defeitos nos pavimentos rodoviários....... 56
ANEXO A - Visita Técnica ao Laboratório do IPT.................................................... 63
1
INTRODUÇÃO
O pavimento de concreto de cimento Portland (CCP) foi largamente utilizado na
pavimentação de rodovias até o início da década de 50, quando, após a Segunda
Guerra Mundial, a queda nos preços do petróleo e o desenvolvimento tecnológico
das refinarias, tornaram os preços dos derivados de petróleo bem convidativos, o
que estimulou o meio técnico de pavimentação a se qualificar na utilização do
pavimento de concreto asfáltico (CA). Desta forma, este tipo de pavimento passou a
predominar em todo o mundo e, principalmente no Brasil, onde as principais
rodovias federais e estaduais construídas nas últimas décadas utilizaram este tipo
de pavimento (PITTA, 1996).
Tem-se observado nos últimos anos uma retomada da indústria de cimento Portland
visando à aplicação deste produto em serviços de pavimentação. A vantagem
principal do pavimento de CCP é a durabilidade, que foi conseguida com o avanço
de novas tecnologias, bem como com o desenvolvimento de cimentos com maior
resistência. Essas melhorias possibilitaram uma redução significativa na espessura
das placas. Além disso, a principal desvantagem deste pavimento em relação ao
pavimento de concreto asfáltico, o maior custo de implantação, deixou de ser o fator
principal na tomada de decisão, quando da construção de novas rodovias.
Dentre as vantagens do pavimento em CCP destacam-se: maior vida útil, 30 anos
contra 10 do pavimento asfáltico; economia de até 20% de combustível; baixo custo
de manutenção; melhor visibilidade; redução de até 40% na distância de frenagem,
dependendo das condições do clima (PISOS INDUSTRIAIS, 2003). O concreto tem
a vantagem ainda de não sofrer deformações permanentes, como é o caso do
pavimento asfáltico, principalmente nas rodovias com tráfego intenso, o que o torna
mais vantajoso, ainda em se tratando da pavimentação de corredores de ônibus.
Considerando-se a necessidade de recuperação da malha viária nacional,
deteriorada ao longo dos anos, surge uma alternativa que aproveita as vantagens do
pavimento de concreto de cimento Portland, porém com um custo bastante inferior a
este e com liberação mais rápida ao tráfego. Trata-se do whitetopping, que consiste
2
na aplicação de uma camada de CCP sobre um pavimento asfáltico existente e
deteriorado, que passa a ter a função de base para o novo pavimento. O termo
whitetopping refere-se à cor mais clara do novo pavimento em substituição ao
anterior.
Tendo sido utilizado pela primeira vez em 1918, esse processo de recuperação de
pavimentos passou a ser utilizado em diversos países e, mais recentemente,
também no Brasil, em algumas rodovias e corredores de ônibus.
Este trabalho apresenta essa alternativa de recuperação de pavimentos, e pretende
mostrar sua viabilidade, comparando-a com a alternativa usual, em concreto
asfáltico, com argumentos técnicos e demonstração de sua utilização em algumas
rodovias e, com mais detalhes, no estudo de caso apresentado, o Corredor de
Ônibus Guarapiranga, no município de São Paulo.
3
2
OBJETIVOS
O presente trabalho de conclusão de curso visa, em função do atual estado da
malha viária brasileira e da necessidade imediata de recuperá-la, demonstrar as
principais alternativas existentes, ressaltando a aplicação de pavimento de concreto
de cimento Portland sobre o pavimento asfáltico existente.
2.1 Objetivo Geral
Esta pesquisa tem por objetivo geral a divulgação da técnica de recuperação de
pavimento denominada whitetopping. Trabalhos recentes de recuperação, realizados
em pavimentos asfálticos da malha viária urbana na Região Metropolitana de São
Paulo, permitiram avaliar a aplicação dessa técnica.
2.2 Objetivo Específico
Este trabalho busca apresentar uma tecnologia relativamente recente no Brasil, mas
já bastante utilizada em outros países, principalmente nos EUA. O objetivo
específico da pesquisa é apresentar um breve histórico dessa tecnologia, suas
características, vantagens e limitações.
A aplicação dessa tecnologia na obra de implantação do Corredor de Transporte
Coletivo Guarapiranga, na cidade de São Paulo, permite demonstrar, na forma de
estudo de caso, a experiência de aplicação desse método de recuperação de
pavimentos asfálticos, destacando-se as técnicas empregadas e os resultados
obtidos.
4
3
MÉTODO DE TRABALHO
Este trabalho foi desenvolvido com base em pesquisa bibliográfica, visita técnica e
elaboração de estudo de caso.
A primeira etapa da pesquisa foi levantar informações a respeito do tema,
constituindo-se na tarefa denominada de pesquisa bibliográfica. Com relação à
pesquisa bibliográfica, foram utilizadas diversas fontes técnico-científicas:
•
Livros
•
Teses e dissertações
•
Normas e manuais
•
Revistas periódicas
•
Internet
Na fase de leitura da bibliografia selecionada verificou-se que muitos artigos
mencionavam ensaios tecnológicos e procedimentos técnicos desses ensaios nos
laboratórios. Após a conclusão da pesquisa bibliográfica foi realizada uma visita
técnica ao laboratório de pavimentação do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do
Estado de São Paulo (IPT).
Essa visita foi direcionada para verificação dos procedimentos e ensaios realizados
no
revestimento
asfáltico
de
pavimentos
existentes
e
deteriorados.
Os
esclarecimentos técnicos durante a visita foram prestados pelo Tecnólº Rubens
Vieira.
O estudo de caso abrangeu uma segunda pesquisa aos dados da obra em questão,
como projetos, memoriais descritivos normas de medição, fotos e entrevistas. A
busca desses documentos foi realizada nos arquivos da empresa executora do
whitetopping e entrevistou-se o engenheiro responsável pela execução da
recuperação do pavimento.
5
Como a recuperação já foi executada e concluída há mais de 3 anos, não foi
possível o acompanhamento da execução da obra. Desta forma, foi realizada uma
vistoria ao local da recuperação para avaliação visual do serviço executado.
6
4
JUSTIFICATIVA
Considerando a expectativa de crescimento da economia nacional, que implica na
necessidade de infra-estrutura adequada, aliada ao atual estado da malha viária
brasileira, tão importante quanto a execução de novas rodovias, é a preocupação em
restaurar ou recuperar as já existentes.
Segundo Balbo (1999), durante a década de 90, grande parte das vias públicas de
grandes cidades brasileiras, assim como diversas rodovias municipais, estaduais e
federais, sofreu grande obsolescência, necessitando de reforços estruturais
imediatos e, em alguns casos, de reconstrução parcial ou total desses pavimentos.
Fortes (1999) esclarece que, nas últimas décadas, o poder público, na gestão da
malha viária, norteou suas decisões no que diz respeito à implantação de novas vias
de tráfego, assim como na restauração das já existentes, no menor custo do
pavimento asfáltico em relação ao pavimento de concreto de cimento Portland, não
sendo levada em conta a maior durabilidade do segundo, dentre outras vantagens.
Hoje em dia, com o desenvolvimento de concretos de alto desempenho (CAD), é
possível a execução de pavimentos de concreto com espessura reduzida, o que o
torna uma alternativa mais competitiva.
Um exemplo atual da escolha do pavimento de concreto, como alternativa ao uso do
pavimento asfáltico em uma obra viária, é a construção do Rodoanel Mario Covas,
no município de São Paulo, sendo projetado para um horizonte de trinta anos, para
tráfego pesado, com duas pistas e duas a quatro faixas de tráfego por sentido.
Da mesma forma que na construção de novos pavimentos, o concreto de cimento
Portland está se tornando cada vez mais uma alternativa para a recuperação de
pavimentos existentes. Este trabalho apresenta uma tecnologia ainda pouco utilizada
no Brasil, mas que pode se tornar uma alternativa bastante viável, em especial nos
corredores de ônibus urbano, onde a solicitação do pavimento, principalmente na
sua camada de revestimento, é muito intensa, devido aos processos de aceleração e
frenagem dos veículos, que atuam como cargas horizontais de cisalhamento. Essas
cargas aliadas ao efeito do calor do sol e ainda, com a eventual presença de
7
resíduos de combustíveis, aceleram a deterioração do pavimento, reduzindo sua
serventia, causando desconforto e insegurança. Isto leva a uma intervenção mais
rápida de forma a restituir a qualidade do pavimento.
Desta forma, este trabalho é justificado pela necessidade de se expor a viabilidade
desta nova tecnologia, mostrando os benefícios e vantagens que ela oferece.
8
5
RECUPERAÇÃO DE PAVIMENTO
Neste capítulo são apresentados os conceitos básicos de pavimentação, assim
como os principais defeitos a que o pavimento está sujeito, e as medidas para sua
recuperação.
5.1 Pavimento - Conceitos
A NBR-7207/82, norma de pavimentação da Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT), define como pavimento: “uma estrutura construída após a
terraplenagem, e com a finalidade de:
•
Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego;
•
Melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança;
•
Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a
superfície de rolamento”.
Segundo o DER/SP - Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo (DER,
2006), pavimento é: “uma estrutura constituída por diversas camadas superpostas,
de materiais diferentes, construída sobre o subleito, destinada a resistir e distribuir
ao subleito simultaneamente esforços horizontais e verticais, bem como melhorar as
condições de segurança e conforto do usuário”.
Outra função, conhecida e importante da pavimentação, é a economia que
proporciona ao usuário no tocante ao custo de operação, aliada à redução no tempo
das viagens.
O pavimento é composto de dois elementos: a capa ou revestimento, que fica em
contato direto com o pneumático; e a base, que resiste e distribui os esforços
verticais, fazendo com que a pressão aplicada no subleito seja bem inferior àquela
aplicada no revestimento (SENÇO, 1997).
O subleito é considerado como fundação do pavimento e não faz parte deste. Sua
capacidade de suporte define a espessura do pavimento. Subleitos ruins exigem
9
uma espessura total de pavimento maior. Como as solicitações no pavimento são
maiores à medida que se afasta do subleito em direção à superfície, nas camadas
superiores utilizam-se materiais mais nobres que aqueles utilizados nas camadas
inferiores (SENÇO, 1997).
Ainda, segundo Senço (1997), o revestimento de um pavimento deve ter boa
resistência ao desgaste, ser tanto quanto possível impermeável, e dar segurança e
conforto ao usuário.
Em linhas gerais, os pavimentos são classificados em três tipos: flexível, rígido e
semi-rígido, conforme detalhado (DER/SP, 2006):
•
O pavimento flexível é constituído de uma camada de material betuminoso, que
tem a função de revestimento, sobre uma ou mais camadas de material granular
ou de solos estabilizados, que funcionam como base;
•
O pavimento rígido constitui-se de placas de concreto de cimento Portland sobre
uma base de material granular ou cimentada;
•
O pavimento semi-rígido é constituído de uma camada de material betuminoso
sobre uma base de material estabilizado com cimento.
Pode-se destacar ainda os pavimentos em peças pré-moldadas de concreto de
cimento Portland, em alvenaria poliédrica, e em paralelepípedos. Este último, muito
utilizado no passado, mas que teve seu uso reduzido consideravelmente devido à
intensificação do uso dos pavimentos flexíveis e rígidos.
Apesar do pavimento semi-rígido ter um revestimento flexível, segundo Balbo
(1993), apresenta comportamento diferenciado e superior ao pavimento flexível, no
que concerne à transmissão de pressões para o subleito.
Há uma tendência entre os autores de classificar os pavimentos em dois tipos, em
função apenas do material de revestimento do pavimento, desconsiderando as
camadas intermediárias:
•
Pavimento flexível, executado com material betuminoso;
•
Pavimento rígido, executado com concreto de cimento Portland.
10
Para efeito deste trabalho, o pavimento semi-rígido não é tratado de forma
diferenciada, sendo a preocupação maior o estado e os processos de recuperação
do revestimento do pavimento.
Segundo Balbo (1993), em termos funcionais, a diferença principal entre o
pavimento flexível e o pavimento rígido reside no fato de que as cargas aplicadas no
primeiro tendem a criar um campo de tensões mais concentrado junto ao ponto de
aplicação das mesmas, enquanto que no pavimento rígido, o campo de tensões é
mais disperso, sendo distribuído por toda a extensão da placa, atenuando assim os
esforços sobre o subleito (Figura 5.1).
Figura 5.1 - Distribuição de pressões em estruturas de pavimento (BALBO, 1993).
No pavimento flexível o revestimento funciona como camada de rolamento, sendo as
outras camadas (base, sub-base e reforço do subleito) responsáveis por absorver os
esforços devidos ao tráfego. Já no pavimento rígido, a camada de concreto tem duas
funções: servir como camada de rolamento e distribuir os esforços sobre a base e,
conseqüentemente, atenuando os esforços aplicados no subleito. Como as placas
de concreto respondem pela maior parte da capacidade estrutural do pavimento, a
resistência do concreto é fundamental no seu dimensionamento.
De acordo com Senço (1997) dentre os pavimentos flexíveis destacam-se:
•
o concreto asfáltico (CA), ou concreto betuminoso a base de asfalto;
•
o pré-misturado a quente (PMQ), menos nobre que o concreto betuminoso;
11
•
o pré-misturado a frio (PMF), menos nobre que os dois anteriores.
Com a finalidade de simplificar e limitar o presente trabalho, foi adotado o termo CA
como referência a qualquer pavimento flexível mencionado, e CCP como referência
ao pavimento rígido.
5.2 Deterioração dos Pavimentos Asfálticos
Todo pavimento passa por três fases distintas (SENÇO, 1997):
•
Início, onde ocorre a consolidação pelo tráfego;
•
Fase de deflexões recuperáveis, que compõe a vida útil do pavimento;
•
Fadiga, onde as deflexões não são mais recuperáveis.
Segundo o Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes – DNIT (2006),
durante a vida útil do pavimento, este se inicia numa condição ótima, até alcançar,
devido a diversos fatores, uma condição ruim. Este decréscimo de condição ou de
sua serventia é denominado deterioração do pavimento. Esta degradação da
qualidade do pavimento está relacionada com seu desempenho funcional ou
estrutural. O desempenho funcional refere-se à sua capacidade de fornecer uma
superfície adequada em termos de qualidade de rolamento, enquanto o desempenho
estrutural está relacionado com sua capacidade de manter sua própria integridade
estrutural.
A degradação do pavimento resulta de causas naturais associadas ao meio
ambiente, assim como seu uso continuado pelo tráfego, muitas vezes superior ao
estimado no projeto inicial, o que leva o pavimento à fadiga prematuramente.
5.2.1 Defeitos nos pavimentos asfálticos
De acordo com o DNIT (2003), os defeitos nos pavimentos são classificados em:
• Fendas: qualquer descontinuidade na superfície do pavimento. Classificam-se em:
9 Fissura, com abertura inferior a 1 mm
12
9 Trinca, com abertura maior ou igual a 1 mm, podem ser:
‰
Isolada
° Transversal
‰
°
Longitudinal
°
De retração
Interligada
° Tipo couro de jacaré
° Tipo bloco
• Afundamento: deformação permanente caracterizada por depressão da superfície.
Podem ser de dois tipos:
9 Afundamento plástico, acompanhado de solevamento;
9 Afundamento de consolidação, não acompanhado de solevamento.
Quando ocorrem em extensões de até 6 m são denominados “afundamentos
locais”. Quando ocorrem em extensões contínuas maiores que 6 m são
denominados “afundamentos de trilha-de-rodas”.
• Ondulação ou corrugação: falha caracterizada por ondulações transversais.
• Escorregamento: movimento horizontal do revestimento causado por frenagem e
aceleração dos veículos e que produz uma ondulação em forma de meia lua.
• Exsudação: formação de película de material betuminoso na superfície, reduzindo
a sua aderência.
• Desgaste: perda de agregados e/ou argamassa fina do revestimento asfáltico.
• Panela ou buraco: cavidade no pavimento.
• Remendo: porção do revestimento onde o material original foi removido e
substituído por outro. Pode ser de dois tipos:
9 Remendo profundo;
9 Remendo superficial.
As Figuras 5.2 e 5.3 demonstram dois exemplos de afundamento de trilha-de-rodas.
13
Figura 5.2 - Afundamento por consolidação (DNIT, 2006).
Figura 5.3 - Afundamento plástico (DNIT, 2006).
No Apêndice A podem ser observados os principais defeitos que ocorrem nos
pavimentos asfálticos.
5.2.2 Serviços de manutenção de pavimentos
De acordo com o DER/SP (2006), a manutenção de pavimentos consiste de: “um
conjunto de medidas destinadas a recompor a serventia do pavimento e a adaptar a
rodovia às condições de tráfego atual e futuro, prolongando seu período de vida”. Os
serviços de manutenção são classificados em quatro grupos de intervenções:
• Conservação de rotina: Executada periodicamente com o objetivo de sanar ou
reparar os defeitos.
• Reabilitação: Destinada a restituir as condições originais do pavimento, por meio
de
remendos,
reforço
estrutural
ou
apenas
aplicação
de
camadas
de
regularização.
• Reconstrução: Renovação da estrutura do pavimento. Pode envolver a troca do
material existente ou seu reaproveitamento por meio de reciclagem.
14
• Restauração: Tem a finalidade de restaurar a condição de capacidade estrutural e
qualidade de rolamento do pavimento, por meio de serviços de reabilitação e
reconstrução.
5.2.3 Restauração de pavimentos asfálticos
Dentre os serviços, que podem ser executados individualmente ou em conjunto, para
a restauração de um pavimento em condições ruins, destacam-se, de acordo com o
DER/SP (2006):
• Camada de reforço estrutural ou recapeamento: Aplicação de camada(s)
asfáltica(s) para aumento da capacidade estrutural e correção de deficiências
superficiais.
• Fresagem: Remoção de uma ou mais camadas superficiais, com equipamento
específico.
• Reciclagem: Recuperação e reaplicação do material do pavimento, com ou sem a
adição de outros materiais. Os materiais podem ser reciclados no local ou em
usina.
• Camada anti-reflexão de trincas: Tem a finalidade de dissipar as tensões devidas à
propagação das trincas na superfície do pavimento.
• Imprimação asfáltica ligante: Garante a aderência entre a superfície existente e a
nova mistura asfáltica.
• Imprimação
asfáltica
impermeabilizante:
Concede
características
de
impermeabilidade à nova superfície.
• Selagem: Aplicação de material asfáltico em trincas, evitando assim a infiltração de
água.
• Capa selante: Aplicação de emulsão asfáltica e agregado miúdo, rejuvenescendo a
superfície do pavimento além de selar as eventuais trincas.
• Remendo superficial: Correção localizada de defeito na superfície, por meio de
fresagem e reposição do pavimento asfáltico.
• Remendo profundo: Correção localizada de defeito na estrutura do pavimento, por
meio de reposição de revestimento e de uma ou mais de suas camadas.
• Tapa-buraco:
qualidade.
Correção emergencial localizada, com reduzido controle de
15
• Enchimento: Camada de nivelamento superficial, em área localizada, sem função
estrutural.
• Whitetopping: Aplicação de camada de concreto sobre pavimento asfáltico
existente.
5.3 O Whitetopping
Segundo o DNIT (2004), whitetopping é: “um pavimento de concreto de cimento
Portland superposto a um pavimento flexível existente, tendo este último a função de
sub-base”. Da mesma forma que um pavimento de concreto simples, é executado
em placas de concreto, limitadas por juntas longitudinais e transversais, onde se
utilizam barras de ligação ou transferência de carga.
Balbo (1999) esclarece que: “o termo na língua inglesa – whitetopping – empregado
tomou como diferencial a cor predominante do CCP que dará lugar à antiga cor
presente em uma superfície com revestimento asfáltico”. O termo ainda não foi
traduzido para o português, mas tem o significado aproximado de “cobertura
branca”.
5.3.1 Histórico da utilização do whitetopping
Segundo Fortes (1999), a primeira utilização de pavimento de CCP sobreposto a um
pavimento asfáltico que se tem notícia é o da South 7th St., Terre Haute, Indiana,
EUA, em 1918.
O estado de Iowa nos Estados Unidos, um dos pioneiros na utilização do
whitetopping, foi responsável pelo desenvolvimento de grande parte de sua
tecnologia moderna. Considerando os projetos executados em todo o estado de
Iowa desde 1960, chega-se a um montante de 500 km (BALBO, 1999).
Fortes (1999) esclarece que a utilização da técnica cresceu nos EUA, de 70 projetos
em 1982 para 187 projetos em 1998, tendo sido utilizada nos mais diversos
segmentos de engenharia de pavimentos, tais como rodovias, ruas, vias rurais,
16
aeroportos e estacionamentos. A espessura mínima que geralmente tem sido
empregada é de 0,125 m podendo alcançar 0, 450 m em aeroportos.
A American Concrete Pavement Association (ACPA) avaliou positivamente 18
projetos executados com a utilização de concreto de cimento Portland sobreposto a
concreto asfáltico, entre eles a via US-101 em Orange County, Los Angeles,
Califórnia, que apresentava excelentes condições após mais de 10 milhões de
solicitações do eixo simples de rodas duplas – 80 kN (FORTES, 1999).
A técnica que surgiu nos EUA, tornou-se bastante usual nas décadas seguintes,
difundindo-se para outros países como México e Suécia.
5.3.2 Whitetopping no Brasil
Noticiada pela Revista Engenharia (2000), a primeira obra viária recuperada com o
sistema whitetopping no Brasil foi a Rodovia SP 103/79 (Figura 5.4), num trecho de
5.000 m, que liga o município de Votorantim às fábricas de cimento e papel das
Indústrias Votorantim, bastante deteriorado pelo excesso de tráfego de caminhões
pesados (mais de 500 por dia). A obra finalizada no segundo semestre de 2000, foi
executada a partir de um convênio entre a Prefeitura de Votorantim, o DER/SP e a
Votorantim.
Figura 5.4 - Rodovia SP 103/79, em Votorantim,
que
foi
recuperada
com
a
tecnologia
whitetopping (REVISTA ENGENHARIA, 2000).
do
17
O motivo principal da recuperação do pavimento foi a grande quantidade de
acidentes graves que lá estavam ocorrendo. A idéia inicial era de recuperar a
rodovia com pavimento asfáltico, o que se tornou inviável devido às características
do tráfego e à baixa durabilidade desse processo. Devido à quantidade de buracos e
desníveis no asfalto, optou-se por uma camada de concreto, com a função de ajuste,
e sobre esta se executou o novo pavimento de concreto simples, com 0,23 m de
espessura.
Para verificar a capacidade do pavimento deteriorado em suportar a nova camada
de concreto foi utilizado um deflectômetro de impacto, cujos resultados obtidos foram
positivos. Ao lado da pista antiga foi executada uma nova pista (duplicação), também
em concreto, com o pavimento constituído de 0,6 m de reforço, uma camada de brita
graduada com 0,12 m de espessura, uma camada de 0,1 m de concreto rolado e
sobre esta a capa de concreto com 0,23 m de espessura.
As duas pistas ficaram com largura de 7,2 m cada, com placas de 3,6 m de largura
por 5 m de comprimento. O concreto utilizado teve consumo de 360 kg de
cimento/m3 de concreto, com resistência à tração na flexão de 4,5 MPa.
Ainda na reportagem da Revista Engenharia (2000), o então gerente de
empreendimento da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), Paulo Brant
Carvalho, lembra que nesse caso, com uma pavimentação tradicional, seria
necessário retirar todo o pavimento existente, transportando-o para um bota-fora e
depois construir um novo. Nas suas palavras: “o projeto original previa um ano para
a recuperação, mas com a mudança para o whitetopping, nós fizemos a obra em 45
dias”, informando ainda que além da rapidez, a economia chegou a 50%.
Em seguida, foi a vez dos gaúchos utilizarem esta técnica de recuperação. De
acordo com o relato do informativo Cimento Hoje (ABCP, 2001), em dezembro de
2000 a Concepa - Concessionária da Rodovia Osório - Porto Alegre, utilizou-a num
trecho de 3.000 m de extensão na rodovia BR-290, conhecida como Free Way, que
liga o litoral gaúcho a Porto Alegre (Figura 5.5). De acordo com a Concepa, a opção
pelo pavimento de concreto se deu em função dos baixos custos de manutenção e
18
operação bem como com relação aos aspectos de durabilidade e segurança para o
usuário.
Figura 5.5 – Rodovia Osório – Porto Alegre (BR-290)
que foi recuperada com whitetopping. Notar a
diferença da cor da pista recuperada (cor clara) e a
pista com pavimento asfáltico (cor escura) (ABCP,
2001).
Como a pista tem largura total de 11,25 m, a pavimentação foi executada em três
pistas de 3,75 m cada, com espessura de placa de 0,19 m e 0,24 m. Foi utilizada na
obra uma pavimentadora Wirtgen SP-500, que tem capacidade de executar até 500
m de pista por dia, numa faixa de até 6 m de largura. Motivada pelo excelente
resultado, a Concepa utilizou o mesmo processo no trecho entre os km 35 e 54 da
mesma rodovia.
Nas obras de duplicação da BR-232, que liga Recife a Caruaru (PE), com extensão
total de 118.000 m em pavimento de concreto, foi executada em caráter
experimental a recuperação de um trecho de 500 m da rodovia existente, com a
utilização
de
whitetopping.
O
projeto,
desenvolvido
pela
ABCP,
teve
o
acompanhamento do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da Escola
Politécnica da USP e pela Escola Politécnica de Pernambuco (ABCP, 2002).
19
Sobre whitetopping, o Engº Marcos Dutra Carvalho afirmou que é cada vez mais
comum sua utilização no Brasil, na reabilitação de vias urbanas. É o caso da
Avenida Assis Brasil, em Porto Alegre-RS, do corredor de ônibus Ligeirinho, em
Curitiba-PR, e diversos corredores de ônibus em São Paulo-SP, como o da Avenida
Roque Petroni, entre outros (PISOS INDUSTRIAIS, 2003).
5.3.3 Considerações gerais para o projeto e execução
De acordo com Pitta (1996), a técnica consiste basicamente de aplicar o concreto
diretamente sobre o pavimento antigo, sendo exigido preparo prévio apenas nos
casos onde o pavimento apresente avançado estágio de deterioração funcional ou
estrutural, o que exige a correção dos defeitos antes da aplicação do concreto. O
concreto utilizado é o mesmo usado em pavimentos rígidos comuns, com resistência
à tração na flexão em torno de 4,5 MPa, consumo de cimento acima de 320 kg/m3
de concreto e abatimento máximo de 0,06 m (60 mm) no tronco de cone. Quando há
a necessidade de liberação rápida do tráfego, caso comum nos corredores de ônibus
urbanos, se utiliza o concreto de liberação rápida, ou fast-track, que permite o
trânsito de veículos em poucas horas.
5.3.3.1 Espessura das placas
Na execução do whitetopping pode-se optar, dependendo das características do
pavimento antigo, do tipo de tráfego e do número de solicitações, entre a utilização
de concreto simples, concreto com barras de transferência de carga, concreto
continuamente armado e concreto com armadura distribuída e descontínua. O seu
dimensionamento pode seguir os métodos utilizados no dimensionamento de
pavimentos novos de concreto, entre eles o da AASHTO - American Association of
Highways and Transportation Officials ou da PCA – Portland Cement Association
(PITTA,1996).
De acordo com o Engº Marcos Dutra Carvalho, existem dois tipos de whitetopping: o
convencional, com espessura geralmente acima de 0,15 m e que não leva em conta
a aderência entre o concreto e o pavimento asfáltico existente; e o ultradelgado, com
20
espessura entre 0,05 e 0,1 m, onde a aderência é fundamental para o bom
desempenho do pavimento (PISOS INDUSTRIAIS, 2003).
Conforme esclarece Pitta (1996), a determinação da espessura requerida de
whitetopping depende diretamente da avaliação da capacidade de suporte do
pavimento existente, o que pode ser verificado por medida direta, utilizando-se
dispositivos automáticos como o Falling Weight Deflectometer (FWD), ou pelo
processo da viga Benkelmann.
De acordo com a norma DNIT (2004), o pavimento existente deve ser submetido a
provas de carga, para determinação do coeficiente de recalque (k), feitas
aleatoriamente nas bordas e no eixo da pista, no mínimo a cada 100 m. Caso o
pavimento se apresente em bom estado, os ensaios poderão ser feitos a cada
200 m. Será aceito ainda a utilização de ensaios de índices de suporte Califórnia
(CBR), em número estatisticamente significativo, correlacionando os resultados com
o coeficiente de recalque (k), por meio de curvas apropriadas. O processo de análise
do material asfáltico em laboratório é apresentado com mais detalhes no Anexo A.
5.3.3.2 Espaçamento das juntas
O projeto geométrico de pavimento tipo whitetopping difere daquele usualmente
utilizado em pavimentos comuns de concreto, considerando a redução significativa
na distância entre as juntas que ocorre no primeiro. Nesse, a distância entre juntas
transversais deve ser reduzida, em função direta do valor da espessura adotada.
Como regra, adota-se comprimento de placa igual a 25 vezes a sua espessura.
Como exemplo, considerando a placa com 0,12 m de espessura, o espaçamento
máximo recomendado é de 3 m. A profundidade das juntas deve ser de um terço da
espessura da placa (PITTA, 1996).
5.3.3.3 Métodos de construção
Caso
o
pavimento
apresente
problemas
como
trilhas-de-roda
severas,
deslocamentos ou buracos, haverá a necessidade de recuperá-lo antes de efetuar o
recapeamento. Nas áreas em que o revestimento apresente falhas, não
21
proporcionando suporte adequado e uniforme para a sobrecapa, haverá a
necessidade de retirá-lo e substituí-lo. No caso da existência de buracos ou panelas,
se faz necessário o seu preenchimento com uma mistura a quente ou a frio, que
deve ocupar todo o espaço danificado, nivelando a superfície.
Após a verificação e reparação dos eventuais defeitos, adota-se um dos métodos
usuais de aplicação do whitetopping (PITTA, 1996):
• Colocação direta, precedida de umedecimento da superfície: Este método não
exige preparo prévio do pavimento antigo, sendo que sua adoção é recomendada
quando a ocorrência de trilhas-de-roda, caso existam, não ultrapassem a 0,05 m
(50 mm) de profundidade. Caso existam deformações superficiais, como trincas e
outras semelhantes, estas serão preenchidas pelo próprio revestimento de
concreto. Em termos de custo, este é o mais vantajoso considerando que não há a
necessidade de procedimentos construtivos preliminares;
• Fresagem: Necessária quando ocorrem trilhas-de-roda com profundidade superior
a 0,05 m (50 mm), ou quando há a ocorrência de ondulações acentuadas do tipo
“costela de vaca”. A profundidade de fresagem varia entre 0,025 e 0,075 m (25 e
75 mm). Quando há restrições com relação à elevação do greide após a aplicação
do concreto, pode-se adotar a alternativa de whitetopping encaixado (inlay). Nesse
método, há uma fresagem mais profunda do pavimento existente, reduzindo a
altura final do greide. Este método é mais comum na recuperação de pavimento
em corredores de ônibus, devido às restrições impostas pelas sarjetas e pelo
greide do pavimento existente fora da faixa do corredor;
• Construção de uma camada de rolamento: No caso onde as distorções superficiais
sejam de até 0,05 m (50 mm), deve-se aplicar uma camada de nivelamento,
normalmente uma mistura betuminosa usinada a quente, com 0,025 a 0,05 m (25 a
50 mm) de espessura antes de se executar o revestimento com concreto. Este é o
processo mais caro entre os três disponíveis, além de exigir maior diversidade de
equipamento, materiais e maior tempo de execução.
5.3.3.4 Película isolante
Entre a camada de pavimento asfáltico remanescente e a nova camada de
pavimento de concreto deve-se criar uma película isolante e impermeável. Como
22
materiais que podem ser utilizados destacam-se: a membrana plástica ou lençol
plástico flexível; papel do tipo “kraft” betumado; e a pintura betuminosa executada
com emulsão asfáltica (DNIT, 2004).
5.3.3.5 Execução
Pitta (1996) aponta alguns cuidados que devem ser tomados, indiferentemente do
processo de execução adotado:
•
Arrefecimento da temperatura superficial da camada asfáltica existente, para se
evitar a transmissão do calor à camada nova de concreto, impedindo a rápida
evaporação da água da mistura, responsável pelas fissuras de retração térmica.
É usual a aspersão de água sobre o asfalto para este fim;
•
Nos casos de construção de camada de nivelamento, pode ser necessário
aplicar-se uma pintura de coloração branca sobre essa camada com a função de
reduzir sua temperatura ao refletir os raios solares, bem como servir de camada
de separação entre o asfalto e o concreto. Esta pintura é feita com um produto
químico que tem a capacidade de formar uma película plástica, e que é o mesmo
usado na cura do concreto. Temperatura acima de 45ºC na superfície do asfalto
já é indicadora da necessidade do uso da pintura. É recomendado, com a
finalidade de diminuir os efeitos da retração térmica, que a concretagem seja
executada nas primeiras horas do dia, quando o pavimento asfáltico existente
ainda não se encontra aquecido;
•
As juntas devem ser serradas o mais precocemente possível, de forma a garantir
o rápido alívio das tensões de retração nas primeiras idades do concreto,
impedindo a aparição de fissuras prejudiciais a médio e longo prazo.
Com relação à produção, transporte, lançamento, cura e selagem das juntas do
concreto tipo whitetopping, não há diferenças em relação às mesmas operações
executadas na construção de um pavimento novo de concreto. O uso de barras de
transferência de carga é recomendado quando o tráfego previsto no período de
projeto exceder a 5 milhões de solicitações do eixo-padrão de 80 kN, o que
normalmente não ocorre em vias urbanas.
23
5.3.3.6 Cura
A norma DNIT (2004) indica um período total de cura de 7 dias, compreendendo um
período inicial de 24 h a partir do término do acabamento do pavimento, no qual não
é admitido o trânsito de pedestres, veículos e animais. Exceção feita aos casos onde
se utiliza o concreto tipo “fast track” com liberação rápida do pavimento. No período
inicial deve ser empregada a cura química em toda superfície com a utilização de um
composto químico líquido à base de PVA ou polipropileno, à razão de 0,35 l/m2 a
0,50 l/m2. Após o período inicial, os materiais empregados na cura poderão ser:
água, tecido de juta, cânhamo ou algodão, lençol plástico, lençol de papel betumado
ou alcotroado.
5.3.3.7 Controle tecnológico
Segundo a norma DNIT (2004) a inspeção do concreto deve ser feita em relação à
resistência à tração na flexão em corpos-de-prova conforme a NBR-5738 (ABNT,
1994), e ensaiados na idade de controle fixada no projeto, conforme a NBR-12142
(ABNT, 1991). Os lotes amostrados deverão corresponder a uma área máxima de
2.500 m2.
5.4 Whitetopping Ultradelgado
Em setembro de 1991 foi realizado pela ACPA em Louisville, Kentucky, nos EUA, o
primeiro projeto experimental para avaliar a aplicabilidade do whitetopping com
espessura inferior a 0,1 m (FORTES, 1999). Surgia então o whitetopping
ultradelgado (WTUD), uma técnica de recuperação de pavimento que, ao contrário
do whitetopping convencional, necessita da aderência entre o pavimento asfáltico
remanescente e o novo pavimento de CCP para funcionar de forma adequada.
Ainda segundo Fortes (1999), o WTUD é definido como um pavimento de concreto
de cimento Portland de elevada resistência, com ou sem a adição de fibras,
sobreposto a um pavimento asfáltico no qual é aderido, com espessura entre 0,05 e
0,1 m, com juntas pouco espaçadas (inferiores ao usual em placas de CCP). O
24
WTUD, pelas suas características, é recomendado para vias com baixo volume de
tráfego: ruas residenciais, estacionamento de carro, pequenos aeroportos (pista de
taxiamento) e pavimentos asfálticos que apresentam trilha-de-roda.
De acordo com Balbo (1999), quando a ancoragem entre o CCP e o CA existente é
garantida, os dois pavimentos trabalham de forma solidária, o que garante ao CCP
uma espessura extra, criando assim um pavimento composto ante aos esforços de
flexão, onde a linha neutra seria deslocada para um plano inferior na placa de
concreto, em relação à altura média desta, reduzindo os valores de tensão na região
inferior da placa de concreto. Isto permite projetos com espessuras de pavimento
inferiores àquelas obtidas com o whitetopping convencional. A moldagem do WTUD
sobre o pavimento asfáltico pode ser feita de duas formas: o sistema sobreposto e o
sistema encaixado (Figura 5.6).
Figura 5.6 – Sistemas de moldagem: sobreposta (a) e encaixada (b) (BALBO, 1999).
A literatura mostra a utilização de WTUD, tanto em pistas experimentais como em
rodovias e vias urbanas, em diversos paises tais como: EUA, México, França,
Canadá,
Suécia
e
outros,
apresentando
resultados
importantes
desenvolvimento e aplicação dessa nova técnica (BALBO, 1999).
para
o
25
5.4.1 Fatores intervenientes no desempenho do WTUD
Algumas considerações devem ser levadas em conta quando da utilização do WTUD
(BALBO, 1999):
•
A camada de CA deve ter suporte estrutural adequado para receber o WTUD,
não podendo apresentar fissuras interligadas do tipo “couro de jacaré”, pois
nesse caso a camada de concreto asfáltico deixa de contribuir para a redução
das tensões na base do CCP. Os problemas superficiais apresentados pelo CA
devem se resumir a trilhas-de-roda, corrugações ou desgaste;
•
A aderência entre o WTUD e o CA deve ser garantida com os procedimentos de
fresagem e limpeza da superfície com jato d’água para eliminação de detritos e
materiais soltos;
•
A espessura remanescente de CA após a fresagem deve ser de, no mínimo,
0,076 m (76 mm), para que as duas camadas trabalhem de forma monolítica;
•
O concreto a ser utilizado deve apresentar elevada resistência para suportar as
possíveis tensões de tração na flexão, que são mais elevadas do que as
normalmente encontradas nos pavimentos de concreto convencionais. Deve
apresentar endurecimento rápido, alcançando elevada resistência a jovens
idades, para liberação do pavimento ao tráfego, principalmente em áreas
urbanas. É recomendável a utilização de plastificantes, aceleradores de pega e
baixo fator água/cimento;
•
Com relação ao espaçamento entre as juntas transversais e longitudinais,
recomenda-se que seja de 12 a 15 vezes a espessura da placa e uma
profundidade de corte das juntas de, no mínimo, 1/3 da espessura desta. O
pequeno espaçamento reduz o momento de carga aplicada, minimizando a
tensão devida ao empenamento. Outro fator a se considerar é o fato do concreto
utilizado sofrer um processo de retração mais acentuado que os convencionais,
desta forma, a redução no espaçamento das juntas permite um melhor controle
sobre a ocorrência de fissuras de retração durante o processo de cura, que
preferencialmente deve ser química;
•
A serragem das juntas deve ser realizada com o CCP ainda em processo de
“pega”. Conhecida como corte verde, esta serragem reduz a possibilidade de
26
surgimento de fissuras por retração térmica. As juntas podem ser seladas ou não,
dependendo das condições locais.
5.4.2 A primeira experiência brasileira
A partir da iniciativa do DER/SP, em conjunto com a ABCP, foi executado em
setembro de 1997 um reforço de pavimento com a utilização de WTUD, em uma
extensão de 546 m da Rodovia SP-280 (Castello Branco), próximo ao quilômetro
156, na faixa da direita da pista interior-capital. O trecho, com largura de 3,3 m, foi
dividido em dois sub-trechos, T1 e T2, o primeiro com espessura de 0,08 m e o outro
com 0,1 m. Tendo as placas executadas nas dimensões de 0,8 x 0,8 m e 1,2 x 1,2 m
(FORTES, 1999).
Para Balbo (1999), o desempenho do WTUD nessa experiência não foi satisfatório,
sob o ponto de vista de desempenho do CCP. Por meio de avaliações periódicas e
análise dos defeitos apresentados na pista, durante o período de um ano, constatouse o processo de deterioração das placas de concreto devido à ruptura por fadiga,
com a ocorrência de fissuras de canto em grande parte das placas (Figura 5.7).
Figura 5.7 – Ocorrência de fissuras de canto nas placas, no trecho
experimental (BALBO, 1999).
27
Como era de se esperar, o Trecho 2 (T2), com 0,1 m de espessura, apresentou
desempenho bastante superior ao Trecho 1 (T1), com espessura de 0,08 m. Da
mesma forma, as placas com espaçamento entre juntas menor, apresentou
desempenho bastante superior que as placas com espaçamento maior entre as
juntas. Ensaios realizados constataram em alguns pontos a perda de aderência
entre o CCP e o CA. Os resultados apresentados, bem como estudos posteriores na
pista experimental da Universidade de São Paulo, na cidade de São Paulo,
contribuíram bastante para a elaboração de métodos de dimensionamento pela
modelagem numérica, com resultados bastante positivos.
Os ensaios realizados por Balbo (1999) reforçaram o cuidado que se deve ter
quando da utilização do WTUD, principalmente com relação a três fatores:
•
aderência entre as placas de CCP e CA remanescente;
•
espaçamento entre as juntas e;
•
espessura da camada remanescente de CA.
Não foi encontrada até a data de finalização desta pesquisa, na literatura
pesquisada, aplicação efetiva de WTUD, a não ser em pistas experimentais.
28
6
ESTUDO DE CASO
A obra escolhida para exemplificar a utilização de whitetopping foi executada pela
empresa Construções e Comércio Camargo Corrêa S/A (CCCC), para São Paulo
Transportes S/A (SPTrans), no período de junho de 2003 a setembro de 2004, no
município de São Paulo.
O presente estudo de caso foi desenvolvido a partir de consulta à documentação
referente ao edital de licitação nº 010/97 da São Paulo Transportes S/A, empresa
vinculada à Secretaria Municipal de Transportes do Município de São Paulo, bem
como à proposta apresentada pela empresa Construções e Comércio Camargo
Corrêa S/A, e ainda, ao seu acervo de fotos relativos à execução da obra.
6.1 A Obra
Consiste na Readequação do Sistema Viário para Implantação do Corredor de
Transporte Coletivo Guarapiranga – Trecho II, que faz parte do Programa de
Corredores e Terminais de Integração para a cidade de São Paulo. O trecho
executado é denominado “Passa Rápido Guarapiranga” tendo inicio na Rua Daniel
Klein e se estendendo até o Largo do Socorro, numa extensão de 4.200 m, incluindo
a implantação do Terminal de Ônibus Guarapiranga e 14 pontos de parada de
ônibus.
O sistema “Passa Rápido Guarapiranga” foi projetado para atender a uma média de
140 mil passageiros por dia, na região do Jardim Ângela, Capão Redondo,
Guarapiranga e Largo do Socorro.
29
6.2 Localização
Implantado na zona sul da cidade de São Paulo, o Corredor de Transporte Coletivo
Guarapiranga – Trecho II tem seu início na Estrada do M’Boi Mirim, no cruzamento
desta com a Rua Daniel Klein, prosseguindo por esta até o encontro com a
Av. Guarapiranga, prosseguindo por esta até alcançar o Largo do Socorro.
A Figura 6.1 indica de forma esquemática e sem escala definida, o local onde a obra
em estudo foi executada.
Fim do trecho:
Largo do Socorro
Início do trecho:
Rua Daniel Klein
Rua Amaro Velho
Figura 6.1 - Mapa de localização da obra (GOOGLE MAPS, 2007).
30
6.3 Condições do Trecho antes da Recuperação
O grande fluxo de veículos leves e pesados que trafegam nessa região, provoca
uma condição ambiental pouco saudável. Sob o ponto de vista da qualidade
urbanística, a região apresentava alguma deterioração, com condições ambientais
insatisfatórias devidas à poluição do ar, funcional e sonora.
Os principais problemas verificados ao longo de todo o eixo viário eram a
deterioração da pavimentação existente e o excesso de veículos pesados, ônibus e
caminhões, o que provocava afundamento e formação de trilhas-de-roda no
pavimento. Em trechos localizados, o pavimento apresentava pequenas ondulações
e deformações plásticas, que poderiam ser corrigidas com fresagem com
profundidade de 0,05 m. Já outros trechos apresentavam trincas, deformações e
ondulações, sendo necessária a fresagem até a espessura de 0,1 m. Alguns trechos
mais críticos apresentavam deformações que obrigaram a reconstituição completa
do mesmo, incluindo a substituição de base, sub-base, binder e camada de
rolamento (CCCC, 1997). As Figuras 6.2 e 6.3 demonstram a situação do trecho
antes da execução das obras.
(a)
(b)
Figura 6.2 – Estrada do M’Boi Mirim antes das intervenções. Notar a
deterioração do pavimento existente em dois trechos distintos (a) e
(b) (CCCC, 1997).
31
Figura 6.3 – Avenida Guarapiranga antes das
intervenções. Notar a deterioração do pavimento
existente (CCCC, 1997).
6.4 Concepção do Projeto
Para implantação do Corredor Guarapiranga procurou-se utilizar o sistema viário
existente com as devidas alterações e adaptações, criando-se faixas exclusivas e
pontos de parada destinados a otimizar a fluência no tráfego de transporte de
passageiros.
O Corredor Guarapiranga, em sua concepção total, se inicia no Largo do Socorro e
prossegue até a região do Terminal Jardim Ângela, seguindo pela Avenida
Guarapiranga e Estrada do M’Boi Mirim. Para efeito de licitação, o trecho foi dividido
em dois trechos:
•
Trecho I – do Terminal Jardim Ângela à Rua Daniel Klein;
•
Trecho II – da Rua Daniel Klein ao Largo do Socorro.
Todas as informações contidas nos itens 6.4.1, 6.4.2 e 6.4.3 a seguir, incluindo seus
subitens, foram extraídas do edital de licitação nº 010/97 da SPTrans (SPTRANS,
1997).
32
6.4.1 Projeto geométrico
De acordo com o projeto, buscou-se aproveitar ao máximo as condições de traçado
e geometria existentes, evitando as desapropriações e procedendo às adequações e
correções das vias existentes, com realinhamento das guias e sarjetas e correção de
greide com a menor interferência possível nos imóveis e vias adjacentes.
6.4.2 Projeto de pavimentação
No projeto de pavimentação foram definidos trechos homogêneos de acordo com as
intervenções de recuperação e implantação de faixas segregadas para ônibus,
sendo adotadas soluções de modo a garantir a vida útil dos pavimentos, dentro dos
conceitos de conforto e segurança. De forma a determinar o tipo de intervenção
necessária foi realizado um inventário do estado de superfície desses pavimentos,
definindo-se assim as espessuras de fresagem e reforço.
De forma a preservar as condições geométricas existentes, nos locais onde não
houve a necessidade de alterações, foi definido que a espessura máxima de
alteamento do pavimento existente fosse de 0,02 m, ou seja, um acréscimo de
0,02 m na espessura do pavimento existente, sendo que o reforço seria obtido por
fresagem e recapeamento do pavimento existente.
As intervenções para implantação do Corredor Guarapiranga, Trecho II, foram
divididas em dois sub-trechos: o primeiro iniciando na Estrada do M’Boi Mirim, junto
ao cruzamento desta com a Rua Daniel Klein; e o segundo iniciando na Avenida
Guarapiranga próximo ao cruzamento desta com a Rua Amaro Velho, prosseguindo
até o Largo do Socorro.
6.4.2.1 Sub-trecho Rua Daniel Klein – Rua Amaro Velho
Com extensão de 2.500 m, inclui os serviços de construção de faixa segregada junto
ao canteiro central, com pavimento em CCP, em toda sua extensão (uma para cada
sentido de tráfego); e restauração das faixas laterais do pavimento flexível existente,
com fresagem de 0,05 m e recapeamento com espessura de 0,07 m.
33
6.4.2.2 Sub-trecho Rua Amaro Velho – Largo do Socorro
Com extensão de 1.700 m, inclui os serviços de relocação e melhoria dos pontos de
parada existentes com utilização de pavimento tipo whitetopping; restauração do
pavimento flexível existente, com fresagem de 0,05 m e recapeamento com
espessura de 0,07 m; e implantação de nova faixa em CA (uma para cada sentido
de tráfego), com extensão de 1.200 m.
6.4.3 Dimensionamento dos pavimentos
Para o projeto de pavimentação foram estabelecidos os dois tipos de pavimentos:
rígido e flexível, sendo este último dividido em pavimento novo e reforço de
pavimento existente. Para o dimensionamento foi considerado tráfego pesado
(N = 2 x 107 solicitações do eixo padrão de 82 kN, considerando também a carga
legal máxima de 10 toneladas por eixo).
6.4.3.1 Pavimento rígido
A metodologia utilizada para o dimensionamento baseou-se no método proposto
pela PCA, o que resultou na estrutura indicada na Tabela 6.1.
Tabela 6.1 – Estrutura de pavimento rígido, adotada no Corredor Guarapiranga
Camada
Material
Espessura (m)
Revestimento
Concreto de cimento Portland
0,23
Base
Concreto pobre rolado
0,15
Sub-base
Brita graduada simples
0,12
Reforço do subleito
Pedra rachão
0,50
Fonte: SPTRANS, 1997
Para o dimensionamento foram consideradas placas de concreto simples, com
resistência à compressão axial de 30 MPa e resistência à tração na flexão de
4,5 MPa, ambas aos 28 dias. As placas foram definidas com largura de 3,2 m e
comprimento variando de 4,2 a 6,5 m, dependendo da geometria da pista. Nas
placas com medidas irregulares foi prevista armação em tela de aço CA-60 tipo
Q-138.
34
A divisão das placas se deu por juntas transversais, sendo por construção ou de
retração com seção enfraquecida. Nestas juntas transversais foram previstas barras
de transferência de carga, em aço CA-25 de 0,032 m (32 mm) de diâmetro, com
comprimento de 0,5 m, espaçadas a cada 0,3 m, sendo pintadas e engraxadas em
metade do seu comprimento mais 0,02 m. No sentido longitudinal foram também
previstas juntas de construção ou de articulação com seção enfraquecida. Nestas
foram previstas barras de ligação, em aço CA-50 de 0,0125 m (12,5 mm) de
diâmetro, com comprimento de 0,65 m e espaçadas a cada 0,5 m.
Tanto nas juntas transversais quanto nas longitudinais foi definida a utilização de
elementos de espuma de polietileno expandido de célula fechada e selante a base
de silicone. As juntas têm espessura de 0,006 m (6 mm) e profundidade de 0,07 m.
6.4.3.2 Pavimento flexível novo
Em um trecho de cerca de 1.200 m da Avenida Guarapiranga, da ponte do
Guarapiranga até o Largo do Socorro, foi executado o alargamento da pista, tendo
sido criada uma nova faixa de rolamento em cada sentido de tráfego. Neste trecho
foi utilizado pavimento asfáltico, incluindo abertura de caixa para reforço do subleito.
O dimensionamento deste pavimento foi elaborado segundo o “Método de Projeto de
Pavimentos Flexíveis” da Prefeitura do Município de São Paulo, resultando na
estrutura indicada na Tabela 6.2.
Tabela 6.2 – Estrutura de pavimento flexível novo, adotada no Corredor Guarapiranga
Camada
Material
Espessura (m)
Revestimento
Concreto asfáltico
0,14
Base
Brita graduada simples
0,20
Reforço do subleito
Pedra rachão + bica corrida
0,50
Fonte: SPTRANS, 1997
35
6.4.3.3 Reforço do pavimento existente com revestimento asfáltico
A avaliação do pavimento existente seguiu a metodologia da norma DNER-PRO08/78, enquanto que o dimensionamento do reforço obedeceu ao procedimento
DNER-PRO-269/94. Os resultados indicaram como melhor alternativa a fresagem de
0,05 m do pavimento existente e recapeamento com concreto asfáltico com
espessura de 0,07 m.
6.4.3.4 Reforço do pavimento existente com pavimento tipo whitetopping
No trecho entre a ponte do rio Guarapiranga e o Largo do Socorro, na área de
pavimento localizada nas paradas de ônibus, foi prevista a retirada do revestimento
asfáltico pelo sistema de fresagem e substituição deste por pavimento de concreto
tipo whitetopping encaixado. Foram previstos e executados 588 m de extensão
(2.924 m2) de pavimento tipo whitetopping com a utilização de concreto com
resistência à compressão axial de 30 MPa e resistência à tração na flexão de
4,5 MPa, ambas aos 28 dias. A análise das condições do pavimento existente levou
ao dimensionamento da placa com espessura de 0,15 m, conforme indicado no item
5.3.3.1.
O pavimento rígido deste trecho tem as características semelhantes ao pavimento
rígido anteriormente citado, excetuando o fato da base existente ter sido
aproveitada, e das barras de ligação e de transferência, que devido à camada do
concreto ter a espessura menor, tiveram seus diâmetros reduzidos, ficando as
barras de ligação com 0,008 m (8 mm) e as barras de transferência com 0,02 m
(20 mm). Além disso, em toda a área do pavimento foi incluída armação com tela
CA-60 dupla, sendo a tipo Q-138 superior e Q-246 inferior (Figuras 6.4 e 6.5). A
utilização de tela dupla se deve a dois fatores: o formato irregular de grande parte
das placas, e pelo fato de se estar utilizando uma camada de base existente e com
características não totalmente conhecidas.
36
Figura 6.4 – Corte longitudinal esquemático do pavimento whitetopping. Notar os
detalhes da armadura e da junta transversal de retração (SPTRANS, 1997).
Figura 6.5 – Corte transversal esquemático do pavimento whitetopping. Notar os
detalhes da armadura e da junta longitudinal de articulação (SPTRANS, 1997).
O limite máximo do comprimento das placas foi definido como sendo de 6,5 m,
sendo que a grande maioria das placas foi executada com 5 m. A largura das placas
variou de 2,8 m a 3,5 m. As juntas têm as mesmas características daquelas
definidas para o pavimento rígido novo (Figura 6.6).
37
Figura 6.6 – Detalhe esquemático das
juntas
transversais
e
longitudinais
(SPTRANS, 1997).
Como o whitetopping projetado é do tipo encaixado, conforme apresentado no item
5.3.3.3, foi necessária fresagem mais profunda nos locais de aplicação do CCP, em
relação aos locais onde foi prevista a aplicação de camada de revestimento asfáltico.
No caso do Corredor Guarapiranga, como a camada de CCP prevista em projeto era
de 0,15 m e o alteamento final do pavimento, em relação ao existente, seria de 0,02
m, foi executada a fresagem de 0,13 m do pavimento existente na área das paradas
e de 0,05 m nas áreas adjacentes. O recapeamento em concreto asfáltico nessas
áreas adjacentes ficou, dessa forma, com 0,07 m acima da superfície fresada,
(Figuras 6.7 e 6.8).
Figura 6.7 – Detalhe esquemático da transição longitudinal dos
pavimentos. Encontro do pavimento de WT das paradas e do CA nas
faixas laterais (SPTRANS, 1997).
38
Figura 6.8 – Detalhe esquemático da transição transversal dos
pavimentos. Encontro do pavimento de WT das paradas e do CA nas
faixas segregadas (SPTRANS, 1997).
6.5 Execução da Obra
Como o foco desta pesquisa é o uso do whitetopping, apenas a sua execução será
demonstrada neste item. Todas as informações aqui contidas são baseadas em
pesquisa ao acervo de fotos da CCCC, bem como na entrevista realizada junto ao
Engº Marcelo Barbieri, funcionário da mesma.
A execução do whitetopping se iniciou com a fresagem do pavimento existente em
toda a largura da pista, sendo com profundidade de 0,13 m na área a ser revestida
com CCP e com 0,05 m na área a ser recapeada com concreto asfáltico (Figura 6.9).
Para a fresagem foi utilizada fresadora modelo Wirtgen 1000.
39
Figura 6.9 – Pavimento flexível existente após a
fresagem. Notar a diferença de espessuras de
fresagem, sendo a mais profunda no local de
aplicação do WT (CCCC, 2004).
Após a fresagem ter sido concluída, foi feita a regularização da superfície que iria
receber o CCP, com pó de pedra compactada. Na seqüência, foi colocada a forma
lateral nos dois lados da área que iria receber o CCP (Figura 6.10).
Figura 6.10 – Pavimento asfáltico fresado e nivelado
com pó de pedra (CCCC, 2004).
Sobre a camada de pó de pedra aplicava-se, 48 horas antes da concretagem, a
emulsão asfáltica e, pouco antes da concretagem, era colocado o lençol plástico,
criando um isolamento impermeável entre o pavimento flexível existente e a camada
40
de CCP, conforme mencionado no item 5.3.3.4. Esse isolamento tem a função de
impedir a perda de água do concreto durante sua aplicação e cura (Figura 6.11).
Figura 6.11 – Lençol plástico colocado sobre a camada
regularizada. Notar, no pavimento já executado ao lado,
as barras de ligação (CCCC, 2004).
Sobre a superfície impermeabilizada eram colocadas as telas de aço, as barras de
ligação e de transferência. A Figura 6.12 mostra o momento de aplicação do
whitetopping sobre a superfície já preparada. O processo consiste de lançamento e
espalhamento manuais do concreto, seguido de nivelamento e vibração com régua
vibratória, seguindo a mesma metodologia aplicada em pavimentos de concreto
convencionais, conforme citado no item 5.3.3.5.
Figura 6.12 – Execução do whitetopping. Lançamento e
nivelamento do concreto (CCCC, 2004).
41
Na seqüência era executado o acabamento final com a utilização de equipamento
Bull-float, com posterior vassouramento para criação de sulcos transversais no
pavimento (Figura 6.13). Na Figura 6.14 observa-se a aplicação de produto para
cura química, conforme já citado no item 5.3.3.6.
Figura 6.13 – Acabamento final com Bull-float e
vassouramento do concreto (CCCC, 2004).
Figura 6.14 – Aplicação de produto para cura
química (CCCC, 2004).
Na Figura 6.15 pode-se ver o pavimento já concluído e em processo de cura.
42
Figura 6.15 – Pavimento de concreto em processo
de cura (CCCC, 2004).
Durante a execução, em dias sujeitos à chuva, após o acabamento final, um lençol
plástico era colocado acima do pavimento para evitar que a água da chuva
danificasse o pavimento ainda em processo de endurecimento (Figura 6.16).
Figura 6.16 - Proteção do pavimento contra a chuva,
com lençol plástico (CCCC, 2004).
Conforme mencionado no item 5.3.3.5, assim que o concreto adquirisse resistência
suficiente para evitar a desagregação, entre 6 e 8 horas após o acabamento final da
superfície, as juntas com seção enfraquecida eram serradas com a utilização de
equipamento manual dotado de serra de disco diamantado (serra clipper).
Posteriormente era feito o preenchimento das juntas, conforme projeto. A Figura
43
6.17 mostra o pavimento tipo whitetopping já concluído, na parada de ônibus
denominada parada Ptolomeu, bem como a área que recebeu recapeamento
asfáltico, na pista sentido Largo do Socorro (lado esquerdo da foto).
Figura 6.17 – Parada Ptolomeu com whitetopping já
concluído (CCCC, 2004).
6.6 Situação Atual do Trecho
Em visita realizada no dia 11 de agosto de 2007, ao local onde foram executadas as
obras, foi possível verificar o estado atual do pavimento, executado há mais de três
anos, e, desta forma, fazer uma avaliação preliminar do desempenho dos
pavimentos asfálticos e de concreto.
A Figura 6.18 mostra a situação atual da parada Ptolomeu. Na comparação com a
Figura 6.17, pode-se perceber que não houve alterações significativas tanto no
pavimento asfáltico como no pavimento de CCP. A Figura 6.19 mostra com detalhe o
pavimento em whitetopping executado na parada Ptolomeu.
44
Figura 6.18 – Parada Ptolomeu – aspecto atual.
Figura 6.19 – Parada Ptolomeu – aspecto atual do
pavimento em whitetopping.
Na Figura 6.20 é possível perceber, na parada Ptolomeu sentido Jardim Ângela, a
integridade dos dois tipos de pavimento na transição transversal, executada
conforme indicado no projeto e ilustrado na Figura 6.8.
45
Figura 6.20 – Parada Ptolomeu – detalhe da
transição entre os pavimentos.
A Figura 6.21 mostra o início do trecho do corredor de ônibus em pavimento rígido,
nas proximidades da Rua Amaro Velho sentido Jardim Ângela. Pode-se perceber
que tanto o pavimento de CCP, extremamente solicitado pelo tráfego de ônibus, e o
pavimento de CA nas faixas laterais, encontram-se em perfeito estado de
conservação.
Figura 6.21 – Início do trecho do corredor de ônibus
em CCP.
A Figura 6.22 indica o estado atual da Estrada do M´Boi Mirim, no mesmo trecho
indicado na Figura 6.2.b.
46
Figura 6.22 – Estrada do M’Boi Mirim – situação
atual. Notar o corredor de ônibus na faixa à
esquerda, implantado com pavimento em CCP.
47
7
COMPARAÇÃO CRÍTICA
De acordo com os dados levantados em projeto e de informações obtidas da
execução da obra e posterior análise visual do aspecto atual do trecho executado, foi
possível constatar que a obra foi projetada e executada dentro dos padrões técnicos
exigidos, demonstrando claramente as vantagens em termos de resistência e
durabilidade do pavimento em CCP sobre o pavimento em CA.
7.1 Aspecto Durabilidade
A Figura 7.1 mostra o corredor de ônibus na Avenida Guarapiranga, nas
proximidades da Rua Amaro Velho, sentido Jardim Ângela, sendo: (a) - trecho de
transição entre o final do trecho em CA e o início do trecho em CCP; (b) – final do
trecho em CA. Pode-se perceber em (a) a integridade dos pavimentos em CA e
CCP. Já em (b), cujo pavimento foi apenas recapeado, pode-se observar a
ocorrência de afundamento plástico com solevamento, conforme mencionado no
item 5.2.1, causado pelo constante e excessivo tráfego de ônibus no local. Fica bem
claro, considerando a proximidade dos dois trechos indicados, a vantagem em
termos de durabilidade do pavimento em CCP em relação ao pavimento em CA,
principalmente em locais extremamente solicitados pelo tráfego pesado.
(a)
(b)
Figura 7.1 – Transição entre os pavimentos em CA e CCP, novos
(a) e final do trecho em CA, recapeado com asfalto (b).
48
Outro ponto a se destacar é que, por meio de uma análise visual do pavimento da
pista lateral direita da Avenida Guarapiranga, no sentido Jardim Ângela, próximo à
parada Ptolomeu, construída em CA, verifica-se a existência de resíduos de
combustíveis, bem como deterioração, devidos ao tráfego e ponto de parada de
micro-ônibus neste local (Figura 7.2). Mais uma vez o pavimento em CCP se mostra
superior tecnicamente ao pavimento em CA, pois o mesmo não é tão afetado por
esses resíduos.
Figura 7.2 – Trecho de pavimento em CA com início
de deterioração devido ao tráfego de micro-ônibus.
7.2 Aspecto Econômico
Baseando-se na proposta comercial apresentada para execução da obra (CCCC,
1997) e considerando-se todos os custos envolvidos atualizados, o custo de
execução por m2 de um pavimento em CCP é cerca de 30% superior ao custo de
execução de um pavimento em CA, considerando os dois pavimentos novos sendo
executados em locais com as mesmas características de solo. Levando em conta a
maior durabilidade do CCP e, conseqüentemente sua vida útil maior, o investimento
inicial é compensado pela sensível redução nos custos relativos aos serviços de
manutenção do pavimento.
Considerando o aproveitamento do pavimento já existente, o custo de execução por
m2 de um pavimento em concreto tipo whitetopping equivale à cerca de 2,5 vezes o
custo de recapeamento em CA. Novamente, considerando a durabilidade maior do
49
CCP em relação ao CA, observado e apresentado no estudo de caso, esta diferença
a mais no custo de execução do CCP (whitetopping) vai ser rapidamente
compensada, considerando que, pelas evidências observadas, em pouco tempo
haverá a necessidade de se executar novamente o recapeamento do pavimento nos
trechos recém recapeados com CA. Cabe acrescentar que o custo de uma
recuperação com whitetopping é cerca de 60% inferior ao custo de construção de
um pavimento novo em CCP, onde é necessária a retirada total do pavimento
existente, sem contar o menor prazo de execução do primeiro e, conseqüentemente,
causando menos transtornos ao usuário da via.
Sob esse aspecto, o whitetopping demonstra ser uma alternativa bastante atrativa na
avaliação custo/benefício ao ser comparado com o pavimento asfáltico, e mesmo se
comparado com um pavimento rígido novo.
7.3 Aspectos Desfavoráveis
Segundo o Engº Marcelo Barbieri da CCCC, existem quatro aspectos principais que
levam as prefeituras a utilizarem o pavimento asfáltico ao invés de pavimento rígido
em suas obras viárias:
•
Investimento em curto prazo bastante inferior;
•
Falta de recursos técnicos e financeiros para as obras de manutenção de
pavimentos rígidos;
•
Em locais com grande ocorrência de redes de utilidades, de concessionárias de
serviço público, as eventuais obras de reparo ou ampliação dessas redes seriam
dificultadas pela presença do pavimento de concreto;
•
Os serviços de reparo no pavimento de concreto em grandes avenidas, com
tráfego intenso na maior parte do dia, tornam-se muitas vezes impraticáveis
devido ao tempo de execução e liberação ao tráfego, o que causaria grandes
transtornos aos usuários. Isso leva muitas vezes as prefeituras a fazerem a
recuperação de pavimentos rígidos com a aplicação de uma camada de CA,
processo conhecido como blacktopping, ou cobertura preta, em contraposição ao
whitetopping, ou cobertura branca. Apesar de ser considerado um remendo, não
restabelecendo o aspecto e características iniciais do pavimento rígido, o serviço
50
pode ser realizado à noite e liberado ao tráfego ainda na madrugada,
solucionando em parte o problema e minimizando, dessa forma, os transtornos
para os usuários.
7.4 Meio Ambiente
Em termos de matéria prima, tanto o asfalto, produzido a partir do petróleo, quanto o
cimento, produzido a partir da extração de rochas, causam impactos ambientais
significativos. A conscientização de algumas pessoas tem levado ao estudo e
aplicação em algumas obras de restauração de rodovias, de reciclagem do material
e de sua aplicação, muitas vezes no próprio local, reduzindo a necessidade de
produção desses materiais. A reciclagem de materiais também está presente no
processo de fabricação do cimento, com a utilização de resíduos de siderúrgicas,
como a escória de alto-forno, e das cinzas de fundo de termelétricas.
Há polêmica sobre qual material provoca mais impacto ao meio ambiente: o asfalto
ou o cimento. O asfalto, derivado do petróleo, provoca pouco impacto durante os
processos de extração e industrialização (desde que não ocorram acidentes durante
seu transporte), porém seu uso em rodovias vai provocar poluição ao longo do
traçado por muitos anos. Já a produção do cimento provoca impacto significativo
durante o processo de industrialização com a queima (calcinação) do calcário. Podese concluir que a engenharia ainda necessita de estudo específico para avaliar esta
questão.
Depois de aplicado no pavimento, o cimento provoca menos aquecimento da
atmosfera do que o asfalto, devido à cor escura deste, que absorve mais o calor. A
utilização de pavimento de cor clara em grandes centros urbanos ajuda a reduzir o
calor da atmosfera, e conseqüentemente, melhorando a qualidade de vida e
amenizando, pelo menos em parte, o efeito estufa.
51
8
CONCLUSÕES
A malha viária nacional apresenta hoje sérios problemas relativos à deterioração do
pavimento, causado pelo aumento excessivo de tráfego, muitas vezes não previsto
em projeto e devido principalmente ao crescimento da economia, bem como pela
falta de investimentos na manutenção desses pavimentos. Esse sucateamento das
rodovias traz prejuízos à população e à economia como um todo, pondo em risco a
segurança de seus usuários.
A escolha de uma das alternativas possíveis, quando da construção de uma rodovia
ou recuperação de uma já existente, deve considerar não apenas o custo inicial de
implantação, mas o custo global que inclui os custos de construção, conservação e
manutenção, além dos custos sociais e ambientais envolvidos.
A despeito da desvantagem do custo inicial de execução do pavimento em CCP em
relação ao pavimento em CA, acredita-se que ao longo do tempo o custo final do
primeiro fique inferior ao segundo. Isso se deve ao fator durabilidade que reduz os
gastos com manutenção. Além disso, o CCP oferece maior segurança aos usuários
principalmente por não sofrer deformações permanentes.
No caso dos corredores de ônibus ou faixas exclusivas, as alternativas de
construção ou recuperação devem levar em conta que o pavimento deverá suportar
os elevados esforços a que será submetido, devido ao tráfego desses veículos,
principalmente nos trechos onde ocorrem frenagem e aceleração (pontos de parada
e semáforos), e nos trechos em curva, onde as solicitações são bem maiores.
Em se tratando de recuperação de pavimento, o whitetopping se mostra como uma
alternativa bastante viável e competitiva, ao unir a resistência e durabilidade do
pavimento em CCP com redução significativa no custo, se comparado com a
execução de um pavimento novo, principalmente em locais extremamente
solicitados como é o caso dos corredores de ônibus, conforme demonstrado nesse
trabalho.
52
Por ser uma tecnologia relativamente nova no Brasil, ainda levará algum tempo para
que sua eficácia seja comprovada, mas de qualquer forma, a redução nas
intervenções futuras no âmbito de manutenção, já trará benefícios às futuras
gerações, principalmente considerando a escassez de recursos naturais, bastante
previsível em curto prazo.
53
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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HOJE. Gaúchos adotam o whitetopping – Ano V – n.º 32 – Fevereiro 2001.
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V – n.º 40 – Junho 2002.
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pavimentação: terminologia. Rio de Janeiro, 1982.
______. NBR 12142: concreto – determinação da resistência à tração na flexão em
corpos-de-prova prismáticos: método de ensaio. Rio de Janeiro, 1991.
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BALBO, J. T. Estudo das Propriedades Mecânicas das Misturas de Brita e
Cimento e sua Aplicação nos Pavimentos Semi-Rígidos. Tese (Doutorado) -
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. 1993. 181p.
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(whitetopping ultradelgado). Tese (Livre Docência) - Escola Politécnica da
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Paulo, 1997.
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54
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Projeto de restauração de pavimento. São Paulo, abril 2006. 50p.
DNIT
-
DEPARTAMENTO
NACIONAL
DE
INFRA-ESTRUTURA
DE
TRANSPORTES. DNIT 005/2003 – Defeitos nos pavimentos flexíveis e semirígidos – Terminologia. Rio de Janeiro, 2003, 12p.
______. DNIT 068/2004 – Pavimento rígido – Execução de camada superposta
de concreto do tipo whitetopping por meio mecânico. Rio de Janeiro, 2004, 17p.
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FORTES, R. M. Estudo da aderência entre o concreto de cimento Portland e
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(Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. 1999.
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PITTA, M. R. Whitetopping - A evolução de um conceito. In: CONGRESSO
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p. 36-38, nov. 2000.
PISOS INDUSTRIAIS. Recuperação de rodovias com a técnica do Whitetopping.
Revista PI - Pisos Industriais, São Paulo, p.24-26, ago. 2003.
SENÇO, W. Manual de Técnicas de Pavimentação. São Paulo: PINI, 1997. 1v.
55
SPTRANS – São Paulo Transporte S/A. Edital de Concorrência Pública nº
010/1997. São Paulo, maio 1997.
56
APÊNDICE A
Ilustração dos principais defeitos nos pavimentos rodoviários
57
Ilustração dos principais defeitos nos pavimentos rodoviários
As figuras a seguir, extraídas da Norma DNIT 005/2003 (DNIT, 2003) ilustram os
principais defeitos que ocorrem nos pavimentos flexíveis e semi-rígidos.
Figura A.1 – Representação esquemática dos defeitos
ocorrentes na superfície dos pavimentos flexíveis e semirígidos.
58
Figura A.2 – Trinca isolada – transversal ao
eixo longitudinal da rodovia.
Figura A.3 – Trinca isolada - longitudinal.
Figura A.4 – Trinca interligada – tipo couro de
jacaré. Pode-se observar também o início de
formação de uma panela/buraco.
59
Figura A.5 – Trinca interligada – tipo bloco, com
erosão acentuada nas bordas das trincas.
Figura A.6 – Afundamento local. Pode ser
observado pela sombra da haste no pavimento.
Figura A.7 – Afundamento de trilha-de-roda.
Pode ser observado pela sombra da haste no
pavimento.
60
Figura
A.8
–
Ondulação
ou
corrugação.
Caracterizada por ondulações transversais no
pavimento.
Figura
A.9
horizontal
–
do
Escorregamento.
revestimento
Movimento
causado
frenagem e aceleração dos veículos.
por
61
Figura A.10 – Exsudação. As manchas escuras
indicam
película
formada
por
material
betuminoso e que reduz a aderência do
pavimento.
Figura A.11 – Desgaste. Caracterizado pela
perda de agregado e ou argamassa fina.
62
Figura A.12 – Panela ou buraco. Caracterizado
por cavidade no pavimento.
63
ANEXO A
Visita Técnica ao Laboratório do IPT
64
Visita Técnica ao Laboratório do IPT
Com o intuito de complementar o presente Trabalho de Conclusão de Curso – TCC,
bem como apresentar os conhecimentos adquiridos sobre execução de ensaios
laboratoriais para caracterização de pavimentos asfálticos antigos e deteriorados, foi
realizada visita técnica ao laboratório de pavimentação do Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT). A visita contou com a colaboração do
profissional do Instituto, o tecnólogo Rubens Vieira, que prestou todos os
esclarecimentos necessários.
Segundo Rubens, a análise das condições estruturais de um pavimento asfáltico se
inicia com a avaliação visual e classificação dos defeitos apresentados. Em seguida,
com a utilização de sonda rotativa, são retiradas amostras do pavimento que são
enviadas ao laboratório para a execução de ensaios.
Para análise da mistura asfáltica utilizada no pavimento, é empregado um
equipamento denominado Extrator de Refluxo (Figura 1), que tem a finalidade de
permitir a reconstituição do traço original da mistura.
No Extrator de Refluxo a massa asfáltica a ser analisada é colocada em um filtro, e
na parte inferior do equipamento coloca-se solvente que é aquecido até a sua
ebulição. O vapor do solvente é condensado sobre a amostra de massa asfáltica e,
depois de atravessá-la, retorna ao fundo do frasco levando junto uma parte do
ligante asfáltico.
65
Figura 1 – Extrator de Refluxo. Equipamento
utilizado na reconstituição do traço da massa
asfáltica.
Esse ciclo do processo continua até que todo ligante se separe do agregado. Em
seguida o agregado passa por um processo de limpeza e secagem e posteriormente
por um ensaio granulométrico. Finalmente, com a quantidade de ligante resultante e
com a curva granulométrica obtida, chega-se ao traço da mistura original.
Nas Figuras 2 e 3 podem ser observadas amostras retiradas de pavimentos, para
posterior ensaio no laboratório.
Figura 2 – Amostra retirada de pavimento
asfáltico sobre base de solo cimento.
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Figura 3 – Amostra de revestimento retirada
de pavimento asfáltico existente.
O laboratório do IPT conta também com equipamento para avaliação da capacidade
de suporte de pavimentos e solos, por meio de ensaios de índices de suporte
Califórnia (CBR) (Figura 4).
Figura 4 – Equipamento para ensaio de CBR.
Outro equipamento disponível para ensaios laboratoriais no IPT é o simulador de
tráfego (Figura 5), utilizado para avaliar o comportamento de um pavimento
submetido a solicitações repetidas e com pressão constante e pré-definida. O ensaio
permite antecipar de forma bastante aproximada, as condições futuras de um
pavimento continuamente solicitado.
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(a)
(b)
Figura 5 – Simulador de tráfego, visto sob dois ângulos: de frente
(a) e de lado (b).
Apenas para ilustração, na Figura 6 mostram-se os principais componentes
utilizados no preparo da mistura asfáltica: agregados graúdo e miúdo, ligante
betuminoso e filler.
Figura 6 – Material para preparo de amostras de
concreto asfáltico.