36.a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO – 36.ª RAPv
CURITIBA/PR - BRASIL - 24 a 26 de agosto de 2005
Local: Auditório I da Federação das Indústrias do Estado do Paraná (FIEP)
FRESAGEM FINA COMO MEDIDA DE MELHORAMENTO DA
SEGURANÇA DA RODOVIA PRESIDENTE DUTRA NO TRECHO DA
SERRA DAS ARARAS
Fidélis Gomes do Amarante Júnior 1; Firmino Sávio Vasconcellos de Souza 2 ;
Fernando Márcio Guimarães Sant’Anna 3 ; Paulo César Arrieiro de Oliveira 4
1
Engenheiro de Produção da Fresar Tecnologia de Pavimentos Ltda, Rua Adelino Teste, 30 – Bairro Olhos D’agua,
Belo Horizonte/MG – CEP 30.390-070. Fone: (031) 2125-2555. [email protected]
2
Consultor Técnico da Fresar Tecnologia de Pavimentos Ltda, Rua Adelino Teste, 30 – Bairro Olhos D’agua, Belo
Horizonte/MG – CEP 30.390-070. Fone: (031) 2125-2555. [email protected]
3
Diretor Técnico da Fresar Tecnologia de Pavimentos Ltda, Rua Adelino Teste, 30 – Bairro Olhos D’agua, Belo
Horizonte/MG – CEP 30.390-070. Fone: (031) 2125-2555. [email protected]
4
Engenheiro da Fresar Tecnologia de Pavimentos Ltda, Rua Adelino Teste, 30 – Bairro Olhos D’agua, Belo
Horizonte/MG – CEP 30.390-070. Fone: (031) 2125-2555. [email protected]
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RESUMO
Este trabalho relata uma experiência bem sucedida na melhoria da resistência à derrapagem do pavimento da Rodovia
BR 116/RJ - Rodovia Presidente Dutra através da texturização da superfície do pavimento. O trecho em estudo está
localizado na descida da Serra das Araras, no Estado do Rio de Janeiro, entre os Km 218,2 e Km 227,4 – Pista Norte,
faixas de tráfego 1 e 2. Neste trecho a macrotextura do revestimento asfáltico foi modificada através da execução da
Fresagem Fina. A descida da Serra das Araras é um local cujo potencial de acidentes é muito elevado pelas condições
operacionais impostas por pequenos raios de curvas horizontais e rampas acentuadas. Assim, partiu da concessionária
da rodovia a iniciativa de adotar tal procedimento para melhorar as condições de segurança dos usuários no que se
refere a derrapagens. A execução da fresagem fina utilizou uma fresadora com tambor de 2,0 m de largura equipada
com sensores ultra-sônicos e controle eletrônico do nivelamento da superfície fresada, garantindo aumento nos valores
de coeficiente de atrito medidos na interface pneu/pavimento. Foi realizada fresagem fina numa área de 84.394,80 m2
compreendendo as duas faixas de tráfego na descida da serra. São descritos aspectos técnicos do trecho em questão,
patrulha de equipamentos e assessórios empregados, detalhes do processo logístico e operacional do trabalho, medição
do coeficiente de atrito através do equipamento “Grip Tester” antes e depois da intervenção, vantagens da Fresagem
Fina e finalmente análise dos resultados obtidos com a aplicação da técnica.
PALAVRAS-CHAVE: pavimentação, aderência, atrito, macrotextura.
ABSTRACT
This paper tells of a very successful experience in the improvement of pavement skid resistance of the President Dutra
Highway (BR-116/RJ) by enhancing the macro-texture of the pavement’s surface. The section of road in question is
located on the downhill, northbound stretch of the Serra das Araras, lanes 1 and 2, between km 218,2 and 227,4 in the
state of Rio de Janeiro. At that section, the macro-texture of the pavement’s surface was modified using a fine milling
process. The steep descent and small radii, horizontal curves of the Serra das Araras (Macaw Mountain Range) is a
place with a potentially high risk for accidents and it was the initiative of the Highway Concessionary to adopt the
aforesaid procedure to improve safety conditions for road users with respect to skidding. A two meter wide milling
drum was used to carry out the fine milling process over the whole area of the two traffic lanes, comprising 84,394.80
m2. The main milling machine was equipped with a fine milling drum, that is, it had a greater number of bits specially
placed on the milling rotor to provide a fine, well-knit texture on the pavement’s surface. A special milling machine was
used for the task, for it has a special electronic leveling system for precision cutting, equipped with ultra-sonic leveling
sensors. A friction survey on the pavement surface took place immediately before and after the fine milling operation in
order to certify the efficiency of the fine milling process. The paper describes technical aspects of that particular stretch
of road, the equipment used including special gadgets applied for precision cutting, the logistic and operational aspects
of the work, the “Grip Tester” friction survey data, before and after the milling intervention, the advantages of fine
milling for accident prevention and a final analysis is made of all the results gathered together in order to validate the
fine milling technique.
KEY WORDS: pavement, skid resistance, friction, macrotexture.
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INTRODUÇÃO
Motivada a prevenir a ocorrência de acidentes na BR-116/RJ, Rodovia Presidente Dutra, no seu trecho de descida da
Serra das Araras, a concessionária da rodovia decidiu aplicar a técnica de Fresagem Fina à superfície do pavimento
existente para melhorar as condições de aderência entre pneu e pavimento, assim aumentando a resistência a
derrapagem presente no trecho.
O Highway Research Board [1] define resistência à derrapagem como uma força desenvolvida quando o pneu é
impedido de deslizar ao longo da superfície do pavimento.
A derrapagem é um fenômeno muito complexo. Há muitos fatores envolvendo o condutor do veículo, o próprio veículo
e suas condições operacionais, o revestimento do pavimento e as condições ambiente [2]. No caso da descida da Serra
das Araras, todos esses fatores mais as características geométricas do trecho potencializavam o risco de acidentes,
fazendo-se necessário a execução de medidas corretivas que oferecessem mais segurança aos usuários.
A Fresagem Fina consiste em aumentar a superfície específica do pavimento através da texturização do revestimento
asfáltico. Essa texturização aumenta a macrotextura da superfície do pavimento que, por sua vez, melhora a resistência
à derrapagem no contato pneu/pavimento. Macrotextura é definida por Souza et al [3] como irregularidades superficiais
compreendidas entre 0,50 a 50 mm horizontalmente e de 0,20 a 10 mm verticalmente. Esse conceito refere-se a
desníveis existentes na superfície do pavimento.
De acordo com Recasens [4], uma macrotextura mais rugosa contribui para manter a aderência dos pneus em
superfícies molhadas. A macrotextura também melhora a visibilidade no pavimento, reduz os fenômenos de reflexão de
luz e melhora a percepção das marcas viárias.
Ao se promover a abertura de ranhuras no revestimento através da fresagem fina, a lâmina d’água formada na superfície
é facilmente drenada sob os pneus dos veículos, reduzindo a ocorrência do fenômeno de hidroplanagem. A água ao ser
expulsa restabelece, mesmo que parcialmente, o contato seco entre o pneu e o pavimento.
A TÉCNICA DA FRESAGEM FINA
A Fresagem Fina é uma técnica que consiste em desbastar mecanicamente a capa asfáltica através de movimento
rotatório contínuo. A superfície fresada é caracterizada por ranhuras homogêneas, de pequenas profundidades e com
espaçamento constante de 8 mm (figuras 1.a e 1.b).
Figura 1.a – Espaçamento entre ranhuras.
Figura 1.b – Textura homogênea e de pequena profundidade.
A operação é desenvolvida por uma fresadora de pavimentos equipada por um tambor com maior densidade de
ferramentas de corte e um sistema especial de controle automático de nivelamento. O tambor de fresagem fina (figura 2)
permite produzir uma superfície altamente texturizada e homogênea. No sistema de controle automático, a referência da
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superfície é copiada por 6 sensores ultra-sônicos de nivelamento e são integrados pelo sistema Multiplex (figura 3). Isso
permite remover poucos milímetros ou centímetros da superfície e contribui para uma transição perfeita entre as faixas
fresadas.
Figura 2 – Tambor de Fresagem Fina
Figura 3 – Sistema Multiplex
De modo geral, todos equipamentos de fresagem podem executar esse tipo de serviço, desde que disponham de controle
automático de nivelamento. Nesta circunstância basta trocar o cilindro fresador standard (espaçamento de 15 mm entre
as ferramentas de corte) por um cilindro de fresagem fina. Poucas horas de trabalho bastam para a efetuar a troca,
aumentando a flexibilidade do equipamento no que diz respeito à sua aplicação.
VANTAGENS DA TÉCNICA
A fresagem fina tem um campo de aplicação muito diversificado. A técnica pode ser empregada em vários tipos de
serviços para atender diferentes necessidades. No caso de ser usada para melhorar as condições de aderência do
pavimento, ressalta-se as seguintes vantagens:
-
A fresagem fina permite remover exatamente a porção da superfície que oferece baixa resistência a derrapagem,
É uma operação econômica, pois não há a necessidade da remoção e substituição da camada de rolamento gerando
grande economia de recursos e redução de custos;
A resistência à derrapagem pode ser restaurada em uma única operação;
A superfície fica totalmente nivelada após a fresagem fina. A água pode fluir livremente pelos canalículos criados
sob ação do tráfego inibindo a ocorrência de hidroplanagem e diminuindo o fenômeno de pulverização de água
conhecido como spray;
A operação é rápida, a rodovia pode ser aberta imediatamente ao tráfego;
A profundidade de fresagem pode ser ajustada de modo que pequenas irregularidades do perfil do pavimento sejam
corrigidas. A rodovia se torna mais confortável de ser trafegada;
RELAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
A área fresada cobriu toda extensão da descida da Serra das Araras, no segmento compreendido entre os km’s 218,2 e
227,4 - Pista Norte. Foram texturizados 9.200 m de pista com 9,20 metros de largura média e 8mm de espessura,
perfazendo um área total de 84.640 m2.
Por exigência do contratante, a intervenção no pavimento foi realizada tomando-se o cuidado de preservar a sinalização
horizontal. Isso foi possível graças ao emprego de uma fresadora de pequeno porte, também equipada com tambor de
fresagem fina, que foi responsável pelas operações de arremate.
Os equipamentos utilizados no empreendimento estão listados na tabela 1:
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EQUIPAMENTO
QUANT.
Fresadora de Pequeno Porte
1
Fresadora de Grande Porte
1
Vassoura Mecânica Auto Propelida
3
Caminhão Basculante – Capac. 12 ton
3
Caminhão Basculante – Capac. 7 ton
1
Caminhão Pipa – Capac. 8.000 L.
1
Caminhão Comboio de Lubrificação
1
Cavalo Mecânico e Prancha p/ Transporte de Máquina
1
Tabela 1 – Relação de equipamentos utilizados na obra de Fresagem Fina
O início dos serviços ocorreu na véspera da estação chuvosa, fazendo com que o prazo de execução da obra se tornasse
bastante exíguo. Foi necessário desenvolver um planejamento esmerado para conseguir otimizar os recursos disponíveis
e realizar o empreendimento dentro do prazo estabelecido. A pista foi liberada ao tráfego antes do início das chuvas e
essa medida contribuiu substancialmente para redução de acidentes no segmento em questão.
COEFICIENTE DE ATRITO
Na prática, todo revestimento apresenta valores suficientes de resistência à derrapagem enquanto seco e sem outro
elemento lubrificante sobre si. No entanto, foi instituído o Índice Internacional de Fricção – IFI (Internacional Friction
Index), como recomendação para medida de resistência a derrapagem a partir de uma metodologia que homologa
diferentes equipamentos de medição do atrito [5].
O IFI é um parâmetro de medida de resistência a derrapagem, conceito intimamente relacionado com segurança, pois
através dele é possível identificar superfícies com baixo coeficiente de atrito e com isso se pode estabelecer ações
preventivas para minimizar a ocorrência de acidentes por derrapagens.
A fricção nos pavimentos secos normalmente é alta. O problema reside em superfícies molhadas. Isso eqüivale dizer
que só na presença de um filme de água ou caso seja entornado acidentalmente algum outro líquido na superfície
lubrificando o contato pneu/pavimento, haverá problemas de insuficiência de atrito capaz de provocar acidentes. Por
esse motivo, considera-se para medição do IFI a condição mais desfavorável em que se encontra o pavimento, ou seja,
molhado.
De acordo com Orozco et al [6], o índice de fricção é determinado de forma indireta, medindo-se o coeficiente de atrito
entre o pavimento artificialmente molhado e a roda do equipamento de medição. O coeficiente de fricção depende da
velocidade, da quantidade de água sobre o pavimento e do tipo de revestimento. Assim, os ensaios para determinação
do coeficiente de atrito são feitos com o pavimento molhado e a medida da espessura da película de água é de vital
importância para determinação das condições de ensaio.
O atrito, ou fricção, ou a aderência entre pneu e pavimento, ou ainda a resistência à derrapagem, devem ser garantidas
segundo as condições operacionais da via, independente de ser no caso de frenagem ou no caso da permanência da
trajetória dos veículos em curvas horizontais. A avaliação do coeficiente de atrito na descida da Serra das Araras foi
realizada com o equipamento Grip Tester. O objetivo da medição foi quantificar a resistência a derrapagem oferecida
pelo revestimento asfáltico ao pneumático. Para efeito de monitoramento e comparação dos resultados obtidos, a
avaliação foi realizada antes e após a intervenção de fresagem fina sobre o pavimento.
DESCRIÇÃO DO GRIP TESTER
O Grip Tester é um equipamento usado para medir atrito sobre pavimentos, cujo ensaio e metodologia são reconhecidos
internacionalmente e aprovados pela “International Civil Aviation Organization - ICAO” (Organização de Aviação
Civil Internacional - OACI) e pela “Permanent International Association of Road Congresses - PIARC”, Associação
Internacional Permanente de Congressos Rodoviários - AIPCR.
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O Funcionamento do GripTester obedece o princípio da roda freada e arrasto fixo, com forças verticais e horizontais
sendo continuamente medidas e totalizadas a cada 10 metros. O equipamento é rebocado por um veículo equipado por
um depósito com capacidade de 400 litros de água e um dispositivo controlador da vazão desta. A água é
proporcionalmente espargida sob a roda teste para cada velocidade de levantamento, de modo a garantir uma película de
espessura igual a 0,25 mm.
A borracha do pneu da roda teste é padronizada segundo normas internacionais (ASTM) e a forças vertical e horizontal
são medidas continuamente por tensiômetros (“strain gages”). Os valores médios são calculados e exibidos na tela do
computador de bordo a cada dez metros do levantamento, juntamente com os valores médios da velocidade
desenvolvida pelo veículo rebocador do equipamento.
O Coeficiente de Atrito entre duas superfícies é determinado pela natureza de cada uma das superfícies em atrito e pela
força normal atuando no contato. A fórmula utilizada pelo GripTester para cálculo do Coeficiente de Atrito, no caso o
valor do Grip Number (GN) é:
GN = Fv/Fh
Onde:
GN
Fv
Fh
(Fórmula 1)
= Grip Number (Coeficiente de Atrito – Número Adimensional);
= Força Vertical (Kgf);
= Força Horizontal (Kgf).
Vale ressaltar que as forças vertical e horizontal são as atuantes no Grip Tester no momento da medida no campo.
CONCEITUAÇÃO DA ESCALA DE VALORES DE COEFICIENTE DE ATRITO
A literatura técnica brasileira não dispõe de normas para avaliação da resistência à derrapagem ou para o cálculo do
coeficiente de atrito oferecido pelos pavimentos rodoviários. Este trabalho, reportou-se à publicação do IPR/DNIT
"Pesquisa de Asfaltos Modificados por Polímeros" [7] de Junho de 1998, onde se propõe a seguinte tabela (tabela 2)
para avaliação das condições de Resistência à Derrapagem:
AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA
CLASSE DE RESIST. A DERRAPAGEM CA – COEF. DE ATRITO
1. Perigosa
< 0,24
2. Muito Lisa
0,24 - 0,30
3. Lisa
0,31 - 0,37
4. Insuficientemente Rugosa
0,38 - 0,44
5. Medianamente Rugosa
0,45 - 0,51
6. Rugosa
0,52 - 0,72
7. Muito Rugosa
> 0,72
Tabela 2 – Valores de referência para avaliação das condições de derrapagem
Tomando-se a tabela 2 como referência, foram realizadas as medidas do coeficiente de atrito ou o Grip Number. Assim,
adotou-se uma tabela para representar, por cores e conceitos, as sete faixas de valores medidos de Grip Number (GN)
ou coeficiente de atrito.
• Representação Esquemática:
Apresenta-se a seguir a representação esquemática dos valores medidos de GN (tabela 3), tomadas as médias
aritméticas a cada 100 m dos valores medidos a cada 10 m de extensão das faixas de tráfego 1 e 2 da rodovia. Também
são apresentados gráficos comparativos com as duas medidas executadas, antes e depois da fresagem fina. Essa
representação é uma ferramenta cujo objetivo é oferecer uma visão geral das condições de atrito externadas pelo
pavimento dos trechos avaliados.
A legenda a seguir relaciona cores a um valor médio de Coeficiente de Atrito expresso em Grip Number (GN) e a
conceitos de rugosidade das superfícies dos pavimentos.
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CORES
GN
GN < 0,24
0,24 ≤ GN ≤ 0,30
0,31 ≤ GN ≤ 0,37
0,38 ≤ GN ≤ 0,44
0,45 ≤ GN ≤ 0,51
0,52 ≤ GN ≤ 0,72
GN > 0,72
CONCEITOS
Perigosa
Muito Lisa
Lisa
Pouco Rugosa
Medianamente Rugosa
Rugosa
Muito Rugosa
Tabela 3 – Faixas de Valores de referência de GN e Conceituação
• Resultados Obtidos
A seguir apresenta-se os resultados obtidos pelo Grip Tester na determinação do coeficiente de atrito no trecho em
estudo:
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Figura 4 – Comparação dos valores de Coeficiente de Atrito antes e depois da Fresagem Fina – Faixa 1.
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Figura 5 – Comparação dos valores de Coeficiente de Atrito antes e depois da Fresagem Fina – Faixa 2.
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Figura 6 – Comparação gráfica dos valores do Coeficiente de Atrito antes e depois da Fresagem Fina nas faixas 1 e 2.
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Figura 7 – Vista geral do comboio de fresagem fina.
Figura 8 – Textura típica do pavimento após fresagem fina.
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• Análise dos Resultados:
O segmento avaliado apresentava antes da intervenção os mais diversos níveis de coeficientes de atrito medidos pelo
equipamento GripTester, principalmente para a faixa de tráfego pesado, identificada como faixa 2. Foram encontrados
valores caracterizando superfícies desde lisas, até rugosas, quando analisando os valores a cada 100 metros.
Verifica-se que existem vários segmentos que apresentavam Grip Number (GN) inferior a 0,45, classificada segundo a
publicação do IPR/DNIT [7], como uma superfície pouco rugosa, indicando portanto, a necessidade de restaurar a
aderência do pavimento.
Após a execução da fresagem fina é possível observar uma melhoria significativa na aderência do pavimento. Somente
em dois pontos da faixa 2 foram obtidos valores inferiores a 0,45: No km 226,7 e no km 226,2 com valores de GN=0,42
e GN=0,43 respectivamente. Esses valores inferiores não chegam a comprometer o desempenho neste segmento,
mesmo porque, devido à sinuosidade da rodovia em certos locais de medição, a velocidade do veículo rebocador foi
obrigada a ser reduzida podendo ter ocasionado pontos de medidas com filme d’água maior do que o recomendado para
a velocidade de 50 km/h.
Como forma de confirmação dos valores obtidos, foram executadas duas passadas do equipamento e calculadas as
médias aritméticas de cada ponto medido. As duas passadas foram feitas antes e depois da intervenção.
CONCLUSÕES
Conforme evidenciado pelos ensaios de campo, pode-se afirmar que a fresagem fina apresenta-se como uma alternativa
viável para restaurar as condições de aderência do pavimento. A técnica atendeu aos objetivos propostos: Reduziu o
número de acidentes por derrapagens, cumpriu o cronograma estabelecido pelo contratante e preservou a sinalização
horizontal. Isso representou economia para o gestor da rodovia e segurança para os usuários.
A textura produzida pela fresagem fina realça a presença de pequenas saliências na superfície do pavimento e por
conseqüência os níveis de atrito são majorados estabelecendo-se grandes pressões na interface pneu/pavimento.
Em altas velocidades, a película de água sobre o revestimento texturizado é eliminada com maior facilidade. Os canais
formados pelas ranhuras facilitam a expulsão da água.
A resistência à derrapagem é um assunto muito complexo e de grande importância na avaliação funcional do
pavimento. Portanto é necessário que se faça uma ampla avaliação dos fenômenos e necessidades envolvidas para
proposição de uma intervenção eficaz. Não existe necessariamente uma mesma solução para todos os casos. Cada obra
possui suas peculiaridades e cabe ao gestor da rodovia identificar a alternativa que produza os melhores resultados.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] HIGHWAY RESEARCH BOARD – HRB. National Cooperative Highway Research Program Synthesis of
Highway. Practice 14: Skid Resistance. Highway Research Board, National Academy of Sinces, 1972. Whashington,
DC, EUA.
[2] DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM - DNER. Manual de Reabilitação de
Pavimentos Asfálticos. DNER/IPR, 1998. Rio de Janeiro, Brasil.
[3] SOUZA, F. S. V. et al. Avaliação da Resistência à Derrapagem em Pavimentos Rodoviários. In: 27a Reunião
Anual de Pavimentação, 1993. São Paulo, Brasil. ANAIS.
[4] RECASENS, R. M. Pavimentos de Baja Sonoridad. Universidade Politécnica de Cataluña, 2003. Barcelona,
Espanha.
[5] MERY, J. P. Pêndulo Britânico y Resistência al Deslizamiento em Pavimentos. Revista BIT, Novembro de 2003.
Santiago do Chile, Chile.
[6] OROZCO, J. M. et al. Sistema de Evaluación de Pavimentos. Versión 2. Publicatión Técnico no 245. Instituto
Mexicano del Transporte, 2002. Cidade do México, México.
[7] INSTITUTO DE PESQUISA RODOVIÁRIA – IPR. Pesquisa de Asfaltos Modificados por Polímeros. Relatório
Final, Tomo II, p. 245. 1998. Rio de Janeiro, Brasil.
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