FACULDADE INTEGRADA METROPOLITANA DE C AMPINAS (METROCAMP)
Tiago Soares ROCHA Vitor Nicolau Leardine FUENTES
PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
CAMPINAS 2013
Tiago Soares ROCHA Vitor Nicolau Leardine FUENTES
PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS:
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Faculdade
Integrada
Metropolitana
de
Campinas para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Esp. Osmar Ap. Raphael
CAMPINAS 2013
Rocha, Tiago Soares; Fuentes, Vitor Nicolau Leardine Patologias em Pavimentos Flexíveis / Tiago Soares Rocha; Vitor Nicolau Leardine Fuentes. Campinas, 2013. 70 p. Orientador: Prof. Osmar Ap. Raphael Co-Orientadora: Profa. M.Sc. Marilene Mariottoni Monografia – Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas Bibliografia: f. 67 - 68 1. Pavimentos flexíveis. 2. Manutenção. 3. Restauração I. PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS II. Rocha, Tiago Soares. III. Fuentes, Vitor Nicolau Leardine.
Tiago Soares ROCHA Vitor Nicolau Leardine FUENTES
PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Faculdade
Integrada
Metropolitana
de
Campinas para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 09 / 08 / 2013 BANCA EXAMINADORA ________________________________________________________ Prof. Esp. Osmar Ap. Raphael Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas _________________________________________________________ Profa. M.Sc. Marilene Mariottoni Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas __________________________________________________________ Profa. Esp. Rosângela Castanheira Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas
Dedicamos
este
trabalho
a
todos
os
pesquisadores e órgãos empenhados na melhoria
de
nossa
malha
proporcionando
parâmetros
imprescindíveis
para
o
rodoviária, e
técnicas
desenvolvimento
nacional no âmbito humano e financeiro.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos a Deus pela vida, e por nos dar forças para concluir este trabalho. As nossas Famílias, por todo amor incondicional, inspiração e educação por toda a vida. A Marilene Mariottoni, Professora e Coordenadora do Curso de Engenharia Civil, por todo apoio, disposição e paciência ao longo de nossos estudos e trabalho de conclusão do curso na METROCAMP. Ao Professor Osmar Ap. Raphael, nosso Orientador e grande especialista no assunto, que acolheu a causa com conselhos e correções imprescindíveis ao desenvolvimento de nosso TCC. Aos Engenheiros Marcelo Sevilla, Fábio Luqueta e Osamu Takeshita, nossos grandes mestres na área de pavimentação, que iniciaram nossos conhecimentos e inspiraram o tema enquanto ainda trabalhava na Galvani Engenharia. (Tiago Rocha) A todos que ajudaram direta e indiretamente nossa formação: amigos, parentes e conhecidos, sempre com conselhos, conversas e momentos de descontração.
“Sabemos como é a vida: num dia dá tudo certo e no outro as coisas já não são tão perfeitas assim. Altos e baixos fazem parte da construção do nosso caráter. Afinal, cada momento, cada situação, que enfrentamos em nossas
trajetórias
é
um
desafio,
uma
oportunidade única de aprender, de se tornar uma pessoa melhor. Só depende de nós, das nossas escolhas... Não sei se estou perto ou longe demais, se peguei o rumo certo ou errado. Sei apenas que sigo em frente, vivendo dias iguais de forma diferente. Já não caminho mais sozinho, levo comigo cada recordação, cada vivência, cada lição. E, mesmo que tudo não ande da forma que eu gostaria, saber que já não sou o mesmo de ontem me faz perceber que valeu a pena. Procure ser uma pessoa de valor, em vez de procurar ser uma pessoa de sucesso. O sucesso é só consequência. .
”
Albert Einstein
RESUMO A maior parte da malha rodoviária nacional é formada por pavimento flexível, popularmente conhecido como asfalto. Portanto, a maioria das patologias apresentadas em pavimentos pertencem ao grupo dos pavimentos flexíveis. Este trabalho apresenta as principais formas de avaliação de pavimentos, focando em correções para as patologias encontradas, formas de execução, projetos e sistema de drenagem. Torna-se assim uma boa ferramenta para o conhecimento, fiscalização e correção de patologias em obras com pavimentação flexível.
Palavras-chave: Pavimentação. Pavimento Flexível. Patologias.
ABSTRACT
The majority of national road network is formed of flexible pavement, commonly known as asphalt. Therefore, most of pathologies presented in pavements belong to the group of flexible pavements. This paper presents the main ways of evaluating pavements, focusing on corrections for the conditions encountered, forms of execution, projects and drainage system. Thus becomes a good tool for knowledge, monitoring and correction of the pathologies in works with flexible pavement.
Keywords:
act of paving. flexible pavements. Pathologies.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Camadas no pavimento romano ................................................................ 21 Figura 2: Pavimento típico romano ............................................................................ 21 Figura 3: Sistema de Estradas do Império Inca......................................................... 22 Figura 4: Estrada do Mar (ou Caminho do Mar) ........................................................ 25 Figura 5: Estrada Real (Caminho do Ouro) ............................................................... 26 Figura 6: Camadas do pavimento flexível ................................................................. 29 Figura 7: outras etapas............................................................................................................. 31 Figura 8: Gráfico de Conceito de serventia-desempenho ......................................... 32 Figura 9: Avaliação por trechos ................................................................................. 34 Figura 10: Afundamento de trilha de roda - deformação plástica: ............................. 39 Figura 11: Árvores de decisão – deformação permanente trilhas de roda ................ 40 Figura 12: Árvores de decisão: corrugação ............................................................... 41 Figura 13: Exemplo de exsudação ............................................................................ 42 Figura 14: Árvores de decisão: exsudação ............................................................... 42 Figura 15: Desgaste de pavimento............................................................................ 43 Figura 16: Árvores de decisão: agregados polidos ................................................... 43 Figura 17: Panela /Buraco ......................................................................................... 44 Figura 18: Árvores de decisão: panelas .................................................................... 45 Figura 19: Exemplo de trincas ................................................................................... 46 Figura 20: Árvores de decisão: trincas por fadiga do revestimento ........................... 47 Figura 21: Trincas do tipo Bloco ................................................................................ 48 Figura 22: Árvores de decisão – trincas em blocos ................................................... 48 Figura 23: Trincas transversais ................................................................................. 49 Figura 24: Árvores de decisão – trincas longitudinais ............................................... 50 Figura 25: Trinca de bordo ........................................................................................ 50 Figura 26: Árvores de decisão – trincas laterais........................................................ 51 Figura 27: exemplo de remendo................................................................................ 51 Figura 28: Pintura de Pavimentos ............................................................................. 54 Figura 29: Procedimentos para execução de um remendo permanente ................... 57 Figura 30: Microrevestimento .................................................................................... 59
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Pesquisa CNT de Rodovias 2012 ............................................................. 16 Tabela 2: Condição do pavimento em função do IGG .............................................. 33
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHO - American Association of State Highway Officials AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials CNT – Confederação Nacional do Transporte DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes FWD - Falling Weight Deflectometer GEIPOT - Grupo Executivo de Integração da Política de Transportes IGG – Índice de Gravidade Global V.D.M. - Volume Médio Diário Anual do tráfego -
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 16 1.1 JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 18 2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 19 2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 19 2.2 OBJETIVO ESPECíFICO ............ ............. ............. ............. ............. ............. ... 19 3 METODOLOGIA DO TRABALHO ............. .............. ............. ............. ............ ........ 19 4 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO ....................................................................... 20 4.1 HISTÓRICO DA P AVIMENTAÇÃO NO BRASIL ............. ............. ............. ..... 24 5 PAVIMENTOS............ ............. ............. ............. ............. ............. ............. ............. . 28 5.1 DEFINIÇÃO ..................................................................................................... 28 5.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS .............. ............. ............. ............. ..... 28 5.3 CAMADAS DOS PAVIMENTOS ............ ............. ............. ............. ............. ..... 29 5.4 A DEGRADAÇÃO DOS PAVIMENTOS E A NECESSIDADE DE UM SISTEMA DE GERÊNCIA ..................................................................................... 30 5.5 SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTOS ................... ............. ............. ... 30 5.5.1 Avaliação da Condição dos Pavimentos ................................................... 31 ............................................................................ 32
5.5.1.2 Avaliação Objetiva .............................................................................. 33 ................................................. 34 l ............................................ 35 .................. 35
6 PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS ..................................................... 38 6.1 DEFORMAÇÕES DE SUPERFÍCIE ............. ............. ............. .............. ........... 39 6.1.1 Afundamento ............................................................................................. 39 6.1.2 Corrugação (O) ......................................................................................... 40
6.2 DEFEITOS DE SUPERFÍCIE .......................................................................... 41 6.2.1 Exsudação (EX) ........................................................................................ 41 6.2.2 Desgaste (D) e Polimento ......................................................................... 42
6.3 PANELA (P) .................................................................................................... 44 6.4 ESCORREGAMENTOS (E) ............. ............. ............. ............. ............. ............ 45
6.5 FENDA ............................................................................................................ 45 6.5.1 Fissura (Fi) ................................................................................................ 45 6.5.2 Trinca ........................................................................................................ 46
6.6 REMENDO (R) ................................................................................................ 51 6.6.1 Remendo Profundo (RP) ........................................................................... 52 6.6.2 Remendo Superficial (RS) ......................................................................... 52
6.7 OUTRAS PATOLOGIAS ............. ............. ............. ............. ............. ............. ... 52 6.7.1 Bombeamentos de finos ............................................................................ 52 6.7.2 Escamação ............................................................................................... 52 6.7.3 Solapamento ............................................................................................. 53
6.7.4 Descolamento ............................................................................................. 53 6.7.5 Depressão ................................................................................................. 53 6.7.6 Desgaste da lama asfáltica ....................................................................... 53 6.7.7 Inchamento ............................................................................................... 53
6.8 PATOLOGIA NÃO CLASSIFICADA – PINTURA DE PAVIMENTOS............. 54 7 MÉTODOS E APLICAÇÃO DE MANUTENÇÃO E REABILITAÇÃO ... ............. ... 55 7.1MÉTODOS DE MANUTENÇÃO .............. ............. ............. ............. ............. ..... 55 7.1.1 Remendo................................................................................................... 55 7.1.2 Selagem de trincas.................................................................................... 58 7.1.3 Capas Selantes ou Reparo Superficial...................................................... 58 7.1.4 Lama Asfáltica ........................................................................................... 58 7.1.5 Micro Revestimento ................................................................................... 58
7.2 MÉTODOS E REABILITAÇÃO ....................................................................... 59 7.2.1 Fresagem .................................................................................................. 59 7.2.2 Reciclagem ............................................................................................... 60 7.2.3 Recapeamento estrutural .......................................................................... 61 7.2.4 Reconstrução ............................................................................................ 61
8 CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES ............ ............. ............. ............. ............. ..... 62 8.1 - PROJETO – A ETAPA FUNDAMENTAL PARA A SAÚDE DO PAVIMENTO ......................................................................................................... 62 8.2 DRENAGEM .................................................................................................... 64 9 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 66 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............. .............. ............. ............. ............ ........ 67
- ............................................. 69
ANEXO B - Quadro resumo dos defeitos: Codificação e Classificação (Norma DNIT 005/2003 TER) .............. ............. ............. ............. ............. ............. ... 70
16
1
INTRODUÇÃO
O Brasil é um país muito dependente de rodovias para seu transporte em geral. Segundo dados da Confederação Nacional do Transporte (CNT), de agosto de 2012, 61,1% do transporte de cargas realizado no Brasil é rodoviário. O modal ferroviário responde por 20,7%, o aquaviário por 13,6%, o dutoviário por 4,2% e o aéreo por 0,4%. Destes 61%, a maior parte corresponde a pavimentos flexíveis, que é o tipo mais executado e difundido no país. De acordo com a pesquisa da CNT publicada em 2012, que analisou 95.707km de estradas, abrangendo toda malha rodoviária pública pavimentada (federais e estaduais: 80.315km) e rodovias concedidas (15.392km). Dentre as características pesquisadas estão a geometria da via, pavimento e sinalização. A tabela 1 mostra os principais resultados obtidos na citada pesquisa.
Tabela 1: Pesquisa CNT de Rodovias 2012 Extensão total Indicações da pesquisa km Pavimento
em
estado
51.726
Pavimento em estado deficiente
43.981
satisfatório (ótimo e bom)
(regular, ruim e péssimo) Sinalização satisfatória (ótimo e bom) Sinalização
com
problemas
(regular, ruim e péssimo) Placas totalmente cobertas pelo mato Extensão com acostamento Predominância de pista simples
% 54,0
46,0
32.297
33,7
63.410
66,3
20.279
21,2
58.013
60,6
84.351
88,1
de mão dupla
Fonte: Confederação Nacional do Transporte (CNT).
Um dado que chama a atenção é o fato de 46% das rodovias apresentarem algum tipo de problema, que irá impacta em diversas áreas, como:
17
no custo operacional dos veículos (manutenção e gastos com combustíveis, lubrificantes, freios e pneus), que, segundo as condições atuais, é aumentado em 23%;
no aumento do custo de transporte em decorrência da má conservação das
rodovias, diminuindo a competitividade dos produtos nacionais; no aumento do consumo de combustíveis, contribuindo para uma maior emissão de poluentes. Uma rodovia em bom estado de conservação pode resultar em até 5% de economia no consumo de combustível, em relação a uma com estado de conservação inadequado.
Se os pavimentos de todas as rodovias estivessem na classificação bom ou ótimo em 2012, seria possível uma economia de 616 milhões de litros de óleo diesel, ou seja, R$ 1,29 bilhão, e uma redução da emissão de 1,6 megatonelada de CO2, principal gás causador do efeito estufa. Mais de 28 mil pessoas sofreram lesões graves em acidentes rodoviários em 2011, outras 8,5 mil foram vítimas fatais. O custo com acidentes em rodovias federais foi de R$ 15,7 bilhões em 2011. Desses, R$ 4,4 bilhões são referente a acidentes com vítimas fatais, segundo pesquisa da CNT. Os pavimentos apresentam um desgaste natural devido aos esforços submetidos e às intempéries. Um projeto bem elaborado, com execução correta e devida manutenção pariódica, permite o aproveitamento ideal do pavimento. Este TCC propõe um sistema de gerenciamento que abrange a avaliação das condições dos pavimentos, identificação dos tipos de patologias e as correções que devem ser tomadas de acordo com as severidades, auxiliando de forma prática a solução para os problemas apresentados.
18
1.1 JUSTIFICATIVA É necessário o investimento no modal de transporte rodoviário, não apenas por ser o mais utilizado, mas por exigir menor investimento quando comparado aos demais. Os custos com os reparos dos pavimentos é exponencialmente maior , quando se intervém somente quando o estado já se encontra-se crítico (BALBO, 2007). Infelizmente essa é a condição de muitas rodovias, sobretudo públicas, administradas pelo estado, já que as que estão sob concessão estão em bom estado, no geral (86,7% das rodovias foram classificadas como ótimas ou boas na pesquisa da CNT de 2012). As vias públicas administradas pelas Prefeituras Municipais, apresentam problemas de patologias, principalmente em bairros residenciais e zonas periféricas, o que afeta uma grande parcela da população causando, além do desconforto, riscos de acidentes, perda de produtividade e prejuízo financeiro.
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2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL
Estudar as patologias em pavimentos flexíveis, através de literaturas e pesquisas de campo, de forma a propiciar maior conhecimento sobre um tema amplo, complexo e imprescindível à infraestrutura nacional. 2.2 OBJETIVO ESPECíFICO Este trabalho tem por objetivo específico instruir o estudante a identificar corretamente as diversas patologias ocorrentes em pavimentos flexíveis, bem como a maneira de como tratá-las adequadamente.
3 METODOLOGIA DO TRABALHO Este trabalho visa orientar, através de informações obtidas em livros, apostilas, publicações, artigos técnicos, estudos e situações reais de patologias observadas e vivenciadas em cidades e estradas por profissionais no desempenho de suas atividades, exemplificando a técnica utilizada como forma de obter melhor aproveitamento dos pavimentos flexíveis existentes, possibilitando assim, a realização de um Manual de Consulta.
20
4 HISTÓRICO D A PAVIMENTAÇÃO A história da pavimentação está intimamente ligada à história da humanidade, passando pelo povoamento dos continentes, conquistas territoriais, intercâmbio comercial, cultural e religioso, urbanização e desenvolvimento. Arqueólogos relatam a existência de estradas desde o antigo Egito, na construção das pirâmides. Na região geográfica histórica do Oriente Médio, há registro da chamada Estrada Real (500 a.C.), que era servida de postos de correio, pousadas e até pedágio, tendo mais de 2.000km de extensão. Embora seja reconhecida a existência remota de sistemas de estradas em diversas partes do globo, construídas para fins religiosos e comerciais, foi atribuída aos romanos a arte maior do planejamento e construção viária. A mais extensa das estradas contínuas corria da Muralha de Antonino, na Escócia, a Jerusalém, cobrindo aproximadamente 5.000km (Balbo, 2007). As vias romanas eram compostas por um sistema de camadas, que lembra os padrões atuais. Segundo Balbo (2007) o processo construtivo era constituído por:
o terreno era escavado até ser encontrado um material consistente. Em locais de solos menos resistentes, utilizava-se a técnica de cravação de estacas de madeira. Os serviços de nivelamento e compactação eram manuais, com ferramentas rudimentares. Havia uma grande preocupação com aterros e drenagem;
a fundação (stratumen) era composta por duas ou três camadas de pedras
grandes e planas assentadas com uma argamassa de cal; a sub-base (rudus) era composta por cascalhos e ladrilhos provenientes de restos de construção e pedaços de ferro, aglomerados por uma argamassa contendo cal, areia, argila e pozolana;
a base (nucleus) era composta de cascalhos e a mesma argamassa anterior, para proporcionar impermeabilização ao pavimento;
o revestimento (summa crusta) era composto de rochas básicas (calcário por exemplo), recortadas e justapostas. Em grandes vias consulares utilizava-se saibro no revestimento e aglomerados com argamassa de cal (glarea stratae).
21
Figura 1: Camadas no pavimento romano
Fonte: http://www.pavementinteractive.org Figura 2: Pavimento típico romano
Fonte: http://www.skyscrapercity.com
Na américa Latina, merecem destaques as estradas construídas pelos incas, habitantes da região ocupada pelo Equador, Peru, norte do Chile, oeste da Bolívia e noroeste da Argentina. A avançada civilização inca construiu um sistema de estradas que abrangia terras da Colômbia até o Chile e a Argentina, cobrindo a região árida do litoral, florestas, até grandes altitudes da Cordilheira dos Andes.
22 Figura 3: Sistema de Estradas do Império Inca
Fonte: http://commons.wikimedia.org
A partir da queda do Império Romano, em 476 d.C., e durante os séculos seguintes, as novas nações européias fundadas perderam de vista a construção e a conservação das estradas. A França foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do transporte no comércio, dando importância à velocidade de viagem. O Engenheiro Pier-Maria J. Trésauguet inovou as técnicas até então conhecidas, propondo o seguinte método (BALBO, 2007): f -
camadas su - deveriam ser utilizadas pe
23
Anos depois, em 1820, o Engenheiro John Loudon Mac-Adam, escocês, baseado em suas experiências na construção e manutenção de estradas, publicou suas notas técnicas, que divergiam de seu colega francês. Seus argumentos eram (BALBO, 2007):
l;
p necessitaria de confinamento;
as pedras deveriam apresentar diâmetro uniforme, com valor máximo de 40mm (forma cúbica) e 50mm (forma esférica), obrigando a haver um sério controle de qualidade, além do peneiramento para a remoção de detritos e materiais terrosos;
Criou-se pela primeira vez, a especificação para o atualmente conhecido macadame hidráulico. As idéias de Mac-Adam foram amplamente contrariadas pelo Engenheiro Thomas Telford, inglês, que
(BALBO, 2007). Com a expansão da utilização do Cimento Portland nas
de vias (BALBO, 2007). Em meados de 1800 o revestimento betuminoso do tipo sheet asphalt passou a ser utilizado, sendo o primeiro em Paris, em 1858 (PAVEMENT INTERACTIVE, 2012). pesquisas que permitiram definir algumas das principais
solo, foi estabelecido (BALBO, 2007).
24
, -
solos e agregados com o uso Em 1953, o E o.
seu criador. A medida da deflexão passou então asfálticos.
Em 1958, iniciou-se a construção e o monitoramento de uma pista experimental da American Association of State Highway Officials (AASHO), que trouxe
quantificar a condição de ruptura de pavimento.
uma diversidade houve grande impulso,
mais desenvolvidos, d pavimentos, que deram ensejo ao desenv
Na década de 1990, diversas pesquisas complementares desenvolvidas em climas temperados e na Ásia, utilizando tecnologias veiculares modernas, comparadas àquelas de trinta anos antes, permitiram o estabelecimento de diversos (BALBO, 2007).
4.1 HISTÓRICO DA PAVIMENTAÇÃO NO BRASIL No Brasil, uma das primeiras estradas que se tem registro é o Caminho aberto para a ligação de São Vicente ao Planalto Piratininga, na época do terceiro Governador Geral, Mem de Sá. Posteriormente, em 1661, o Governo da Capitania de São
25
Vicente recuperou esse caminho, construindo o que foi denominada Estrada do Mar (ou Caminho do Mar), permitindo o tráfego de veículos (BALBO, 2007). Figura 4: Estrada do Mar (ou Caminho do Mar)
Fonte: www.sempretops.com
A Estrada Real, ou Caminho do Ouro teve sua srcem por uma trilha aberta pelos índios goianás, anteriormente à chegada dos portugueses, tendo dois caminhos: o velho, ligando Ouro Preto(MG) a Paraty(RJ), e o mais novo, que segue do Rio de Janeiro a Diamantina (MG). Calçado para transportar o ouro das minas no século XVIII, melhorado para transportar o café no século XIX, o caminho foi abandonado e esquecido no século XX. Já no século XXI, o Caminho do Ouro está sendo reestruturado de modo a viabilizar a utilização turística dessa importante via da história do Brasil (BALBO, 2007).
26 Figura 5: Estrada Real (Caminho do Ouro)
Fonte: http://vivian-geohis.blogspot.com.br
Inaugurada por D. Pedro II em 1860, e Idealizada pelo comendador Mariano Procópio, a Estrada de Rodagem União e Indústria, ligando Petrópolis (RJ) a Juiz de Fora (MG), foi a primeira estrada brasileira a usar macadame como base/revestimento. Até então era usual o calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal. Durante o Império (1822-1889) foram poucos os desenvolvimentos nos transportes do Brasil, principalmente o rodoviário. Em 1896, veio da Europa para o Brasil o primeiro veículo de carga. Em 1903, foram licenciados os primeiros carros particulares e em 1906 foi criado o Ministério da Viação e Obras Públicas. Em 1909, o automóvel Ford modelo T foi lançado nos Estados Unidos por Henry Ford, sendo a Ford Motor Company instalada no Brasil em 1919. Em 1916 foi realizado o 1 o. Congresso Nacional de Estradas de Rodagem, no Rio de Janeiro. Em 1928, foi inaugurada pelo Presidente Washington Luiz a Rodovia Rio-São Paulo, com 506km de extensão, passando em 1949 a ser chamada de Presidente Dutra. Destaca-se em 1937 a criação, pelo Presidente Getúlio Vargas, do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER).
27
Na década de 1940, observou-se um avanço de pavimentação fruto da tecnologia desenvolvida durante a 2a. Guerra Mundial. O ano de 1950 foi destacado como o início da execução de pavimentos em escala industrial e da organização de grandes firmas construtoras. Em 1956, a indústria automobilística foi implantada no país. O governo Juscelino Kubitschek (1956-1961) impulsionou o rodoviarismo, aumentando sobremaneira a área pavimentada no país. Em 1985, o Brasil contava com aproximadamente 110.000km de rodovias pavimentadas, saltando em 1993 para aproximadamente 133.000km, segundo dados do extinto Grupo Executivo de Integração da Política de Transportes (GEIPOT). Números de 2005 apontam 1.400.000km de rodovias não-pavimentadas (federais, estaduais) e 23.000km municipais. Esse percentual (cerca de 10% de vias pavimentadas) contrasta com um percentual nos Estados Unidos e Europa de mais de 50%, e de uma média na América do Sul superior a 20%. Para ilustrar o atraso do país em relação aos investimentos na área de infraestrutura, principalmente na pavimentação, em 1998, o consumo de asfalto por ano nos Estados Unidos era de 27 milhões de toneladas. À mesma época, no Brasil, esse consumo era cerca de 2 milhões de toneladas por ano, sendo em 2004, de 1,3 milhão. Levando-se em consideração que os dois países têm áreas semelhantes, de 9,8 e 8,5 milhões de km2, respectivamente, fica clara a condição precária de desenvolvimento do país neste aspecto. O programa de concessões no país iniciou-se em 1996 e essas vêm apresentando qualidade superior quando comparadas às vias não-concessionadas, numa clara indicação de que há tecnologia no país para produção de vias duráveis e de grande conforto ao rolamento (BALBO, 2007).
28
5 PAVIMENTOS 5.1 DEFINIÇÃO
De acordo com Bernucci (2006): Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança.
São estruturas complexas que envolvem diversas variáveis, como:
cargas de tráfego
ações das intempéries
técnicas construtivas manutenção e reabilitação
qualidade dos materiais
5.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS Os pavimentos são divididos basicamente em dois grupos básicos:
rígidos
flexíveis
Por rígidos entende-se pavimentos construídos utilizando cimento Portland, e os flexíveis, revestimento asfáltico. Segundo Balbo (2007), há uma divergência quanto à classificação no meio -se às respostas
estruturais do pavimento individualmente e principalmente, como um todo. O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), traz a definição em seu Manual de Pavimentação (2006):
Flexível: aquele em que todas as sofrem deformações elásticas significativas sobcamadas o carregamento aplicado e, portanto, a carga se distribui em parcelas aproximadamente equivalentes entre as camadas. Exemplo típico: pavimento constituído por uma base de brita (brita graduada, macadame) ou por uma base de solo pedregulhoso, revestida por uma camada asfáltica.
29
- -
exemplo, por uma camada de solo cimento, revestida por uma camada asfáltica. Rígido: aquele em que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todasExemplo as tensões provenientes do carregamento aplicado. típico: pavimento constituído por lajes de concreto de cimento Portland.
5.3 CAMADAS DOS PAVIMENTOS Os pavimentos flexíveis dividem-se em camadas sobrepostas por materiais diferentes ou não, que recebem e transmitem os esforços de e para as camadas inferiores. Devem atender às necessidades estruturais e operacionais geradas pelo tráfego de veículos, sendo economicamente viáveis e atingir a vida útil definida em projeto. São divididas e dispostas de acordo com a Figura 6. Figura 6: Camadas do pavimento flexível
Fonte: Almeida (2011)
O revestimento
camadas inferiores distribuindo-as, além de permitir a drenagem da água que se infiltra (por meio de drenos) e resistir às deformações. A sub-base tem função semelhante à base e a complementa, permitindo uma economia de material da camada superior. As camadas da estrutura repousam sobre o subleito, que é a plataforma da estrada terminada após a conclusão dos serviços de terraplenagem.
30
5.4 A DEGRADAÇÃO DOS PAVIMENTOS E A NECESSIDADE DE UM SISTEMA DE GERÊNCIA Os materiais de construção, no decorrer de sua vida de serviço, apresentam processos de danificação e deterioração (degradação) inevitáveis que paulatinamente, implicam a alteração de suas propriedades ou cargas seja, de aquelas quenaturezas governam seu comportamentomecânicas, sob ações de diversas (BALBO, 2007).
Dess segundo Fernandes Jr. et al., (1999):
s
s ura e de teor de umidade (chuvas).
-se através de diversas patologias. Sua detecção, nos
estágios iniciais, é de fundamental importância para que os problemas não se tornem críticos e irreversíveis. Observa-se nas Prefeituras Muni problemas apenas momentaneamente, sendo uma fonte de aborrecimentos à população. O mais correto seria o estabelecimento de um sistema de gerência que possui uma sequência contínua de avaliação do estado dos pavimentos e a organização das atividades de manutenção e reabilitação, de acordo com as prioridades e custos das obras.
5.5 SISTEMA DE GERÊNCIA DE PAVIMENTOS pavimentos consiste na - -
31
- - (Fernandes Jr. et. al., 1999).
Figura 7: etapas
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
5.5.1 Avaliação da Condição dos Pavimentos Pode-se subdividir a av tipos:
a ;
a ;
a ;
a ; av .
32
5.5.1.1 As avaliações subjetivas fornecem o estado de lizando o conceito de serventia que, segundo a norma DNIT 009/2003 PRO é:
O desempenho de um pavimento é a capacidade de servir satisfatoriamente ao tráfego, durante um dado período, sendo demonstrado no gráfico da Figura 8, pela relação entre a variação da serventia pelo tempo ou tráfego (Fernandes Jr. et. al. 1999). Figura 8: Gráfico de Conceito de serventia-desempenho
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
A metodologia foi desenvolvida na experiência da American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), para a determinação do Valor de Serventia Atual (V.S.A.), que afere subjetivamente as qualidades de suavidade e conforto do rolamento proporcionado pelo pavimento existente (DNIT). A avaliação é calculada pela média de notas atribuídas por uma equipe de pelo menos cinco avaliadores, que percorrem analisando o segmento rodoviário a uma velocidade próxima e inferior à máxima. O comprimento máximo percorrido e avaliado em uma única direção é de 2km. O valor do V.S.A. é calculado para cada trecho de acordo com a média das notas de todos os avaliadores pela fórmula: V.S.A. = Σ/n.
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onde, V.S.A. é o valor de Serventia Atual; x – valores de Serventia Atual individuais atribuídos por cada membro do grupo; n – número de membros do grupo de avaliação. O ANEXO A, traz a ficha modelo utilizada pelo DNIT. 5.5.1.2 Avaliação Objetiva O objetivo básico da norma DNIT 006/2003-PRO é apresentar a sistemática de cálculo de um índice combinado de falhas, o Índice de Gravidade Global, que foi y ro Armando Martins Pereira para as
condições dos pavimentos brasileiros. O cálculo do IGG inclui também a medida das profundidades dos afundamentos nas trilhas de roda, avaliadas a partir das medidas das flechas com treliça de base igual a 1,20m, além de todas as ocorrências da tabela constante no anexo B – Codificação e Classificação dos defeitos. O IGG permite classificar o estado geral de um determinado trecho de um pavimento, em função da incidência de defeitos de superfície, sendo um indicador muito útil para a tomada de decisões em intervenções, como observa-se na Tabela 2. Tabela 2: Condição do pavimento em função do IGG CONCEITO
LIMITES
Ótimo
0 < IGG = 20
Bom
20 < IGG = 40
Regular
40 < IGG = 80
Ruim
80 < IGG = 160
Péssimo
IGG > 160
Fonte: Manual Restauração de Pavimentos Asfálticos DNIT
Nesse método são implantadas estações de ensaio a cada 20 metros, alternando de direita para esquerda, no caso de pista simples. No caso de pista dupla, geralmente toma-se a externa por ser a mais crítica. A superfície de avaliação corresponde a 3m
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antes e 3m após a estaca demarcada, totalizando 21m² (6,0 x 3,5m), conforme a Figura 9. Figura 9: Avaliação por trechos
Fonte: Almeida (2011)
Em cada estação de ensaio o técnico deverá anotar, na ficha de campo, a presença de cada um dos tipos de falha. Com a régua padrão, deverá medir a flecha (em mm) nas trilhas de roda interna e externa. Os dados coletados são processados posteriormente, sendo inicialmente separados por características homogêneas (estrutura, materiais constituintes de camadas e espessuras, tráfego, clima). Em seguida, são determinadas as frequências absolutas e relativas das falhas anotadas, bem como a média aritmética e a variância das flechas nas trilhas de roda. Para os eventos detectados é atribuído um peso ou fator de ponderação em relação à serventia. Por exemplo: trincas de classe 1 tem um peso menor (0,2), comparadas a panelas (1,0) na serventia do pavimento. O produto da frequência relativa de cada defeito (e também da média e variância das flechas) pelo seu fator de ponderação, resulta no Índice de Gravidade Individual (IGI). A Somatória de todos IGI, representa, finalmente, o valor do IGG a ser atribuído ao segmento homogêneo (DNIT). 5.5.1.3 é a determinação da capacidade do pavimento em manter-se
íntegro. Consiste na análise de medidas de deslocamentos verticais recuperáveis da superfície do pavimento, quando submetido a determinado carregamento. Pode ser realizada por meio de:
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Weight Deflectometer (FWD) O levantamento da condição estrutural do pavimento fornece informações valiosas ao projetista, quanto a sua adequação estrutural permitindo a escolha e o dimensionamento da alternativa de restauração mais adequada. 5.5.1.4 A irregularidade longitudinal de um pavimento é o conjunto dos desvios do pavimento em relação a um plano de referência. Tais desvios afetam a qualidade do rolamento, bem como a ação das cargas sobre a via. É a grandeza que melhor se relaciona com o custo operacional dos veículos, com o conforto, a segurança etc. Pode srcinar-se no processo de construção, ou após este, como resultado das ações do tráfego e clima. Pode ser quantificada por sistemas de medidas diretas no perfil como o Método de Nível e Mira, por exemplo. Pode ser do tipo indireto, em que os dados são processados posteriormente, obtendo-se valores como amplitude de onda, coeficiente de regularidade e afins, através de equipamentos como o perfilômetros AASHTO. ondas sonoras
ou raio laser, como o perfilômetro laser TRRL e o perfilômetro acústico da Universidade FELT.
reação da suspensão do veículo às irregularidades existentes. 5.5.1.5 A principal propriedade do pavimento no que diz respeito à segurança, independente do fatores relacionados com as condições em planta, perfil e seção transversal da rodovia, é sua capacidade de proporcionar adequada aderência e atrito entre a sua superfície e os pneus dos veículos (DNIT). Trechos com baixos valores de aderência e/ou acidentes devem ser indentificados e posteriormente analisados mais minuciosamente a fim de se tomar soluções corretivas.
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Atualmente, existem dois métodos adotados pelo DNIT, que são simples e econômicos:
Método da Mancha de Areia;
Método de Pendulo Britânico.
O Método da Mancha de Areia avalia a macrotextura e caracteriza a superfície do pavimento quanto à sua capacidade de drenar água confinada entre o pneu e o pavimento, bem como a densidade, ou seja, a distância média entre os grânulos individuais de agregrados aflorados na superfície do pavimento. O ensaio consiste em preencher os vazios da textura superficial do pavimento, com um volume conhecido de areia padrão, espalhando-a com movimentos circulares de modo que o diâmetro final da mancha seja função da altura média e consequentemente do volume consumido. O equipamento consiste em um recipiente contendo areia com granulometria padrão, um dispositivo próprio para espalhamento da areia e uma régua graduada para relacionar o diâmetro da mancha, com o volume e a macro-textura do pavimento. O resultado é expresso em altura de areia (HS) em milímetro. O pêndulo britânico determina, por uma medida escalar, o grau de escorregamento presente na superfície do pavimento. O equipamento consiste numa placa de borracha que simula o pneu de um veículo montado no extremo de um pêndulo que, ao ser liberado em queda livre, descreve um arco circular que tangencia e fricciona a superfície do pavimento, onde se deseja avaliar. A diferença de altura entre o centro de gravidade e da placa de borracha tomada antes e depois que ela desliza sobre o pavimento, é utilizada para avaliar a perda de energia devido à fricção. O ensaio foi definido para demonstrar um veículo derrapando num pavimento a 48km/h. A unidade medida no equipamento é o Valor de Resistência à Derrapagem (V.R.D.).
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5.5.1.6 Avaliação das Solicitações de Tráfego são fundamentais para um diagnóstico
preciso do pavimento. Para o dimensionamento do reforço, ou outras alterações, é necessário um estudo do tráfego futuro. Os seguintes elementos devem ser definidos:
projeção do Volume Médio Diário Anual do tráfego (V.D.M.);
carregamento da frota;
cálculo do número N (Parâmetros do tráfego).
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6 PATOLOGIAS EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS Os pavimentos flexíveis, assim como outros, são concebidos para durarem um
pavimento inicia numa condição ótima até alcançar uma condição ruim. Segundo Balbo (2007), o decréscimo da condição ou da serventia do pavimento ao longo do tempo é conhecido como deterioração do pavimento, dano ou degradação. Para Silva (2008), as patologias em pavimentos com revestimento asfáltico podem ser: deformações de superfície, defeitos de superfície, panela, escorregamento do revestimento betuminoso e trincas, também conhecidas como fissuras. Balbo (2007) acrescenta algumas classificações consideráveis: polimento, bombeamento de finos, escamação, solapamento, descolamento, depressão, desgaste da lama asfáltica e inchamento. Segundo Balbo (2007), não se pode estabelecer de modo inquestionável, o processo de degradação ou danificação estrutural de dado pavimento, ou ainda, dos materiais que especificamente são empregados em sua estrutura. Ao se considerarem os possíveis mecanismos de ruptura em pavimentos, deve-se pensar que existem sítios geológicos e pedológicos diversos, diferentes condições climáticas e morfológicas, politicas de cargas para diferentes veículos comerciais em diversos países, utilização de materiais peculiares em cada região do planeta, além de tradições construtivas e de projeto muito variadas. No Brasil, o modo de degradação estrutural mais presente em pavimentos asfálticos é a danificação por fadiga. As patologias em revestimentos asfálticos são apresentadas de uma forma diferente das encontradas nas publicações, contendo o descritivo das patologias, suas prováveis causas, árvores de decisões para Manutenção e Restauração segundo Fernandes Jr. e Pantigoso (1998). As árvores de decisão levam em consideração a severidade, o tráfego, atividades de manutenção e correção.
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6.1 DEFORMAÇÕES DE SUPERFÍCIE 6.1.1 Afundamento
O afundamento é caracterizado por uma depressão longitudinal da superfície do pavimento e é considerada uma deformação plástica (permanente). Pode estar sob a forma de afundamento plástico ou de consolidação. Segundo SILVA (2008), essa patologia é causada pela ação repetida da passagem das cargas de rodas dos pneus e pelo fluxo canalizado dos veículos comerciais. Os afundamentos plásticos são caracterizados pelas elevações nas laterais dos afundamentos e são causados pela fluência plástica de uma ou mais camadas do pavimento ou subleito. Quando sua extensão é menor que 6 m é chamada de afundamento plástico local (ALP); quando a extensão for superior 6 m e estiver localizado ao longo da trilha é chamado de Afundamento Plástico da Trilha (ATP). Figura 10: Afundamento de trilha de roda - deformação plástica:
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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Figura 11: Árvores de decisão – deformação permanente trilhas de roda
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
Os afundamentos de consolidação são srcinados pela consolidação diferencial de uma ou mais camadas do pavimento e não apresentam levantamento (solevamento) da borda. Quando esses afundamentos são menores que 6 m são chamados de Consolidação Local (ALC); caso contrário, maiores que 6 m, são chamados de Consolidação da Trilha de Roda ou Afundamento de Consolidação na Trilha (ATC). Geralmente estão associados à má compactação do solo ou das camadas intermediárias do pavimento e para sua correção é necessário que se chegue até a camada afetada e se execute a reconstrução do pavimento. 6.1.2 Corrugação (O) s ões
transversais ao eixo da via e ocorrem em vários intervalos menores que 3 m. Podem ser causadas pela má execução (base instável), excesso de asfalto (baixa resistência da massa asfáltica) ou finos. Ocorrem geralmente em zonas onde o tráfego gera maiores solicitações tangenciais ao revestimento, como rampas, curvas,
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interseções e áreas de aceleração ou frenagem. No grupo das corrugações, embora sejam
decorrentes
de
fenômenos
diferentes
classifica-se
também
os
Escorregamentos de Massa ou Ondulações (O), gerados pelo excesso de asfalto, ou de agregado fino, graduação inadequada e agregado de textura lisa e arredondado. A diferença na classificação ocorre pela distância entre as cristas das ondulações (Bernucci, 2008). Figura 12: Árvores de decisão: corrugação
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
6.2 DEFEITOS DE SUPERFÍCIE 6.2.1 Exsudação (EX) Caracteriza-se pelo surgimento de ligante em abundância na superfície, como manchas escurecidas. Como não há espaços no revestimento para o asfalto amolecido ocupar (baixo índice de vazios ou excesso de ligante), ele migra para a superfície do revestimento. Ocorrem com maior frequência nas trilhas de rodas, que brilha pelo excesso de ligante betuminoso. Também com o calor o asfalto diminui sua viscosidade, fazendo com que os agregados penetrem nele.
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Figura 13: Exemplo de exsudação
Fonte: arquivo dos autores (2012)
Figura 14: Árvores de decisão: exsudação
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
6.2.2 Desgaste (D) e Polimento
Desgaste é o efeito do arrancamento do agregado do pavimento, caracterizado por aspereza superficial do revestimento e provocado por esforços tangenciais causados pelo tráfego. O desgaste tem sua srcem ligada à volatilização e oxidação do asfalto, sob a ação abrasiva do tráfego e do intemperismo, geralmente ocorrendo em idade avançada do pavimento (DNIT, 2003). Quando ocorre pouco tempo após a abertura
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do trafego, a causa pode ser o superaquecimento do asfalto na usina ou falta de ligante (problema na mistura). Figura 15: Desgaste de pavimento
Fonte: arquivo dos autores (2012)
Polimento de agregados é o resultado da ação do efeito abrasivo do tráfego de veículos sobre o revestimento. Diferente do desgaste, o termo polimento não é aplicável a qualquer estágio do processo de deterioração gradual do revestimento. Figura 16: Árvores de decisão: agregados polidos
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
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6.3 PANELA (P) Panelas ou buracos são cavidades que se formam na superfície do pavimento, atingindo eventualmente a própria base da estrutura. As panelas são evoluções de outras patologias, como trincas, afundamentos ou desgastes. A srcem das panelas está ligada à compressão exercida pelos pneus na água acumulada, gerando desagregação ou amolecimento das camadas do pavimento. Segundo SILVA (2008), o acúmulo de água nas trincas superficiais, existente na camada asfáltica, leva a desagregação mais rápida do revestimento, stripping aparecimento de buracos nas rodovias está ligado ao período chuvoso. Segundo o DNIT (2003), as panelas possuem 3 classificações de severidades: baixa: profundidade menor que 25 mm. média: profundidade entre 25 e 30 mm. alta: profundidade maior que 50 mm. Figura 17: Panela /Buraco
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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Figura 18: Árvores de decisão: panelas
Fonte: (Fernandes Jr. et al., 1999)
6.4 ESCORREGAMENTOS (E) Os escorregamentos são definidos como deslocamentos do revestimento em relação à base com o aparecimento de fendas em forma de meia-lua (DNIT, 2003). São gerados devido à baixa estabilidade da mistura asfáltica, quando sujeita ao tráfego e ao intemperismo. Ocorrem principalmente em áreas de frenagem e de interseções, quando o veículo causa o deslizamento da massa asfáltica (baixa aderência) ou sua deformação (baixa resistência), segundo SILVA (2003). 6.5 FENDA O DNIT (2003) define fenda de forma geral, como sendo qualquer descontinuidade na superfície do pavimento, que conduza a aberturas de menor ou maior porte. Segundo (PA 2008), as fendas apresentam um dos defeitos mais significativos dos pavimentos asfálticos e são subdivididas dependendo da tipologia e a gravidade. 6.5.1 Fissura (Fi) A fissura é uma fenda perceptível a olho nu a partir de uma distância inferior a 1,5 m. Podem estar posicionadas longitudinalmente, transversalmente ou obliquamente ao eixo da via. Segundo o DNIT (2003), as fissuras não causam problemas funcionais ao revestimento, não sendo consideradas quanto à gravidade nos métodos atuais de
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avaliação das condições de superfície. Para Silva (2008), as fissuras são descontinuidades com abertura inferior a 0,6 mm. 6.5.2 Trinca Trincas são fendas maiores que as fissuras, facilmente visíveis a olho nu, podendo apresentar-se sob a forma de trinca isolada ou trinca interligada. As trincas têm como causa a fadiga, ou seja, a ação repetida dos esforços causados pelo tráfego de veículos. As trincas interligadas são dividi T m o conjunto de trincas interligadas
sem direções preferenciais, assemelhando-se ao aspecto do couro de jacaré. São associadas diretamente à fadiga do pavimento, podendo apresentar erosão acentuada nas bordas, sedo nesse caso classificadas como (JE), segundo SILVA, 2008. Figura 19: Exemplo de trincas
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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Figura 20: Árvores de decisão: trincas por fadiga do revestimento
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
T
também apresentar erosão acentuada nas bordas, sendo classificadas como TBE. São causadas pela retração do revestimento asfáltico e por variações diárias de temperatura, mas não diretamente à fadiga do pavimento. As trincas em bloco caracterizam-se por ter em uma configuração aproximada de um retângulo, com áreas variando de 0,1 m² a 10 m², segundo SILVA, 2008.
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Figura 21: Trincas do tipo Bloco
Fonte: arquivo dos autores (2012) Figura 22: Árvores de decisão – trincas em blocos
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
As trincas isoladas são divididas em trinca transversal e trinca longitudinal (DNIT, 2003).
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As trincas transversais apresentam direção predominantemente ortogonal ao eixo da via. Quando maiores que um metro denominam-se trincas transversais longas (TTL); caso contrário, são chamadas trincas transversais curtas (TTC). São causadas pela reflexão de juntas, trincas subjacentes ou retração da própria camada asfáltica, (SILVA, 2008). Figura 23: Trincas transversais
Fonte: arquivo dos autores (2012)
As trincas isoladas longitudinais apresentam direção predominantemente paralela ao eixo da via. Da mesma forma que as trincas transversais, são chamadas longas (TLL) quando maiores que um metro, ou curtas (TLC), quando menores que um metro. São causadas pela má execução da junta de construção, reflexão de trincas, assentamento da fundação, retração do revestimento asfáltico ou estágio inicial de fadiga (SILVA, 2008).
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Figura 24: Árvores de decisão – trincas longitudinais
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
A Trinca de bordo ou lateral ocorre, geralmente, quando o acostamento não é pavimentado e se situa, no máximo, a 60 centímetros da borda. Origina-se devido à umidade excessiva nas camadas ou baixa espessura da camada de revestimento ou base. Figura 25: Trinca de bordo
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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Figura 26: Árvores de decisão – trincas laterais
Fonte: (Fernandes Jr. et. al., 1999)
6.6 REMENDO (R) Os remendos são resultado do preenchimento das panelas, com uma ou mais camadas de pavimento, em operações denominadas de tapa-buraco. O remendo considerado como patologia é o executado de forma incorreta, (DNIT-005, 2003).
Figura 27: exemplo de remendo
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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6.6.1 Remendo Profundo (RP) É aquele em que há substituição do revestimento e, eventualmente, de uma ou mais camadas inferiores do pavimento. Apresenta-se geralmente sob a forma retangular (DNIT-005, 2003). 6.6.2 Remendo Superficial (RS) É a correção, em área localizada, da superfície do revestimento, pela aplicação de uma camada betuminosa (DNIT-005, 2003). 6.7 OUTRAS PATOLOGIAS 6.7.1 Bombeamentos de finos Bombeamento de finos é a passagem dos finos através das trincas no revestimento, ocorrendo devido à pressão exercida pelos pneus dos veículos. A medida que uma base granular é contaminada pelo bombeamento ascensional ou levado à condição de saturação, os finos ou a água agem como lubrificantes nas superfícies de contato entre os grãos, diminuindo a resistência às cargas anteriormente suportáveis. É caracterizado pela presença de manchas lineares de terra, com coloração variável caso a caso, acompanhando as bordas de trincas na superfície do revestimento. 6.7.2 Escamação A escamação pode ser entendida como o arrancamento de finas placas de misturas asfálticas da superfície de um pavimento, ocorrendo principalmente devido à inexistência de esqueleto mineral na superfície da massa, resultante de algum processo de segregação ocorrido com a mistura.
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6.7.3 Solapamento Defeito mais comum em áreas urbanas, o solapamento é uma cavidade profunda, que apresenta bordas ressaltadas de revestimento, sendo causado pela ruptura de alguma canalização de fluido, gerando uma erosão no local e carreando o solo do subleito. 6.7.4 Descolamento É o descolamento de pedaços da camada de reforço, ocorrendo em concretos asfálticos executados sobre antigos revestimentos, podendo surgir protuberâncias de menor ou maior magnitude. 6.7.5 Depressão São afundamentos de média e longa extensão gerados por recalques significativos em solo de fundação de aterros e que geram reflexos no alinhamento vertical da plataforma estradal. Não implicam necessariamente em desconforto importante para os usuários. 6.7.6 Desgaste da lama asfáltica As lamas asfálticas sofrem um desgaste mais acelerado que os outros tipos de revestimento, perdendo simultaneamente o ligante e o agregado miúdo empregado. 6.7.7 Inchamento São elevações localizadas no pavimento relacionadas ao fenômeno de expansão dos constituintes de alguma camada, podendo eventualmente gerar trincas ou fissuras nos revestimentos asfálticos.
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6.8 PATOLOGIA NÃO CLASSIFICADA – PINTURA DE PAVIMENTOS Uma patologia não classificada é a pintura do pavimento, seja para uma pintura nova ou pinturas de correção de sinalizações. Em muitos casos, com a pintura ocorrendo diversas vezes no mesmo ponto, há perda da abrasividade da superfície, podendo causar acidentes por dificultar a frenagem dos veículos. Algumas pinturas sofrem retração e modificam a superfície dos pavimentos acarretando trincas, que não chegam a ter influência estrutural. Figura 28: Pintura de Pavimentos
Fonte: arquivo dos autores (2012)
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7 MÉTODOS E APLICAÇÃO DE MANUTENÇÃO E REABILITAÇÃO De acordo com as árvores de decisões, citam-se os métodos mais utilizados e suas formas de execução em Manutenção e Reabilitação de Pavimentos Flexíveis. Destacam-se entre os métodos de manutenção e reabilitação: o Remendo, a Selagem de Trincas e as Capas Selantes. A estação do ano em que se faça o reparo é muito importante para o sucesso do mesmo em longo prazo. As selagens de trincas devem ser executadas em períodos frios e secos, enquanto os remendos e capas selantes em períodos quentes e secos (SILVA, 2008). Entre as atividades de recuperação destacam-se a fresagem, reciclagem, recapeamento estrutural e reconstrução (FERNADES JR., et al, 1999). 7.1MÉTODOS DE MANUTENÇÃO 7.1.1 Remendo A execução de remendos é necessária para reparar certos tipos de defeitos em revestimentos asfálticos. São geralmente realizados por meio da colocação ou preenchimento com misturas betuminosas à quente ou à frio, em buracos produzidos naturalmente pela deterioração ou em escavações preparadas antecipadamente pelos trabalhadores. O remendo é complementado pela compactação apropriada, selagem dos bordos e limpeza. Os remendos ditos superficiais são aqueles que selam provisoriamente as trincas incipientes e evitam a penetração de umidade no pavimento. Esse tipo de remendo pode ser executado através de aplicação de uma capa selante ou de uma fina camada de mistura betuminosa. Os remendos profundos são utilizados para que os reparos executados no pavimento sejam de caráter mais permanente. O material da área a ser reparada deverá ser retirado até a profundidade necessária para estabelecer uma fundação firme. Isso poderá importar até mesmo na remoção de parte do subleito. Os buracos ou panelas devem ser imediatamente reparados, pois comprometem a segurança e o conforto e aumentam os custos operacionais. Além disso, permitem a entrada de água que enfraquece a estrutura e acelera a deterioração. Em qualquer
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operação de remendo dos buracos, os dois elementos principais são a seleção de materiais e os procedimentos de reparo (DNIT, 2006). Segundo Fernandes Jr., et al. (1999), há procedimentos recomendados para a execução de remendos permanentes ou profundos:
remoção de água e sujeira e instalação de drenagem, se a presença de água for a causa do defeito; corte da área retangular a ser remendada, 20 a 30 cm, além das extremidades do buraco e até atingir uma profundidade com material consistente;
aplicação de imprimadura de ligação nas faces verticais da escavação;
aplicação de imprimadura impermeabilizante no fundo, caso o material seja granular;
lançamento da mistura asfáltica para evitar segregação; deve-se lançar a mistura asfáltica contra as paredes verticais dos cortes e esparramar da extremidade para o centro;
compactação com equipamento adequado, menor do que a área do remendo (rolo compactador pequeno ou placa vibratória). Quando a profundidade for superior a 15 cm, a compactação deve ser realizada em camadas, devendo resultar numa superfície perfeitamente nivelada com o pavimento adjacente.
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Figura 29: Procedimentos para execução de um remendo permanente
Fonte: DNIT (2006)
O custo dos remendos normalmente é associado apenas ao custo dos materiais, embora o custo total dependa de outros fatores (mão-de-obra e equipamentos). Devem ser considerados também os atrasos associados à interrupção do tráfego para a execução de remendo e o custo de operação dos veículos (função da condição do pavimento). Alternativas com maior custo de construção, mas que proporcionam uma aplicação mais rápida e maior durabilidade, podem ser vantajosas a médio e longo prazo em razão da diminuição do custo de mão-de-obra e equipamentos, redução da necessidade de novos remendos num mesmo local e manutenção do pavimento em boas condições por um período de tempo maior (FERNADES JR. et al, 1999).
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7.1.2 Selagem de trincas A selagem de trinca, segundo o DNIT (2006), também é considerado um remendo superficial, utilizado para selar fissuras com aberturas menores que 3 mm. Segundo SILVA (2008), o método de aplicação consiste em corte com serra circular ao longo da fissura (largura de 8 a 10 mm, profundidade de 14 a 16 mm), limpeza com jato de ar comprimido limpo (compressor com capacidade de 120 lb) e aplicação de selante quente (180ºC e 190ºC, para CAP modificado) que deverá ficar 3 mm abaixo da superfície do pavimento. 7.1.3 Capas Selantes ou Reparo Superficial As capas selantes, também conhecidas como tratamento superficial, são classificadas em Tratamento Superficial Simples, Duplo e Triplo (com finalidade corretiva); podem ser aplicadas com ou sem agregados, com espessuras que variam de 8 a 25 mm por camada. Não possuem fins estruturais, atendendo apenas aos tráfegos leve e médio. Tem como finalidade impermeabilizar a camada asfáltica, selar fissuras, evitar o desprendimento de agregados, reduzir o envelhecimento e melhorar as condições de atrito e drenagem (SILVA, 2008). 7.1.4 Lama Asfáltica Está no grupo das capas selantes, porém com finalidade preventiva, impermeabiliza a camada do pavimento aumentando sua resistência ao desgaste; somente pode ser aplicada em pavimentos que não possuam problemas estruturais. A aplicação é feita por caminhão preparado para esse fim, que distribui o fluido uniformemente pela via; após a aplicação, é necessário aguardar a secagem (cura) de 1 a 3 horas, dependendo do clima (SILVA, 2008).
7.1.5 Micro Revestimento É recomendado para manutenção em geral de vias urbanas e rodovias de tráfego médio ou pesado e tem a finalidade de aumentar o atrito, proteger as camadas do pavimento e fazer o preenchimento de pequenos afundamentos em trilha de rodas.
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A espessura pode variar de 1,2 a 2,5 cm e é aplicada por caminhão preparado e compactado com rolo de pneus (SILVA, 2008).
Figura 30: Microrevestimento
Fonte: arquivo dos autores (2012)
7.2 MÉTODOS E REABILITAÇÃO 7.2.1 Fresagem É a principal forma de remoção do revestimento antigo, tanto para reciclagem como para acerto da superfície a ser recapeada (FERNADES JR. et al, 1999). A fresagem do revestimento asfáltico deteriorado é uma técnica interessante do ponto de vista de manutenção para extensas áreas trincadas de elevado grau de severidade ou com afundamentos plásticos em trilhas de roda associados ou não ao escorregamento de massa. O serviço de fresagem evita a elevação do greide da rodovia e permite executar recapeamento apenas na faixa de rolamento deteriorada, sem desnivelamento em relação às faixas adjacentes que não sofrerão intervenção, além de preservar os gabaritos e a geometria srcinal. Dessa forma, evitam-se interferências de reforços em meios-fios e calçamentos, dentre outros (DER/SP, 2006).
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7.2.2 Reciclagem Técnica utilizada para renovar e rejuvenescer misturas asfálticas envelhecidas, serve também para corrigir outros defeitos, como pequenas corrugações, agregados polidos e exsudação. Não é efetiva para corrigir defeitos como trincas por fadiga ou panelas. Para o caso de deformações de consolidação acentuadas acompanhadas de deflexões elevadas, recomenda-se o procedimento de reconstrução do pavimento existente (FERNADES JR. et al, 1999). A reciclagem pode ser executada por meio de procedimento contemplando a camada de revestimento em conjunto com a camada de base granular quando na camada de revestimento forem detectados defeitos provenientes da camada de base. Quando forem detectados defeitos superficiais, e a camada de revestimento apresentar espessura suficiente de concreto asfáltico, a reciclagem pode ser executada por meio de procedimento contemplando apenas a camada de revestimento. Ao final do processo de reciclagem deve-se aplicar nova camada de revestimento asfáltico sobre a camada reciclada (DER/SP, 2006). A reciclagem a frio ou a quente in situ consiste na remoção e simultânea trituração, por fresagem, do revestimento asfáltico do pavimento, podendo abranger também a base granular do pavimento existente. O aquecimento e a escarificação do revestimento existente inibem a reflexão de trincas e proporcionam forte ligação entre o pavimento antigo e o recapeamento (FERNADES JR. et al, 1999). No caso de reciclagem apenas do revestimento asfáltico, pode receber adições de agentes regenerantes, ricos em maltenos, além de teor de asfalto virgem complementar, eventualmente adicionando agregados e material de enchimento, como o filler. Já no caso de reciclagem do revestimento e da base granular, podem ser adicionados à mistura reciclada agregados ou mistura de agregados e cimento, com o objetivo de melhorar a qualidade do material, atendendo às especificações da camada que deve ser a nova base da estrutura de pavimento. Há também os procedimentos de reciclagem em misturas realizadas em usina, ou seja, o material da estrutura de pavimento existente é fresado e transportado para a usina onde é reciclado, com adição de novos materiais, adequando-o à granulometria e à especificação de material, ficando posteriormente disponível para utilização no mesmo local de sua srcem ou em outra obra (DER/SP, 2006).
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7.2.3 Recapeamento estrutural Consiste na construção de uma ou mais camadas asfálticas sobre o pavimento existente, incluindo, geralmente, uma camada para corrigir o nivelamento do pavimento antigo, seguida de camada (ou camadas) com espessura uniforme (FERNADES JR. et al, 1999). O recapeamento, quando relacionado à melhoria da condição estrutural, é denominado reforço estrutural. Quando relacionado à função de melhoria funcional, o recapeamento é denominado camada de regularização. A aplicação direta de camada de reforço estrutural sobre pavimento com elevado grau de deterioração, principalmente com presença de trincas interligadas do tipo couro de jacaré, pode apresentar em curto intervalo de tempo trincas de reflexão
que se propagam da camada de revestimento asfáltico antiga para a nova camada de rolamento. Portanto, devem ser utilizadas técnicas de controle de propagação de trincas, que podem variar entre soluções mais ou menos custosas, tradicionais ou não, genericamente indicadas por aplicação de camada anti-reflexão de trincas: material granular, mistura asfáltica aberta, mantas interpostas, etc.. A solução pode ser ainda a remoção do revestimento srcinal por meio de fresagem. Para o serviço de recapeamento de pavimento, com ou sem camadas anti-reflexão de trincas, há diversos materiais asfálticos que podem ser empregados: concreto asfáltico usinado a quente, macadame asfáltico, pré-misturado a frio ou a quente, tratamentos superficiais simples, duplos ou triplos, camada porosa de atrito e micro revestimento a quente entre outros. Pode-se adicionar polímero às misturas dos materiais citados. O micro revestimento a quente com asfalto polímero é alternativa de utilização como camada anti-reflexão de trincas subjacentes ao revestimento (DER/SP, 2006). 7.2.4 Reconstrução Necessária quando o pavimento não é reabilitado a tempo e começa a deteriorar-se rapidamente. Muito frequentemente a causa dos defeitos é a drenagem inadequada, com a reconstrução representando a única opção para a melhoria do sistema de drenagem. No passado, a reconstrução consistia apenas na utilização de novos materiais, mas, recentemente, tem sido muito utilizada a reciclagem. (FERNADES JR. et al, 1999).
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8 CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES 8.1 - PROJETO – A ETAPA FUNDAMENTAL PARA A SAÚDE DO PAVIMENTO
A primeira etapa na construção de uma estrada é a realização de um estudo de viabilidade técnico econômica do trecho rodoviário que se pretende-se pavimentar. Geralmente, são contratadas empresas de consultoria que serão encarregadas de elaborar esses estudos. Com estes prontos, já se pode partir para a etapa seguinte, a do projeto propriamente dita, tendo aquelas condições satisfeitas (Pastana, 2006). O projeto de engenharia destina-se exclusivamente à construção da rodovia, ou seja, nele serão desenvolvidas as soluções analíticas registradas por meio de mapas, gráficos, quadros esquemáticos e notas de serviço para implantação da obra. Nessa fase, é feita uma licitação, normalmente através da concorrência pública, das empresas em condições de elaborar os projetos. Basicamente para o projeto de uma rodovia a ser construída, o plano de trabalho deverá constar de três fases: estudos preliminares, estudos de anteprojeto e projeto. A fase preliminar se caracteriza por uma etapa de coleta e análise de dados existentes, de forma a comprovar e confirmar as informações contidas no Estudo de Viabilidade Técnico-Econômica, realizando-se em primeiro lugar, estudos de tráfego, que tratam de duas definições importantes: avaliação da capacidade (o maior número de veículos que podem ser acomodados em uma rodovia) e nível de serviço (qualidade de operação da rodovia – fluidez do tráfego). Basicamente, a análise de capacidade e nível de serviço de rodovias fornece subsídios para quatro tipos distintos de atividades relacionadas à Engenharia de Transportes:
a determinação da oferta, ou seja, do dimensionamento da capacidade para uma nova rodovia a ser construída;
a determinação de características operacionais e da qualidade de operação de rodovias já existentes, visando implantar melhorias físicas ou modificações na operação;
a análise dos impactos do tráfego em função da implantação de um empreendimento imobiliário que se caracteriza como polo gerador de viagens;
a realização de estudo rotineiros de capacidade e nível de serviço de rodovias, visando caracterizar a operação do sistema e fornecer
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elementos para o desenvolvimento de políticas de transporte que sejam vinculadas à interesses globais da sociedade. Devem ser realizados estudos geológicos (solo) e estudos geotécnicos (fundação), estudos hidrológicos e relatório de impacto ambiental, dentre outros. A fase do anteprojeto aprofunda as conclusões obtidas na etapa anterior, no sentido de escolher a alternativa do traçado a ser detalhada. Todos os fatores que venham a influir no custo deverão ser analisados e balanceados, a fim de poder construir com um custo mínimo. A topografia da região é um fator predominante. Traçados sobre regiões muito acidentadas acarretam grandes movimentos de terra, elevando os custos de execução da infraestrutura da estrada. Condições geológicas e geotécnicas dos locais por onde a estrada vai passar também são importantes. Obras adicionais à estabilização de cortes e aterros podem representar custos adicionais significativos. A hidrologia da região é também um fator importante. Um traçado mal escolhido pode exigir um custo elevado em obras de drenagem e transposição de cursos d´água. A existência de benfeitorias no local escolhido aumenta os custos de desapropriação da faixa para construção da estrada, sendo importante a escolha de terrenos que tenham valor baixo. Paralelamente à execução do anteprojeto geométrico são iniciados os estudos da infraestrutura e superestrutura da estrada objetivando principalmente o levantamento de problemas que poderão mostrar a conveniência de alteração de projeto geométrico escolhido. Devem constar no projeto:
estudos topográficos;
estudos geológicos e geotécnicos (citados anteriormente);
estudos hidrológicos (citados anteriormente);
projeto geométrico;
projeto de terraplenagem;
projeto de pavimentação;
projeto de drenagem; projeto de obra de arte especial (pontes e viadutos);
projetos de interseções, retornos e acessos;
projeto de sinalização, cercas e defesas;
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projeto de paisagismo;
projeto de desapropriações;
projeto de instalações para operação de rodovia;
orçamento dos projetos e plano de execução;
O projeto final da estrada é o conjunto de todos esses projetos complementados por memórias de cálculo, justificativa de solução e processos adotados, quantificação de serviços, especificações de materiais, métodos de execução e orçamento. 8.2 DRENAGEM Derivada do francês drainage, a palavra drenagem define o escoamento das águas dos terrenos úmidos por meio de canalização especial e na pavimentação, está entre os piores desafios. As águas que atingem uma via podem provir de diversas srcens, como: chuvas diretas sobre a plataforma, fluxo de águas superficiais de terrenos adjacentes, inundações de cursos de água e infiltração subterrânea. Não havendo dúvidas que a água é a principal causa de insucesso dos pavimentos, procura-se localizar as piores situações decorrentes da ação da água, o que leva a considerar em primeiro lugar que o excesso de água no subleito é a principal causa da deterioração dos pavimentos (SENÇO 2001). Verifica-se que mesmo os pavimentos corretamente projetados trincam com o tempo e pequenas trincas permitem a entrada da água, sendo suficientes para causarem problemas. É necessária portanto, a adoção de um sistema de drenagem para a camada de base ou sub-base. Essa última, quando seca, pode suportar as cargas sem deformações significativas. Segundo SENÇO (2001), algumas considerações obtidas pela experiência na proteção de pavimentos, contra a ação da água:
a perda de serventia nos pavimentos rígidos e flexíveis é muito maior quando as estruturas contém água livre. Nesse caso, alterar o projeto, robustecendo a estrutura de drenagem, sem alterar o sistema de
drenagem, não é a solução. considerando-se todos os custos acumulados ao longo da vida útil do pavimento, aquele bem drenado será sempre mais econômico.
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para o projeto de drenagem subterrânea, deve-se levar em conta a percolação da água, estimando-se com mais precisão, a vazão de saída.
para uma drenagem rápida, é necessária uma base drenante – macadame, por exemplo, e coletores longitudinais de saída. Nesse caso, pode-se dizer que a camada drenante vale cada centímetro a base ou sub-base substituída.
os acostamentos jamais devem ter coeficiente de permeabilidade menor que o da camada(s) do pavimento adjacente;
o binder executado como reforço da estrutura, sendo drenante, pode provocar o confinamento das águas, na parte inferior da camada, produzindo severos danos ao pavimento.
pavimentos com base de pedra projetados sem fins de drenagem – sem coletores longitudinais – apresentam acúmulo de água nas bordas (pontos baixos), com aparecimento de pressões neutras, levando-os à destruição.
A água deve ser objeto de duas atitudes quando se pretende proteger um pavimento de seus efeitos danosos:
desviar as águas que possam causar danos
remover as águas que penetram no pavimento.
Desse modo, parte da água que cai sobre um pavimento se evapora, parte é escoada, devido à inclinação transversal da faixa de rolamento, sendo captadas pelas valetas até o escoamento final para fora da plataforma, e finalmente, parte se infiltra e se acumula no interior desse pavimento. Essa última parcela deve ser retirada para evitar o aparecimento de pressões neutras nesse interior e a possibilidade de rompimento da estrutura.
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9 CONCLUSÃO Com o início das concessões rodoviárias dos últimos anos, houve um grande avanço nas conservações de autoestradas; o mesmo não se refletiu nas vias urbanas, como ruas e avenidas fiscalizadas pelo setor público. Isso ocorre pois as concessões são da ordem de 20 anos e soluções inadequadas trariam prejuízos futuros às próprias Concessionárias. As descrições apresentadas neste TCC evidenciam a importância do conhecimento dos tipos de defeitos dos pavimentos para uma avaliação mais precisa, de forma a direcionar as melhores técnicas de recuperação e manutenção. A avaliação dos defeitos leva em consideração as avaliações objetivas (estudo da estrutura do pavimento) e subjetivas (estudo funcional do pavimento) permitindo uma intervenção, mesmo que não haja patologias aparentes, podendo executar manutenções preventivas ao invés de manutenções corretivas de custos mais elevados. Pelas avaliações realizadas, pode-se definir as melhores formas de correções, que devem ser efetuadas por profissionais especializados e com materiais e equipamentos adequados, de forma que não sejam gerados retrabalhos ou aplicadas técnicas inapropriadas, reduzindo os custos de conservação em longo prazo. Contribui-se assim para conhecimento, eficiência e desenvolvimento dos serviços de manutenção e restauração das rodovias e vias urbanas, aumentando sua vida útil e reduzindo custos.
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ANEXO ANEXO A -
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ANEXO B - Quadro resumo dos defeitos: Codificação e Classificação (Norma DNIT 005/2003 TER)