Avaliação objetiva de superfície pelo IGG Avaliação de aderência pneu-pavimento

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: MANUTENÇÃO DE PAVIMENTOS Avaliação objetiva de superfície pelo IGG Avaliação de aderência pneu-pavimento Prof. Letícia R. Batista Rosas

2 Avaliação Objetiva IGG Índice de Gravidade Global: Levantamento sistemático de defeitos Utilizam-se planilhas para anotação da ocorrência de defeitos Utiliza-se a treliça metálica para medir os afundamentos nas trilhas de rodas As estações para cálculo do IGG são fixadas a cada 20m, alternando entre as faixas. Portanto, em cada faixa a cada 40m Nas rodovias de pista dupla, a cada 20m na faixa mais solicitada pelo tráfego, em cada uma das pistas.

3 Avaliação Objetiva IGG Índice de Gravidade Global: Não se dá importância à área atingida pelo defeito, mas à sua ocorrência ou não. A norma DNIT 06/2003 foi revista em substituição à DNER-PRO 08/1994, e estabelece um novo critério, ou novas faixas de qualidade do segmento com base no IGG

4 Avaliação Objetiva IGG Índice de Gravidade Global: Segmentos de mesmo conceito podem ter diferentes valores de IGG, e portanto, condições diferentes a serem consideradas em um projeto de restauração Um bom diagnóstico dos defeitos, com observações globais, identificando as causas que levaram às patologias é fundamental para um adequado projeto de restauração. O IGG é, portanto, um critério complementar

5 É importante avaliar o atrito pneu-pavimento, principalmente em dias de chuva Envolve a quantificação da resistência à derrapagem, que é função da aderência. Vários fatores colaboram para a aderência pneu-pavimento em pistas molhadas, mas dois são essenciais: a textura superficial da pista e as características dos pneus (ranhuras, pressão de inflação, dimensões e tipo) A segurança em pistas molhadas pode ser considerada como um dos aspectos funcionais de um pavimento, muito embora haja pouca tradição no país de sua avaliação ou medida em rodovias, sendo mais usual em aeroportos.

6 A hidroplanagem ou aquaplanagem ocorre quando os pneus perdem o contato com o pavimento devido à presença de um filme de água não rompido pelos pneus ou pela textura da pista Nessa situação os pneus deixam de rolar sobre a superfície e passam a escorregar sobre ela A manutenção do contato entre as superfícies é essencial, portanto, para evitar a hidroplanagem Através desse contato pode-se garantir o atrito, que é mobilizado quando uma das superfícies está em movimento em relação à outra. Quando o atrito fica reduzido, pode-se perder o controle dadireção e a frenagem também fica prejudicada

7 Microtextura e macrotextura Avaliação de aderência Rugosidade identificada a nível microscópico, que varia de acordo com as características mineralógicas e estruturais do agregado que foi utilizado na mistura asfáltica É o principal foco das avaliações e medidas dos engenheiros rodoviários, quando se trata de aderência A classificação da textura segundo a PIARC (The World Road Association) depende do comprimento de onda ou distância entre dois picos ou depressões na superfície

8 Microtextura e macrotextura Avaliação de aderência

9 Microtextura e macrotextura A megatextura e a irregularidade interferem na dinâmica veicular e no contato do veículo com o pavimento, afetando também a estabilidade direcional e a aderência em pistas molhadas. No entanto, para a avaliação da textura da superfície no que se refere à aderência são enfocadas: - Microtextura - dependente da superfície e aspereza dos agregados - Macrotextura - dependente da rugosidade formada pelo conjunto agregados e mástique

10 Microtextura A microtextura pode ser avaliada por um equipamento simples como o pêndulo britânico (ASTM E 303) Esse equipamento é munido de um braço pendular cuja extremidade tem uma sapata recoberta de borracha para ser atritada contra a superfície do pavimento umedecida

11 Microtextura Avaliação de aderência Pêndulo Britânico (ASTM E 303): O equipamento consiste de uma placa de borracha simulando a superfície de um pneu, montada no extremo de um pêndulo que, liberado em queda livre, descreve um arco circular que tangencia e fricciona a superfície do pavimento onde se coloca o aparelho para o ensaio A diferença de altura entre o centro de gravidade da placa de borracha tomada antes e depois que ela desliza sobre a superfície do revestimento é utilizada para avaliar a perda de energia devido à fricção Os valores apresentados no mostrador do equipamento corresponderam ao Valor de Resistência à Derrapagem - VRD de um pneu padrão derrapando sobre o pavimento a 48 km/h

12 Microtextura Classes de microtextura Recomenda-se um valor mínimo de VRD de 47 (BERNUCCI) ou 55 (DNIT) para garantir pelo menos uma microtextura medianamente rugosa. A microtextura é uma característica muito importante para rompimento da película de água e promoção do contato pneupavimento para baixas velocidades (até cerca de 40km/h)

13 Macrotextura Rugosidade visível a olho nu, definida pela forma, tamanho e graduação dos agregados da mistura asfáltica É a maior responsável pela aderência entre o pneu e o pavimento. Também é responsável por drenar a água sobre o pavimento de modo que não acumule sobre a microtextura, permitindo a aderência pneu-pavimento. É modificada ao longo do tempo pelo desgaste do agregado, densificação do revestimento, desagregação e pela recompactação em função da ação do tráfego.

14 Macrotextura A macrotextura pode ser determinada de várias formas, sendo a mais comum pelo ensaio simples de altura média da mancha de areia (ASTM E 965) Os materiais envolvidos nesse teste são de baixo custo

15 Macrotextura Procedimento: A areia deve ser uniforme, arredondada, passante na peneira n 60 (0,177mm, #50) e retida na peneira n 80 (0,250mm, #100), com um volume de mm³ A areia deve ser espalhada sobre a superfície do pavimento com auxílio de uma base de um pistão circular, que é movimentada em círculos, paralelamente à superfície do pavimento, de modo a distribuí-la de forma homogênea, perfazendo um círculo de areia O espalhamento cessa quando aparecem algumas pontas dos agregados Mede-se na sequência o diâmetro do círculo de areia com auxílio de uma trena ou régua, em três direções distintas e faz-se a média das três determinações

16 Macrotextura A altura média de mancha de areia pode ser calculada pela expressão: Onde: HS = altura média de mancha de areia em mm; V = volume constante de areia de mm³; D = diâmetro médio do círculo de areia em mm. O valor final de HS é dado pela média aritmética dos valores de HS obtidos em cada unidade amostral

17 Macrotextura A classificação da macrotextura é dada pela altura média de mancha de areia: Tem-se recomendado a macrotextura dos pavimentos asfálticos na faixa entre 0,6mm e 1,2mm de altura média da mancha de areia (ABPv, 1999).

18 Macrotextura Avaliação de aderência Abaixo de 0,6mm - macrotextura com tendência a ser fechada (aumenta o risco de hidroplanagem) Acima de 1,2mm - textura muito aberta, causando desgaste excessivo nos pneus, maior consumo de combustível e tendência a maior ruído ao rolamento. A macrotextura é uma das características mais importantes e que afetam a aderência, principalmente para velocidades de deslocamento acima de 50km/h.

19 Macrotextura A macrotextura também pode ser determinada pelo método da mancha de graxa (Grease Patch), sendo mais utilizado em pavimentos de aeroportos. O procedimento consiste em preencher os vazios da textura superficial do pavimento com um volume de mm³ de graxa de uso geral. Demarca-se a área de ensaio com duas fitas adesivas paralelas, espaçadas em 10 cm, e como limite emprega-se uma terceira fita adesiva perpendicular fechando um dos extremos Técnica desenvolvida na NASA

20 Macrotextura A superfície é limpa com auxílio de uma escova de mão macia e a graxa é espalhada sobre a superfície seca por meio de um pequeno rodo, preenchendo os vazios da superfície e formando uma área final de tamanho regular

21 Macrotextura Mede-se o comprimento do retângulo com aproximação visual de 5 mm. Calcula-se a área coberta e obtém-se a profundidade média da textura: Sendo: Hg = altura da mancha de graxa (mm) V = volume de areia ( mm³) A: área do retângulo da mancha de graxa (mm²)

22 Macrotextura Um dos fatores que mais interfere no atrito é a macrotextura, portanto, qualquer defeito de superfície que promova o fechamento da textura é prejudicial A exsudação (EX) é um dos defeitos mais indesejáveis sob este aspecto O desgaste (D) pode causar melhoria de macrotextura, pois a perda de mástique e a consequente exposição das pontas dos agregados fazem a superfície se torne mais rugosa O polimento de agregados é prejudicial, tornando a superfície do agregado menos áspera e, portanto, com menor capacidade de ruptura da lâmina d água

23 Microtextura e macrotextura Todos os defeitos que interferem na geometria da via, como afundamentos de trilhas de roda ou localizados, e que resultem no acúmulo de água na superfície do pavimento, são indesejáveis para a aderência, pois aumentam a espessura de película de água, aumentando o risco de hidroplanagem.

24 Megatextura e Irregularidade Interferem apenas nas condições de rolagem do veículo Megatextura: definida como pequenas desagregações e deformações na superfície do pavimento Irregularidade Longitudinal: conjunto dos desvios indesejáveis na superfpicie dopavimento em relação a um plano de referência

25 Força de atrito Força tangencial resistente na interface entre dois corpos, sob a ação de uma força externa, onde um corpo move-se ou tende a mover-se em relação ao outro.

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27 Tipos de superfície Rugosa e aberta: apresenta um elevado atrito por adesão e histerese, caracterizando um pavimento que apresenta boas condições de segurança mesmo na presença de fluidos contaminantes na pista

28 Tipos de superfície Rugosa e fechada: oferece níveis adequados de aderência em pista seca, onde o atrito por adesão é suficiente. Porém, em pistas molhadas, os níveis de atrito adequados podem não ser atingidos sob altas velocidades

29 Tipos de superfície Polida e aberta: oferece uma boa capacidade de escoamento, devido a sua macrotextura, porém baixos índices de atrito por adesão. Nesse tipo de textura a aderência é proporcionada pelo atrito por histerese, o que também indica um bom desempenho em condições de pista molhada

30 Tipos de superfície Polida e fechada: caracteriza pavimentos que já atingiram seu limite funcional e demandam alguma intervenção. Os níveis de atrito tanto por adesão quanto por histerese encontram-se abaixo do ideal em condições de pista seca e molhada

31 Equipamentos medidores de atrito Os equipamentos medidores não-estáticos mais comuns são em geral rebocáveis e permitem a medida do atrito de um ou mais pneus que são bloqueados e arrastados (simulação de frenagem), ou ainda com pneus livres para rolarem (com certo ângulo em relação à direção de deslocamento) μmeter (ASTM E-670): muito utilizado em pistas de aeroportos e disponível no país para esta finalidade específica. Trata-se de um equipamento rebocado, de 3 rodas, sendo duas para medir o coeficiente de atrito e uma para indicar as distâncias percorridas. Velocidade comum de 65 km/h

32 Equipamentos medidores de atrito A superfície é umedecida artificialmente de forma uniforme, de modo a formar uma lâmina d água. As normas têm especificado dois padrões de pneu (liso ou ranhurado) para os equipamentos medidores de atrito de forma a analisar somente o efeito das diferentes texturas superficiais e dos agregados que compõem os revestimentos. Emprega-se comumente a velocidade de referência de 60km/h para as medidas de atrito. Há equipamentos capazes de realizar as medidas de atrito a diferentes velocidades, como equipamento Adhera, que opera com pneu liso e roda bloqueada, sobre lâmina d água de 1mm de espessura e velocidades de 40 a 120km/h.

33 Equipamentos medidores de atrito Resultados do coeficiente de atrito longitudinal obtidos com este equipamento: Nesse caso, o revestimento drenante, tipo camada porosa de atrito (CPA), é aquele que mostra a menor redução do atrito com o aumento da velocidade.

34 Índice de atrito internacional - IFI Avaliação de aderência Da mesma forma que o IRI para a avaliação da irregularidade longitudinal dos pavimentos, para o atrito foi concebido o Índice Internacional de Atrito IFI (International Friction Index), em 1992 pela PIARC para criar uma escala única, permitindo a comparação de resultados O procedimento de cálculo do IFI consta na norma ASTM E-1968/98 O IFI corresponde ao atrito de um veículo de passeio deslocando-se a 60km/h, com pneus lisos e rodas travadas, sobre pavimento molhado Vários estudos vêm sendo realizados atualmente para definição de limites aceitáveis para o IFI, tanto em pavimentos asfálticos de rodovias como de aeroportos

35 Índice de atrito internacional - IFI Avaliação de aderência Uma das pesquisas realizadas no Brasil em 2004, propôs uma classificação deste parâmetro para orientação dos estudos destas condições no Brasil. Qualquer dispositivo que venha a ser usado no país pode ser calibrado pela norma ASTM E 1968/98 para avaliação das condições de atrito/derrapagem das nossas rodovias.

36 Índice de atrito internacional - IFI Cálculo do coeficiente de velocidade (Sp), usando o valor da macrotextura: Onde, Tx = medida da macrotextura (mm) a, b = constantes para diferentes métodos/dispositivos

37 Índice de atrito internacional - IFI Cálculo do fator de atrito ajustado (Fr60) para a velocidade de 60km/h: Onde, FRS = valores de atrito medidos a certa velocidade de deslizamento S = velocidade de deslizamento do equipamento (km/h) Sp = constante de velocidade (calculada) FR60 = fator de atrito ajustado para velocidade de 60 km/h

38 Índice de atrito internacional - IFI Obtém-se o valor do número de atrito (F60) Onde, A, B e C = constantes de regressão FR60 = fator de atrito ajustado para a velocidade de 60km/h Tx = medida de textura (mm) F60 = número de atrito O IFI é expresso pelo par de valores Sp e F60

39 Índice de atrito internacional - IFI

40 Índice de atrito internacional IFI Exemplo Calcule o valor de IFI para uma unidade amostral do pavimento tipo Grooving da pista de pouso de uma aeroporto hipotético, sabendo que Tx = 1,4 mm (determinado pelo método da mancha de areia) e BPN = 66,0 (British Number Pendulum)