Deformações Permanentes em Pavimentos Asfálticos · Areia-asfalto a quente – areia de grãos...
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Deformações Permanentes em Pavimentos Asfálticos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci Professora Titular
Coordenadora do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
11º. Encontro Técnico DER/PR
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Deformação Permanente emTrilhas de Roda:
• Afeta o conforto dos usuários, aumentando consideravelmente os custos operacionais
• Afeta a segurança do usuário: dirigibilidade em qualquer condição e na perda de aderência em períodos de chuva (hidroplanagem)
• Reflete problemas estruturais e/ou de projeto de revestimentos asfálticos
• Dificulta manutenção/reabilitação de pavimentos
11º. Encontro Técnico DER/PR
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Foto: Décio Souza
Tráfegoe Temperatura
11º. Encontro Técnico DER/PR
Deformação Permanente em Trilhas de Roda
CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal
compactadas ou ruptura por cisalhamento
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Afundamento por compactação pelo tráfego:
Foto: Lucia Saez Carga de roda
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Deformação Permanente em Trilhas de Roda
CAUSAS:1. Compactação complementar de camadas mal
compactadas ou ruptura por cisalhamento
1. Afundamento por fluência do Revestimento asfáltico• Importância da GRADUAÇÃO e da forma dos
AGREGADOS• Tipo de Ligante• Teor de Ligante
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Afundamento por fluência do revestimento asfáltico:
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
planta geral
Trilha de roda
versus
Apud: Bernucci, Motta, Ceratti e Soares, 2006
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Falta de ligante:Bom: resistente à deformação permanenteProblemas: desagrega e fadiga precoce
Excesso de ligante:Bom: resistente à fadigaProblemas: trilha de roda e exsudação
Fadiga
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETOASFÁLTICO
BASECimentada
hs
hi
Distribuição de tensões sob a roda
compressão
tração
hs
hi
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Horizontal Vertical
11º. Encontro Técnico DER/PR
Carga vertical
Deslocamento no revestimento
zoom
zoom
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Car
ga
(kN
)
Carga (kN)Deslocamento
Aplicação de Carga Período de Repouso
Tempo (s)
Zoom: uma aplicação de carga
11º. Encontro Técnico DER/PR
•Deslocamentos Permanentes (devem ser muito reduzidos) – controlar para não dar afundamentos
•Deslocamentos Recuperáveis Instantâneos- controlar para não ter fadiga precocemente
•Deslocamentos Recuperáveis, mas não instantâneos – controlar para não dar afundamentos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Deslocamentos nos Revestimentos Asfálticos:
11º. Encontro Técnico DER/PR
Mesa Compactadora francesa tipo LCPC
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Simulador de Tráfego francês tipo LCPC
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Merighi et al, 1996
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
100
1000
10000
100000Número de
Ciclos
Porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na
trilh
a de
ro
da
.
60
o
C
25
o C
Efeito da temperatura é importante!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Graduação e forma do agregado são importantes!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,01 0,1 1 10
% passada
abertura das peneiras em mm
areia bem distribuída
areia uniforme
Lomonaco, 1998
11º. Encontro Técnico DER/PR
10
100
1000
10000
100 1000 10000 100000
Número de ciclos
Afu
ndam
ento
em
trilh
a de
roda
(x 1
0-2 m
m)
areia uniforme - 7% CAPtemperatura de ensaio 50oC
areia bem graduada - 7% CAPtemperatura de ensaio 60oC
Graduação e forma do agregado são importantes!
Lomonaco, 1998
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
areaGraduação de areias
Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
0%
5%
10%
15%
20%
25%
100 1.000 10.000 100.000
% de afundamento em trilha de roda
Nº de ciclos Com CAP 50-60 - Lubnor
Areia uniforme7% ligante
Areia bem-distribuída9% de ligante
Graduação e forma do agregado são importantes!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999
Seixo rolado
Brita graduada
11º. Encontro Técnico DER/PRProfa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Curvas granulométricas semelhantes, mas forma dos agregados diferente!Carvalho, 1999
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
1,00E+100 1,00E+1011
10
Número de ciclos
% de afundamento na trilha de roda
Seixo rolado
Brita graduada
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETO ASFÁLTICO
Areia-asfalto a quente – areia de grãos arredondados
Carvalho, 1999
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Tipo de ligante pode ajudar problemas de forma do agregado!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Areia-asfalto
Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, mas tipo de ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Rodrigues, 2002
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e viscosidade do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETO ASFÁLTICO
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
Número de Ciclos
% d
e af
unda
men
to
CAP20
ALTO ÍNDICE
Concreto Asfáltico
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETO ASFÁLTICO
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
Número de ciclos
% a
fund
amen
to n
a tr
ilha
de ro
da
Cap 40
Cap 40 com asfaltita
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETO ASFÁLTICO
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
CONCRETO ASFÁLTICO
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Forma do agregado arredondada – tipo de ligante pode ajudar!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Saez-Alvan, 2003
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
% de afundamento nas trilhas de rodas após os ciclos de solicitação no simulador de tráfego Tipo de ligante asfáltico
1.000 ciclos 3.000 ciclos 10.000 ciclos 30.000 ciclos CAP 50/70 2,10 3,53 6,23 10,46
Asf Modif SBS 50/65 2,06 3,14 4,99 7,60 Asf Modif SBS 55/75 1,12 1,74 2,82 4,39 Asf Modif SBS 60/85 1,30 1,86 2,75 3,96 Asf Modif SBS 65/90 1,68 2,17 2,89 3,74
CONCRETO ASFÁLTICO
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoFx. IVb I.A. - Teor 4,7% - Temp. de ensaio = 60ºC
2,32%2,78%
3,37%4,02%
4,88%5,83%
3,31%4,87%
6,94%
10,21%14,54%
2,32%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afun
dam
ento
na
trilh
a de
roda
SBS c/ retorno elástico > 90%
80/100
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual e tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
5,8%
14,5%
Tipo de Ligante
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Tipo de Ligante Asfáltico Afundamentos (%)
CAP 20 7,44
CAP 20+1,5%RET+0,22%CAT 3,82
CAP 40 6,17
CAP 40+1,0%RET+0,22%CAT 3,88
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
30,00%
35,00%
40,00%
45,00%
5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 6,20
% de asfalto
% d
e de
form
ação
em
trilh
a de
roda
CAP 20
SBSCAP 40 SBR
Borracha
EVA
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!
11º. Encontro Técnico DER/PR
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Graduação igual, tipo e teor do ligante diferente!
Nova Dutra
11º. Encontro Técnico DER/PR
Comparação da deformação permanente de laboratório –simulador LCPC
com a deformação de campo – simulador HVS
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
Autopista Litoral Sul
Teste na Autopista Litoral Sul - OHL
11º. Encontro Técnico DER/PR
Pista Teste – Concessionária Litoral Sul – Grupo OHLLocalização
:
O tráfego é considerado pesado, com N para 10 anos
Método da Usace = 1,13*108 ( Fv = 9,56)
Método da AASHTO = 3,15*107 (Fv = 2,67)
Extração de placas da pista para ensaio de DP em laboratório
ENSAIOS DE DEFORMAÇÃO PERMANENTE EM TRILHA DE RODA LABORATORIAIS DE PLACAS EXTRAÍDAS DE
PISTA
Resultados de deformação permanente de misturas usinadas em laboratório DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x Afundamento
Placa extraída de pista dos 10 trechos - Temp. de ensaio = 60ºC
5%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Po
rcenta
gem
de a
fund
am
ento
na tri
lha d
e r
od
a
T1 - Mix IVb - CAP 50/70T2 - SPV 12,5mm - CAP50/70T3 - SPV 12,5mm - CAP mod por 4%SBST4 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 4% de SBST5 - SPV 9,5 mm - CAP mod por 1,2% ElvaloyT6 - SPV 12,5 mm - CAP mod. por 1,2% ElvaloyT7 -Gap-graded - CAP mod. por BorrachaT8 - SPV 12,5 mm - CAP 30/45T9 - SPV 9,5 mm - CAP 30/45T10 Gap-Graded - CAP 30/45Série11
T1 e T8
T7 T5 e T6 T9
T4
T2 e T10
T3
Composição Fx. Mix IVb I.A CAP 50/70 – T01 (referência)
Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em laboratório de placas extraídas da pista
DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - Mix Ivb - CAP 50/70
T01 - placa extraída de pista - Temp. de ensaio = 60ºC
1,2%
8,2%5,7%
3,8%2,6%
1,7%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afu
ndam
ento
na
trilh
a d
e ro
da
Afund. (A - Esq. - P-1386)A fund. (B - Dir. - P-1387)
Composição Fx. SPV 12,5mm CAP mod. por 4% de SBS – T03 Estado atual do trecho quanto a DP e ensaio de DP em
laboratório de placas extraídas da pista
DEFORMAÇÃO PERMANENTE - N. de ciclos x AfundamentoAutopista Litoral Sul - SPV 12,5 CAP mod. porv 4% SBS
placa extraída de pista - T3 - Temp. de ensaio = 60ºC
0,7%
1,7%1,5%
1,2%1,0%
0,8%
0%
1%
10%
100%
100 1000 10000 100000
N. de ciclos
Porc
enta
gem
de
afu
ndam
ento
na
trilh
a de
ro
da
Afund. (A - Esq. - P-1392)Afund. (B - Dir. - P-1393)
DEFORMAÇÃO PERMANENTE DE CAMPO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO TIPO HVS
Comparação da deformação permanente de laboratório
com a deformação campo para o trecho – T10
Graduação e forma do agregado são importantes!
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Liberatori et al, 2007
SMA 0/8S
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Manutenção com SMAEcovias: Curva da Onça
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Patrícia N. Ferreira
SMA 0/5
SMA 0/11S
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste) - SP
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Camadas Delgadas - BBTMExemplo de aplicação: Rodovia Castelo Branco (Via Oeste)-SP
campoLaboratório – 0 ciclos Laboratório – 3000 ciclos
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Gap-graded na acabadora
compactação
Fotos: Morilha
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Deformação Permanente- Conclusões:Ø Deve ser reduzida já em projeto para não dar trilhas de rodas
e exsudação
Ø Revestimentos asfálticos com graduação resistente à trilha de roda e asfalto compatível (tipo e dosagem)
Ø Tráfego muito pesado: tendência de base asfáltica de elevado módulo (resistente à deformação permanente) e revestimento asfáltico delgado especial como rolamento para atender aos
aspectos funcionais
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR
Agradecimentos:
Ø Ao DER-PR pelo convite honroso
Ø À Petroleo Brasileiro SAØ Aos Distribuidores e Fabricantes de ligantes (Betunel, Greca.
Ipiranga, BR, Compasa, CBB e Nacional)Ø À Simular e DynatestØ À Kraton e Dupont
Ø JRS fibrasØ Às Empreiteiras Leão Engenharia e Serveng Civilsan SA
Ø Às Concessionárias Nova Dutra-CCR, Autovias-OHL, Ecovias-Ecorodovias, e Colinas.
Profa. Dra. Liedi Bariani Bernucci
11º. Encontro Técnico DER/PR