Massapê, Item de Desequilíbrio na Manutenção Rodoviária: O Caso da Rodovia BR-324/BA.

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Massapê, Item de Desequilíbrio na Manutenção Rodoviária: O Caso da Rodovia BR-324/BA.
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CUERVO, Juan Cabral [1]

MELO, Leandro Costa [2]

ALMEIRA, Patrícia Silva [3]

CAMPOS, Luiz Edmundo P. [4]

CUERVO, Juan Cabral; et.al. Massapê, Item de Desequilíbrio na Manutenção Rodoviária: O Caso da Rodovia BR-324/BA. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 2, Vol. 15. pp 149-162. Fevereiro de 2017. ISSN: 2448-0959

Resumo

O objetivo deste artigo é apresentar uma comparação entre parâmetros de desempenho de pavimentos que tenham ou não o solo massapê na sua estrutura, sua influência na manutenção de uma rodovia e importância nas avaliações de desempenho de uma Concessão.Com os ensaios realizados e monitorações das condições do pavimento do trecho compreendido entre o km 551 e o km 603 da rodovia BR-324/BA pode-se fazer uma análise da influência do tipo de solo massapê sob o pavimento através da verificação de parâmetros de desempenho de manutenção de pavimento estabelecidos no Programa de Exploração Rodoviária (PER).Nos trechos com massapê constatou-se um pior comportamento do pavimento, suscitando um investimento diferenciado em manutenção da via na busca por atender aos parâmetros de desempenho das Concessões que, se não respeitados, são passíveis de penalidades, como multas e reduções tarifárias. Esta situação expõe a fragilidade na metodologia de análise de desempenho imposta às Concessionárias.

Palavras-chave: Concessão de rodovias, Solo Massapê, Custos com manutenção rodoviária.

INTRODUÇÃO

Este trabalho trata de um estudo de caso na BR-324/BA no trecho entre os municípios de Simões Filho e Amélia Rodrigues, segmento rodoviário que apresenta locais com presença na camada de subleito material expansivo pertencente a Bacia sedimentar do recôncavo Baiano, conhecido popularmente na Bahia como massapê. Na engenharia, as primeiras contribuições de estudos sobre o massapê foram apresentadas em função das dificuldades de implantação da rodovia BR-324/BA entre Salvador e Feira de Santana (Simões & Costa Filho, 1981). Esta rodovia liga a cidade de Salvador a cidade de Feira de Santana, se caracterizando como uma das principais vias de escoamento e circulação da região, com elevado tráfego de veículos leves e pesados.

Presa (1980) define que o solo expansivo, seja ele no estado natural ou compactado, é aquele em que a variação volumétrica é muito elevada, de forma a produzir efeitos prejudiciais nas obras construídas sobre os mesmos ou nas proximidades.

Concessionada desde 2009, a BR-324/BA embora com manutenção rotineira, apresenta em alguns trechos elevada demanda por recuperação do pavimento, com destaque para o trecho compreendido entre o km 551 e o km 603, foco desta análise. Conforme estudo de Simões (1991), neste trecho rodoviário apresenta solo massapê na sua constituição.

De acordo com o manual de pavimentação do DNIT de 2006, o massapê é classificado como um solo argiloso, de plasticidade, expansibilidade e contratilidade elevadas, características responsáveis pelo surgimento de problemas nas estruturas do pavimento.

Sobral (1956) avaliou as percentagens das diversas frações dos solos constituintes dos massapês (localizados na região de Água Comprida, São Sebastião, Candeias Usina aliança e atual BR-324/BA) a partir do método brasileiro MB-32 da ABNT, concluindo que os massapês são solos constituídos de frações muito finas, com porcentagem da mistura de silte – argila entre 65 e 93% e as percentagens de argila entre 32 e 74%

Materiais expansivos ocasionam sérios problemas técnicos durante a implantação e operação nas obras de engenharia, em especial em pavimentos rodoviários, devido a sua grande instabilidade frente a variação de umidade, o qual se torna muito expansivo na presença de água e na ausência apresenta retração, isso devido a elevadas quantidades de argilo-minerais da família da montmorilonita na fração argila deste solo. A repetição do fenômeno expansão-retração provoca efeitos prejudiciais aos pavimentos (Simões,1991).

A presença de solos expansivos em obras rodoviárias está intimamente ligada a deformações, originando danos à pista e à taludes de corte e aterro, estabelecendo redução do nível de conforto e significativo aumento de necessidade de manutenção, o qual demanda maiores investimentos. Nos trechos da rodovia onde não ocorrem solos expansivos a incidência desses problemas tende a ser significativamente menor.

O serviço de manutenção do pavimento é realizado pela concessionaria, conforme cronograma e frequência definido em contrato e com apresentação periódica de relatórios ao órgão concedente. Neste processo, a presença de material expansivo como o massapê pode se caracterizar como um elemento de desequilíbrio, suscitando uma maior atenção na serventia da via.

Contudo, embora alguns trechos apresentem comportamento diferenciado do seu subleito, o que determina uma maior necessidade de manutenção, o pavimento da BR-324/BA, conforme contrato vigente de concessão, é avaliado de forma homogênea pela ANTT, através de parâmetros de desempenho fixos estabelecidos no Programa de Exploração Rodoviária – PER, que não refletem as particularidades do trecho em foco.

Apesar do conhecimento da existência desse solo na região, sua influência não é considerada nos modelos tradicionais de dimensionamento de pavimento, sendo um dos fatos que motivou o desenvolvimento deste trabalho.

O estudo apresentado foi elaborado com base em pesquisa de campo, documentos e ensaios cedidos pela empresa responsável na administração atual da rodovia, tendo como objetivo geral visualizar o impacto que o material expansivo, no caso o massapê, promove no pavimento, o qual influência no acréscimo de manutenções e, consequentemente, pode demandar maiores investimentos, além de evidenciar, no caso das concessões, a necessidade de se desenvolver parâmetros de análise de desempenho do pavimento compatíveis com as características locais, que acompanhem a heterogeneidade e particularidades dos trechos da rodovia.

METODOLOGIA

A pesquisa foi realizada na BR-324/BA, rodovia que liga as cidades de Salvador e Feira de Santana, com foco para o trecho compreendido entre o km 551 e o km 603, local que segundo resultados de ensaios da concessionária responsável apresenta maior necessidade de manutenção no pavimento.

Figura 1: Mapa de visualização do trecho em estudo. Fonte: Google Earth

Para o desenvolvimento do presente estudo, realizou-se primeiramente uma análise bibliográfica para caracterização do solo do trecho compreendido no trecho em estudo.  Com os ensaios e monitorações das condições do pavimento cedido pela Concessionária pode-se fazer uma análise da influência desde tipo de solo sob o comportamento do pavimento e, assim, tornou-se possível verificá-los com base nos parâmetros predefinidos de desempenho de manutenção de pavimento estabelecidos no Programa de Exploração Rodoviária (PER).

Pretende-se também verificar a diferença de quantidade de manutenção do pavimento em trechos com e sem a presença de massapê nas camadas inferiores à capa asfáltica, tornando possível avaliar se os parâmetros de desempenho hoje estabelecido no PER vigente são compatíveis com a realidade local.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

A rodovia em estudo pertence a bacia sedimentar do recôncavo que tem área aproximada de 9.800 km², limitada ao norte pelos municípios de Alagoinhas e Feira de Santana; a oeste por Muritiba, Maragogipe e Nazaré; ao sul por Valença, Nilo Peçanha e Camamu; e a leste pelo Oceano Atlântico (Simões, 1991).

Conforme Simões (1991), nesta Bacia são encontradas as maiores ocorrências de materiais expansivos do Brasil, pertencentes aos grupos Brotas, Santo Amaro, Ilhas e Massacará. Nos três primeiros grupos, o processo de intemperismo das rochas, originaram solos argilosos com elevada plasticidade e expansividade (o massapê), já o grupo Massacará é formado por mantos espessos, pouco consolidados, de segmentos granulares intercalados por camadas de massapê.

A Rodovia BR-324/BA atravessa a Bacia Sedimentar o Recôncavo, conforme ilustração abaixo:

Figura 2 – Perfil longitudinal esquemático da rodovia BR-324/BA, mostrando os limites da bacia sedimentar. (Fonte: Estudo cedido pela Concessionária VIABAHIA)

De acordo com estudo do perfil geológico realizado pela Concessionária, no trecho compreendido entre o km 551 e o km 603 da rodovia BR-324/BA, ocorrem os folhelhos. No trecho adjacente ao km 603, em direção a Salvador, ocorrem sedimentos da Formação Barreiras, constituídos principalmente de materiais de matriz arenosa e no trecho adjacente ao km 551, em direção a Feira de Santana, também ocorrem materiais mais arenosos e menos expansivos.

Figura 3 – Perfil esquemático da rodovia BR-324/BA expondo o trecho de ocorrência dos folhelhos. (Fonte: Estudo cedido pela Concessionária VIABAHIA)

Brito (2006) define massapê (vertissolo) como um solo plástico, com elevado teor de argila, contendo minerais argílicos expansivo tipo montmorilonita, camadas mistas ilita-montmorilonita e ilita, provenientes da intemperização das rochas argilosas e de alguns siltitos das formações dos Grupos Brotas, Santo Amaro e Ilhas. Pequenas variações de umidade, em torno de 2%, são suficientes para promoverem significativas expansões no solo massapê.

Ensaios geotécnicos realizados

Os resultados das investigações geotécnicas realizadas pela concessionária comprovam a grande incidência de solo expansivo (massapê) no subleito da rodovia, ao longo do trecho estudado, e que pela sua acentuada característica de retração e expansividade, justificam os danos frequentes e repetitivos verificados no pavimento da rodovia em estudo.

Figura 4 – Resumo dos ensaios geotécnicos realizado pela concessionaria. (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária VIABAHIA)

Na figura 4, observa-se elevados percentuais de argila 63 a 69% com expansão variando de 81,9 a 93,2%. Através dos resultados é possível verificar que o solo avaliado possui textura predominantemente fina com grande plasticidade e expansividade.

Os elevados valores percentuais de expansão obtidos nos ensaios indicam que o subleito, quando submetido a grandes variações de umidade, tende a apresentar variações volumétricas significativas (expansão e retração), que provoca o aparecimento de defeitos no pavimento, como pode-se verificar nas figuras 5 a 7:

Figura 5: Pista Salvador – Feira de Santana, km 564 + 300 m; subleito em massapê, pista e acostamento danificados; local de ocorrência de folhelho. (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento Cedido pela Concessionária)
Figura 6: Pista Salvador – Feira de Santana, trecho entre o km 563 e o km 564 – ondulações e danos na pista e acostamento; local de ocorrência de folhelho (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)
Figura 7: Pista Salvador – Feira de Santana, trecho entre o km 563 e o km 564 – ondulações e danos na pista e acostamento; local de ocorrência de folhelho (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)

Assim, antes de expor a comparação dos resultados da avaliação do pavimento no trecho proposto por este estudo, que é realizada através de parâmetros técnicos preconizados no PER, como por exemplo irregularidade longitudinal (IRI) e deflexão característica (Dc), primeiramente é necessário apresentar a finalidade do Programa de Exploração Rodoviária (PER) e como nele é definida a etapa de Manutenção.

Programa de Exploração Rodoviária (PER) 

“O Programa de Exploração Rodoviária foi elaborado com o intuito de apresentar as obrigações de investimento da concessionária e definir os parâmetros de desempenho a serem atendidos ao longo do prazo de concessão. Tais especificações são divididas em três etapas: trabalhos iniciais, recuperação e manutenção” (PER,2008)

A rodovia BR-324/BA por definição contratual encontra-se na etapa de manutenção, foco do presente estudo e, portanto, a etapa a ser abordada.

 Manutenção 

“A Manutenção compreende o conjunto de intervenções físicas programadas que a Concessionária deverá realizar com o objetivo de recompor e aprimorar as características técnicas e operacionais do Sistema Rodoviário, conforme os Parâmetros de Desempenho e as especificações técnicas mínimas. As atividades de Manutenção deverão iniciar-se após a fase de Recuperação da rodovia e desenvolver-se até o final do Prazo da Concessão.” (PER,2008)

Em seguida, são apresentados as definições de alguns parâmetros de desempenho e os resultados do monitoramento anual do pavimento da rodovia em estudo, disponibilizados pela concessionária.

Principais Parâmetros para avaliação do desempenho e resultados do monitoramento anual do pavimento

Irregularidade Longitudinal de Pavimento (IRI) 

A irregularidade longitudinal é o somatório dos desvios da superfície de um pavimento em relação a um plano de referência ideal de projeto geométrico que afeta a dinâmica do veículo, o efeito dinâmico das cargas, a qualidade ao rolamento e a drenagem superficial da via. (BERNUCCI, 2008)

O parâmetro de irregularidade fornece condições de avaliar a interação entre o veículo, usuário e pavimento, de maneira a ser também meio de análise das condições de conforto da via.

Figura 8 – Condição da via por QI e IRI (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária).
Gráfico 1 – Comparativo Anual de Irregularidade Longitudinal (IRI) – BR-324 – Sem Massapê. (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)
Gráfico 2 – Comparativo Anual de Irregularidade Longitudinal (IRI) – BR-324 – Com Massapê. (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)

Com base nos gráficos apresentados é possível observar que nos trechos com presença de massapê as condições de irregularidade eram mais acentuadas no ano de 2010, tendo uma significativa redução nos anos posteriores em função provavelmente das obras de recuperação e posterior manutenção realizadas pela concessionária.

Deflexão Característica (Dc)

Conforme o PER, trata-se de um indicativo do comportamento elástico da estrutura, também denominada deformação ou deflexão recuperável. Quanto maior seu valor, mais elástica ou resiliente é a estrutura e maior o seu comprometimento estrutural. As deflexões características do pavimento flexível devem ser medidas de forma dinâmica através de equipamento dinâmico de impacto tipo Falling Weight Deflectometer – FWD, de acordo com a norma DNIT PRO 273/96, com espaçamentos máximos, em uma mesma faixa de tráfego, de 200 metros.

Deflexão elevada é o indicativo de elevada deformação, consequência da deficiência de capacidade de suporte do pavimento, o que caracteriza uma condição estrutural ruim. Portanto, a análise da deflexão característica permite uma melhor compreensão do comportamento estrutural dos pavimentos. Dentre os parâmetros citados, diante da sua relação com o comportamento estrutural do pavimento nas suas camadas mais profundas, a deflexão se destaca como principal parâmetro para diferenciar e avaliar a influência do solo tipo massapê na deficiência estrutural.

Os valores de deflexão máxima representam a condição estrutural geral do pavimento. Para este estudo foi levada em consideração a deflexão característica (Dc) de cada segmento avaliado, que pode ser calculada através da média das deflexões de um segmento somada ao desvio padrão.

A seguir são apresentados os resultados dos levantamentos deflectométricos realizados com o Falling Weight Deflectometer (FWD) entre 2010 e 2015, com exceção para os anos de 2012 e 2013. (PER,2008)

Figura 9 – Condição da via por Dc. (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)
Gráfico 3 – Comparativo Anual da Deflexão Característica (Dc) – BR-324 – Sem Massapê (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária).
Gráfico 4 – Comparativo Anual da Deflexão Característica (Dc) – BR-324 – Com Massapê (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária)

Com base nos resultados apresentados, pode-se observar que no trecho com massapê a condição estrutural do pavimento era mais crítica no início da concessão, passando por uma significativa redução até o ano de 2014. Também foi observado uma perda na capacidade estrutural de ambos os trechos (com e sem massapê) entre os anos de 2014 e 2015, com maior impacto no trecho com massapê.

O gráfico a seguir ilustra os resultados desta análise, evidenciando a maior necessidade de restauração no pavimento em trechos com a presença do massapê.

Gráfico 5 – Percentual de área restaurada – BR-324 (Fonte: Relatório de Monitoramento do Pavimento cedido pela Concessionária).

Analisando os resultados é possível observar que embora os trechos com o solo expansivo (massapê) já tenham sido restaurados nos anos de 2010 a 2012, apresentaram necessidade de nova restauração em cerca de 35% no ano de 2014, evidenciando assim, um pior comportamento do pavimento e uma maior quantidade de manutenção nos trechos com massapê, na busca por atender aos parâmetros de desempenho da concessão.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

As rodovias em regime de concessão são avaliadas pelo poder concedente através de parâmetros definidos no PER para avaliação principalmente das condições do pavimento. Parâmetros estes que, se não atendidos, são passíveis de penalidades, como multas e reduções tarifárias.

A dificuldade das Concessões de atender o modelo de avaliações proposto é constatada, nos quais os parâmetros de avaliação preconizados no PER são os mesmos independentemente do trecho em que a rodovia está assentada. Para trechos críticos, como é o caso onde encontra-se o massapê, sem a flexibilização dos parâmetros de avaliações ou a apresentação de novos padrões de desempenho que possam efetivamente serem cumpridos, o risco que a Concessionária precisa absorver tende a ser maior, podendo afetar não só a saúde financeira da instituição, como também a boa serventia do pavimento, essencial para o conforto e segurança da pista de rolamento ao usuário.

REFERÊNCIAS

BRITO, A.A.S. Estudo de manifestação patológica em edificação assente sobre solo expansivo – massapê. Monografia (Especialização em Gerenciamento na Construção Civil) – Curso de Especialização em Gerenciamento da Construção Civil, Universidade Estadual de Feira de Santana, feira de Santana, 2006.

NUNES, A. J. da Costa. (1988). Problemas e Soluções em Folhelhos e Massapês da Bahia nas Obras de Engenharia.

PRESA, E. P. (1980). Parâmetros Convenientes para projetos de rodovias em Solo Expansivo. II Seminário Regional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações – NRBA/ABMS – Salvador-Ba.83-106.

Relatório de Monitoramento de pavimento e resultados de ensaios geotécnicos fornecidos pela Concessionária VIABAHIA, 2016.

SIMÕES P.R.M & Costa Filho, L.M (1991). Características Mineralógicas, Químicas e Geotécnicas de solos expansivos do Recôncavo Baiano, Simpósio Brasileiro de Solos tropicais para Engenharia, PUCRJ. 569-588p.

SIMÕES, Paulo Roberto. Mecanismo de Instabilização dos Taludes Naturais das Formações Expansivas da Bacia Sedimentar do Recôncavo Baiano. Tese para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 1991.

SOBRAL, H.S. Contribuição ao estudo de massapê como solo para construção. Tese para Cátedra de matérias de construção. Universidade Federal da Bahia. Escola de Belas Artes, Salvador-Bahia,1956.

[1] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[2] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[3] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[4] Mestre Engenheiro Civil

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