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3.4.1. Caracterização estrutural (FWD)

Uma vez que o deflectómetro de impacto (Falling Weight Deflectometer – FWD) foi o equipamento utilizado no desenvolvimento dos casos em estudo, para caracterização estrutural dos pavimentos, considerou-se importante descrever o seu modo de funcionamento e as suas principais características de uma forma mais pormenorizada. O objetivo de realizar estes ensaios passa por compreender as alterações ao nível da capacidade de carga de um pavimento antes e após a colocação de infraestruturas enterradas.

O Deflectómetro de Impacto (FWD) é um equipamento destinado a avaliar a capacidade estrutural de um pavimento através da medição da sua resposta a uma carga vertical de impacto. É um equipamento que tem um sistema de cargas e dispositivos para a medição de deflexões, habitualmente montado num atrelado de um veículo e que permite a realização de ensaios não-destrutivos simulando as ações induzidas pela passagem dos veículos (a uma velocidade de cerca de 60 a 80 km/h), e mede a resposta do pavimento daí resultante relativamente às deflexões.

No interior do veículo rebocador são instalados, entre outros, os componentes eletrónicos e um computador através do qual são efetuados o controlo do ensaio e o registo dos resultados. Na Figura 84 apresenta-se o deflectómetro de impacto da Universidade do Minho, usado no desenvolvimento do estudo apresentado no presente trabalho.

Figura 84 – Deflectómetro de Impacto (FWD) da Universidade do Minho

A força de impacto do ensaio é gerada pela queda de uma massa de uma determinada altura sobre um conjunto de amortecedores de borracha, o qual transmite através de uma placa circular, uma força de impulso à superfície em ensaio.

A massa, a altura de queda e o número de amortecedores podem ser ajustados para cada ensaio. As deflexões são medidas por sensores (ou transdutores) no local onde é aplicada a carga de impacto e em pontos distribuídos ao longo de uma viga, em que o número de sensores (normalmente entre 6 e 9) e o afastamento entre os mesmos, é variável de acordo com os objetivos definidos para o ensaio e as características do pavimento em estudo.

Existem dois tipos diferentes de transdutores de deflexões utilizados atualmente nos Deflectómetros de Impacto, o geofone, transdutor de velocidade sísmica, que mede as velocidades da superfície do pavimento e converte-as em deflexões por integração de sinal, e o sismómetro, transdutor de deslocamentos sísmicos, que mede diretamente as deflexões da superfície do pavimento.

O ensaio é feito com o veículo parado, e o sistema de carga e o sistema de dispositivos de medição de deflexões são apoiados na superfície do pavimento. São efetuados pelo menos dois impactos para cada ponto de ensaio, sendo o primeiro impacto para o ajustamento da placa de carga à superfície do pavimento. Para a deslocação para o ponto seguinte de ensaio, os dispositivos são automaticamente recolhidos para uma posição de transporte. A aquisição de resultados é efetuada num computador a bordo do veículo rebocador. O diâmetro da placa de ensaio varia de 30 cm a 45 cm, de acordo com a norma ASTM D 4694-96. A placa de 30 cm de diâmetro é, normalmente utilizada em pavimentos rodoviários, enquanto em pavimentos aeroportuários é utilizada a de 45 cm. Neste estudo usou -se a placa de 300 mm. Para medir a resposta da superfície do pavimento, avaliada pela deflexão em função da distância ao centro de aplicação da carga, o reboque tem vários acelerómetros a determinadas distâncias do centro de aplicação da carga, alinhados na direção do eixo do reboque.

As tensões produzidas num pavimento devido à queda duma massa durante um ensaio de FWD degradam-se com a profundidade (Freitas, 1999). A cada sensor de deflexão (geofone) corresponde um valor do assentamento da superfície do pavimento, o qual reflete a contribuição específica dum certo conjunto de camadas.

Durante o ensaio de FWD foram aplicadas na superfície do pavimento duas pancadas com cargas entre e 30 e 65 KN, sendo feita uma interpolação linear para obter as deflexões para uma carga de 40KN, que foi considerada a carga de referência para o estudo (equivalente a um eixo de 80 KN). Relativamente à distância dos sensores ao centro de aplicação de carga, estes encontram-se às seguintes distâncias: 0, 0,3, 0,45, 0,6, 0,9, 1,2, 1,5, 1,8 e 2,1 metros.

3.4.2. Ensaios realizados no trecho em calçada de cubos de granito

Para a parte experimental do presente trabalho, no que respeita ao trecho de calçada de cubos de granito, os ensaios FWD foram realizados com um espaçamento de 10 metros, uma vez que o trecho era relativamente pequeno (127m) e eram necessários vários pontos para uma análise de resultados representativa.

O principal objetivo dos ensaios passa por caracterizar, a nível da capacidade estrutural, o pavimento antes e após os trabalhos de colocação das infraestruturas. Assim, e nesta obra, os ensaios foram somente realizados dentro da área prevista para abertura de vala, e foram executados nos dois sentidos, ambos no rodado esquerdo como ilustra a Figura 85. Com isto pretende-se saber quais os ganhos, ou as perdas, na capacidade estrutural do pavimento que esta obra de pavimentação após instalação de infraestruturas acabou por originar e perceber até que ponto este tipo de obras interfere na qualidade funcional e estrutural de um pavimento.

Figura 85 – Ensaios realizados em ambos os sentidos no rodado esquerdo

3.4.3. Ensaios realizados no trecho em material betuminoso

Em relação a este trecho em material betuminoso, os ensaios FWD foram também realizados de 10 em 10 metros, dada a reduzida extensão do trecho (135m) e a necessidade da obtenção de resultados de vários pontos para uma maior representatividade do estudo.

O estudo deste trecho em material betuminoso torna-se um algo peculiar, mas ao mesmo tempo interessante uma vez que requer uma maior análise de dados, visto que se trata de um pavimento em que uma das vias de tráfego já sofreu anteriormente intervenção para instalação de infraestruturas, a outra via não sofreu qualquer intervenção (Figura 86). Esta nova intervenção passa maioritariamente no centro da estrada.

Assim, em termos de capacidade de carga estes ensaios têm vários objetivos, podendo salientar-se os seguintes:

 Analisar a diferença entre a via de tráfego já intervencionada anteriormente e a via de tráfego não intervencionada, de forma a perceber qual a repercussão ao nível da capacidade de carga que a intervenção no pavimento originou relativamente ao pavimento não intervencionado.

 Analisar a repercussão que a nova intervenção para colocação de infraestruturas origina, tanto na via de tráfego anteriormente intervencionada como na via de tráfego sem intervenção.

 Analisar a diferença no comportamento da zona não intervencionada antes e após a execução da nova intervenção.

 Analisar o efeito da nova intervenção no comportamento global do pavimento, com recurso a ensaios transversais.