As primeiras análises dos dados obtidos em campo no experimento internacional da PIARC foram correlações lineares entre os equipamentos de medição de atrito, do mesmo tipo e com os outros tipos, independente do princípio de medida ou do tipo do pneu do equipamento. Essas correlações foram consideradas aceitáveis nas condições de realização do ensaio, os valores obtidos para o coeficiente de correlação nas regressões lineares entre os pares de equipamentos de medição de atrito estão apresentados na Tabela 2.5.2.1.
Tabela 2.5.2.1 Coeficiente de correlação das regressões lineares dos equipamentos de medição de atrito Tipo de Equipamento Roda oblíqua Roda parcialmente bloqueada Roda bloqueada Pêndulo Britânico Roda oblíqua 0,863 0,819 0,795 0,665 Roda parcialmente bloqueada 0,819 0,834 0,783 0,732 Roda bloqueada 0,795 0,783 0,843 0,670 Pêndulo Britânico 0,665 0,732 0,670 0,830
1. MDP – Mean Profile Depth ou profundidade média do perfil;
2. RMS – Root Mean Square of Texture Profile ou raiz média quadrática do perfil da textura;
3. Tempo de drenagem obtido por meio de um drenômetro.
A Tabela 2.5.2.2 apresenta os limites máximos e mínimos dos coeficientes de correlação obtidos com os três tipos de equipamentos utilizados para obtenção da macrotextura e também o número de equipamentos utilizados. Alguns equipamentos de medição de textura apresentam mais de um parâmetro de textura; nestes casos, foi considerado o melhor parâmetro de cada tipo para esses valores de coeficiente de correlação apresentados.
Tabela 2.5.2.2 Coeficiente de correlação das regressões lineares dos equipamentos de medição de textura
Coeficiente de Correlação Parâmetro de
Textura
Número de
Equipamentos mínimo Máximo
MDP 5 0,940 0,966
RMS 10 0,854 0,953
Tempo de
drenagem 2 0,880 0,940
Foi verificada a repetibilidade das medidas de atrito, tendo visto que com cada um dos equipamentos foram realizadas duas medições, a cada uma das três velocidades, 30, 60 e 90 km/h. Foi determinado o valor absoluto da diferença entre a primeira e segunda avaliação, e o desvio padrão desses valores forneceu as medidas de repetibilidade.
As medidas de repetibilidade foram avaliadas para as três velocidades (baixa, média e alta), para os três níveis dos valores de atrito (baixo, médio e alto) em função dos três tipos de equipamentos (roda oblíqua, roda parcialmente bloqueada e roda bloqueada), os resultados estão apresentados na Tabela 2.5.2.3.
Tabela 2.5.2.3Repetibilidade das medidas realizadas no experimento internacional com os equipamentos de medição de atrito
Roda Oblíqua Roda Parcialmente Bloqueada Roda Bloqueada Velocidade baixa 0,034 0,033 0,028 Velocidade média 0,029 0,032 0,024 Velocidade alta 0,028 0,031 0,027 Atrito baixo 0,027 0,023 0,015 Atrito médio 0,031 0,031 0,023 Atrito alto 0,028 0,026 0,029
O IFI é uma escala de referência baseada no modelo da PIARC, que relaciona o atrito com a velocidade de deslizamento; este modelo pode estimar a constante de referência da velocidade (Sp) e o atrito a 60 km/h (F60) de um determinado
pavimento. O par de valores, Sp e F60, expressam o valor de IFI de um pavimento e
permite calcular o valor do atrito, F(S), a qualquer velocidade de deslizamento S.
Para se obter o valor de IFI é preciso realizar, com qualquer equipamento ou técnica homologada ou homologável a partir de critérios estabelecidos no experimento internacional, dois tipos de medidas sobre o pavimento, uma de atrito (FR) e outra de textura (Tx).
Para encontrar um índice válido para todos os equipamentos, foi necessário fixar um valor real de atrito; como não existe esse valor, foi estabelecida uma combinação das medidas realizadas pelos diferentes equipamentos a várias velocidades de deslizamento, para traçar uma curva de atrito versus velocidade para cada seção do ensaio. Essas curvas foram denominadas de “Curvas de Referência” ou “Golden Curves” e caracterizam-se pelos parâmetros, GF60 e GS, conforme pode ser visto na Equação 2.5.2.1.
[ S GS]
GF s
Onde:
S= velocidade de deslizamento em km/h;
) ( s
GF = valor do atrito da “Curva de Referência”, a velocidade de deslizamento S;
60
GF = valor do atrito na “Curva de Referência”, na velocidade de deslizamento de 60 km/h;
GS= parâmetro que representa a influência da velocidade na “Curva de Referência” em km/h.
O parâmetro GS está associado a valores de macrotextura que podem ser obtidos por meio dos equipamentos utilizados no experimento internacional. Por meio de uma regressão linear se obtém o valor estimado de Sp do parâmetro GS. A constante que representa a influência da velocidade na “Curva de Referência” pode ser obtida por meio da Equação 2.5.2.2. Tx b a Sp = + . (2.5.2.2) Onde: x
T = parâmetro de textura, determinado a partir de valores obtidos para a determinação da macrotextura em função do equipamento utilizado;
a e b= constantes determinadas em função do equipamento utilizado.
Os equipamentos de medida de atrito possuem uma velocidade de deslizamento relativa (S) que depende da configuração do equipamento e da velocidade do ensaio, onde:
S= velocidade do veículo V, para equipamentos de roda bloqueada; S= V para equipamentos com roda parcialmente bloqueada;
S= V.senα para equipamentos com roda oblíqua onde α = ângulo de deriva da roda.
O primeiro passo para estimar o valor do atrito na “Curva de Referência”, à velocidade de 60 km/h (G F60), a partir de uma medida de FRS obtida por meio de um
equipamento de medição de atrito a uma velocidade de deslizamento S, consiste em ajustar o valor do atrito a uma velocidade comum de 60 km/h, utilizando o parâmetro de velocidade Sp e a Equação 2.5.2.3. [S Sp] FRS FR60 = ( −60)/ (2.5.2.3) Onde: 60
FR = valor do atrito do equipamento convertido à velocidade de 60 km/h;
FRS= atrito medido pelo equipamento a velocidade de deslizamento S; S= velocidade de deslizamento do equipamento.
O último passo da harmonização consiste na previsão de GF60 por meio de uma
regressão linear a partir de FR60 e TX, de acordo com a Equação 2.5.2.4.
Tx . C FR . B A F60 = + 60+ (2.5.2.4)
A, B e C são as constantes de calibração próprias para um determinado equipamento; em muitos casos a constante C é praticamente nula. Combinando os resultados anteriores, pode-se expressar F60 em função das medidas de FRS (atrito) e Tx
(textura), conforme pode ser visto na Equação 2.5.2.5. [ ] C.Tx FRS . B A FR60= + (S−60)/(a+b.Tx) + (2.5.2.5)
F60 é o valor estimado de GF60, ou seja, o valor do atrito na “Curva de Referência” a 60
km/h. Sp é o valor estimado do parâmetro GS, que representa a influência da velocidade na “Curva de Referência”. Os pares de valores F60 e Sp formam o Index
International de Friction de referência (GIFI) utilizado, conforme pode ser visto na Figura 2.5.2.1.
O resultado mais importante do experimento internacional foi à obtenção de uma escala universal de atrito IFI (F60, Sp) bem definida. Esses valores podem ser utilizados
em estudos de acidentes, avaliações para sistemas de gerência de pavimentos, de manutenção, operações aeroportuárias entre outras aplicações. Com os valores de IFI é possível também, estabelecer níveis de intervenções em função de F60 e Sp,
Figura 2.5.2.2. Esses níveis podem ser estabelecidos pelos órgãos fiscalizadores e/ou administradores de rodovias em função da classe da via.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 20 40 60 80 100 Velocidade de deslizamento, Sp, km/h At ri to F(S) FR(S) GF(S) IFI (F60, Sp)
Figura 2.5.2.1 Processo de harmonização da curva de atrito versus velocidade de deslizamento 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 20 40 60 80 100 Textura At ri to Sp e F60 Baixo m elhorar m acro e m icrotextura F60 Baixo m elhorar m icrotextura Sp Baixo m elhorar m acrotextura BOM
Figura 2.5.2.2 Significado das distintas zonas de um diagrama de atrito – textura
Curva de um determinado equipamento Curva de referência - Golden Value
O IFI pode ser utilizado por órgãos viários e aeroportuários sem necessidade de trocar os métodos em vigor (equipamentos e procedimentos) e sem perda do histórico do banco de dados.
Como os materiais para pavimentação, influem nos valores de atrito e de textura, seus fornecedores podem ampliar o seu campo de distribuição a países com especificações harmonizadas.
Os consultores podem trabalhar em países estrangeiros adaptando as especificações baseadas nos métodos de controle local. Os fabricantes de equipamentos de atrito e textura poderão aumentar seus mercados de distribuição.
O meio técnico tende a melhorar o conhecimento sobre o fenômeno do deslizamento e dos efeitos da textura.
Os usuários de vias, rodovias e aeroportos podem receber informações de aderência em uma escala idêntica em todos os países, o que pode contribuir para melhorar a segurança (Wambold et al., 1995).