(1ª fase - versÃo revista) - ulisboa

SISTEMA DE GESTÃO DE PAVIMENTOS MANUAL DE UTILIZAÇÃO

(1ª FASE - VERSÃO REVISTA)

Sistema de Gestão de Pavimentos: Manual de Utilização

I


ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO 1 2. ESTRUTURA GERAL DO SISTEMA DE GESTÃO 2

3. REFERENCIAÇÃO DA REDE RODOVIÁRIA 5 3.1. Introdução 5

3.2. Metodologia a utilizar no levantamento 5

3.3. Geo-referenciação dos atributos 7

3.4. Estrutura de representação em SIG 73.4.1. Aspectos do problema de modelação geográfica de uma rede viária 73.4.2. A opção por segmentação dinâmica 9

3.5. Conclusão 11

4. ESTRUTURA DA BASE DE DADOS 12

4.1. Introdução 12

4.2. Informação Geográfica – A Opção pela Geodatabase 12

4.3. Modelo de Dados 164.3.1. Diagrama de Entidades 174.3.2. Diagrama de Relações 19

4.4. Implementação do Modelo de Dados 224.4.1. Plataforma tecnológica 234.4.2. Utilizadores, permissões e segurança 234.4.3. Implementação 24

4.5. Interface de Inserção, Edição e Visualização de Dados 244.5.1. Funcionalidades 254.5.2. Implementação 274.5.3. Plataforma Tecnológica 274.6. Conclusão 29


II

5.

SISTEMA DE GESTÃO DOS PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 31


5.2. Dados a Considerar para a Base de Dados 31

5.3. Metodologia de Recolha dos Dados 33

5.4. Avaliação da Qualidade 38

5.5. Estratégia de Aplicação dos Recursos 39 6. SISTEMA DE GESTÃO DOS PAVIMENTOS RÍGIDOS 45


6.2. Dados a Considerar para a Base de Dados 45

6.3. Metodologia de Recolha dos Dados 46

6.4. Avaliação da Qualidade 48

6.5. Definição das Estratégias de Conservação 51

7. CONTROLO E GARANTIA DA QUALIDADE 52

7.1. Controlo da Qualidade 52

7.2. Controlo da Qualidade da Observação do Estado dos Pavimentos Flexíveis 53

7.3. Controlo da Qualidade da Observação do Estado dos Pavimentos Rígidos 55 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS 56 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 57


III

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 – Estrutura esquemática do sistema de gestão de pavimentos 4

Figura 3.1 – Cadeia de processamento dos dados 6Figura 3.2 – Distância superficial e distância no plano cartográfico 7Figura 3.3 – Segmentação por troços e segmentação dinâmica 9Figura 3.4 – Detalhe da representação geográfica do estado de conservação 10 Figura 4.1 – Distâncias (m) em relação à origem 13Figura 4.2 – Secções com extremidades isoladas 14Figura 4.3 – Secções que se sobrepõem 14Figura 4.4 – Secção única com sobreposição 15Figura 4.5 – Secção única com intersecção 15Figura 4.6 – Intersecção de secções não desniveladas 15Figura 4.7 – São identificados erros nas extremidades não cobertas por nós (na

classe de entidades respectiva) 16Figura 4.8 – São identificados erros nos nós não cobertos por extremidades de

secções 16Figura 4.9 – Diagrama de Entidades com classificação taxonómica 18Figura 4.10 – Diagrama de Entidades para o sistema de gestão de pavimentos 18Figura 4.11 – Representação espacial dos diferentes Geo-objectos (linhas, pontos e

polígonos) 19Figura 4.12 – Diagrama de relações para um sistema automóvel 19Figura 4.13 – Diagrama de relações para o sistema de gestão de pavimentos 21Figura 4.14 – Diagrama de relações com inclusão de queries de avaliação de

qualidade de pavimento 22Figura 4.15 – Esquema de funcionamento da aplicação «stand alone» 28Figura 4.16 – Esquema de funcionamento da aplicação Web 28

Figura 5.1 – Esquema de quantificação do IRI, na ausência de medição directa 37 Figura 6.1 – Cálculo do valor a deduzir para a degradação designada por

fendilhamento longitudinal, transversal ou diagonal 49Figura 6.2 – Trecho rodoviário 49Figura 6.3 – Cálculo do “Valor Total a Deduzir Corrigido” para pavimentos rígidos 51Figura 6.4 – Correlação entre IQ e as intervenções de conservação 51

Figura 7.1 – Vectores de diferença (ampliados) entre dois levantamentos com GPS 53


IV

ÍNDICE DE QUADROS Quadro 5.1 – Dados propostos para descrição do estado dos pavimentos flexíveis 33Quadro 5.2 – Degradações e níveis de gravidade para os pavimentos flexíveis 36

Quadro 6.1 – Dados propostos para descrição do estado dos pavimentos rígidos 45Quadro 6.2 – Degradações e níveis de gravidade para os pavimentos rígidos 47Quadro 6.3 – Cálculo dos valores a deduzir 50Quadro 6.4 – Cálculo do IQ 50 Quadro 7.1 – Definição do factor de correcção a aplicar ao IQ obtido por cada

equipa 54


V

GLOSSÁRIO DE SÍMBOLOS

AASHO – American Association of State Highway Officials ACIV – Associação para o Desenvolvimento da Engenharia Civil Aa – Altura de areia, medida no ensaio da mancha de areia, para caracterização da textura superficial AIPCR – Associação Internacional Permanente dos Congressos da Estrada ASTM – American Standard of Test Materials CBR –Californian Bearing Ratio Ct – Indicador de Fendilhamento DDL – Data Definition Language DML – Data Manipulation Language DOT – Department Of Transportation Dxf – Drawing Exchange Format EFI – European Friction Index GGRE – Gabinete de Gestão da Rede GPS – Global Positioning System HDM – Highway Design Manual ICIST – Instituto de Engenharia de Estruturas, Território e Construção IEP – Instituto das Estradas de Portugal IFI – International Friction Index IIS – Internet Information Service IQ – Índice da Qualidade IRI – International Roughness Index (Índice de Irregularidade Longitudinal) IST – Instituto Superior Técnico MTC – Metropolitan Transportation Commission NMQ – Nível Mínimo da Qualidade PCI – Present Condition Index PDOP – Positional Dilution of Precision (Diluição de Precisão em Planimetria) PL/SQL – Procedural Language/Structured Query Language (Linguagem de Programação de Oracle). Pt – Indicador Reparações PSI – Present Serviceability Index ReNEP – Rede Nacional de Estações Permanentes SAD – Sistema de Apoio à Decisão SCRIM – Sideway Coefficient Resistance Investigation Machine SIG – Sistema de Informação Geográfica SGP – Sistema de Gestão de Pavimentos SGBDR – Sistema de Gestão de Base de Dados Relacionais SQL – Structured Query Language St – Indicador Covas e Peladas


VI

TECMINHO – Associação Universidade – Empresa para o Desenvolvimento TMD – Tráfego Médio Diário TMDA – Tráfego Médio Diário Anual TMDAp – Tráfego Médio Diário Anual de Veículos Pesados UML – Unified Modelling Language VTD – Valor Total a Deduzir VTDC – Valor Total a Deduzir Corrigido


1


1. INTRODUÇÃO

O presente documento reflecte a actividade desenvolvida no primeiro ano de implementação do projecto para a elaboração do sistema de gestão da conservação dos pavimentos da rede rodoviária nacional e constitui um manual de utilização do sistema, na fase em que se encontra.

As tarefas correspondentes ao primeiro ano (primeira fase) foram as seguintes: 1) - Definição da estrutura e funcionalidades do Sistema de Gestão; 2) - Definição do tipo de software, e processos para o controlo e organização dos

dados; 3) - Configuração do tipo de outputs que o Sistema proporciona; 4) - Estabelecimento do SIG – Sistema de Informação Geográfica, de suporte dos

outputs; 5) - Criação e alimentação da Base de Dados dos pavimentos; 6) - Colaboração numa acção de formação, tendo em vista dotar os Observadores,

técnicos das Direcções de Estradas do IEP, de conhecimentos técnicos actuais, de critérios uniformes de observação e do registo dos indicadores do estado de conservação dos pavimentos e na adequada manipulação dos equipamentos a utilizar na campanha de campo;

7) - Colaboração numa campanha de levantamento do estado da rede, ainda por métodos visuais;

8) - Inventariação das secções homogéneas a considerar para a rede com base em elementos existentes. O Sistema de Gestão a desenvolver deverá permitir, caso os trabalhos continuem

numa fase subsequente: 1) - a actualização contínua da Base de Dados; 2) - o planeamento das acções de observação por métodos visuais e por métodos

mais sofisticados, para o ano seguinte e dos planos para os anos a definir pela Administração da EP;

3) - o planeamento das intervenções de manutenção para os prazos a definir com a Administração da EP;

4) - a orçamentação das intervenções de manutenção para os prazos a definir com a Administração da EP;

5) - a análise económica das soluções consideradas; 6) - a produção de outputs gráficos e numéricos.

A primeira fase de trabalhos para a implementação do sistema de gestão da conservação dos pavimentos da rede rodoviária nacional foi desenvolvida pelo Gabinete de Gestão da Rede (GGRE) da EP, pela Universidade de Coimbra, representada pela ACIV, pelo Instituto Superior Técnico, representado pelo ICIST, pela Universidade do Minho, representada pela TECMINHO, sob a Coordenação Geral da Doutora Engenheira Maria da Conceição M. Azevedo.


2

2. ESTRUTURA GERAL DO SISTEMA DE GESTÃO

Neste capítulo define-se a estrutura para o sistema de gestão de pavimentos da EP, descrevendo-se as principais funcionalidades que este deve conter.

O sistema de gestão dos pavimentos é constituído por um conjunto de módulos, cuja interacção é definida pelo organograma apresentado na forma mostrada na Figura 2.1 [1].

Um futuro sistema integrado de conservação da rede de estradas deverá conter a informação relativa a outros sistemas, tais como os de “Gestão da Rede de Drenagem”, “Gestão do Equipamento de Segurança” e “Gestão da Estabilidade de Taludes”. Esta informação global é importante para a atribuição de recursos para obras nas redes e dispositivos paralelos, a qual pode afectar o montante disponível para obras de conservação no âmbito de decisões que serão efectuadas pelo sistema de gestão de pavimentos que se pretende desenvolver.

Da análise da estrutura proposta (Figura 2.1), verifica-se que os módulos principais do sistema de gestão de pavimentos são os seguintes:

“Base de Dados Rodoviária”; “Avaliação da Qualidade dos Pavimentos”; “Avaliação das Estratégias de Aplicação dos Recursos”.

A “Base de Dados Rodoviária” está relacionada com a componente do “Levantamento das Condições da Rede” (auscultação dos pavimentos), o qual está por sua vez se apoia na Definição dos Segmentos de Gestão da Rede. Esta fase fundamental da actividade de gestão está apoiada na componente essencial da referenciação da rede rodoviária, a qual permite a localização de qualquer elemento da rede e a identificação do seu estado em qualquer data do período de vida dos pavimentos.

O módulo de Avaliação da Qualidade dos Pavimentos compreende a análise e o tratamento de dados provenientes da base de dados, produzindo indicadores para apoiar os módulos seguintes. Entretanto, ao nível deste módulo já é possível produzir elementos de apoio à decisão, nomeadamente a indicação de segmentos da rede que, devido ao seu avançado estado de degradação, devem ser objecto de reparação imediata.

O módulo da “Avaliação das Estratégias de Aplicação dos Recursos” constitui a principal ferramenta de apoio à decisão, apoiando-se no seguinte conjunto de sub-módulos:

Modelos de comportamento; Custos de reabilitação; Custos dos utentes; Financiamento.

Cada um destes módulos contém informação específica cuja definição merece uma atenção especial por parte da Administração Rodoviária, dado que a sua fiabilidade terá reflexos imediatos na fiabilidade de todas as componentes a jusante e,


3

consequentemente, na qualidade das decisões tomadas com base neste sistema de gestão.

Assim, todos estes sub-módulos devem ser objecto de análise cuidada da sua adequação às características da rede rodoviária em cada fase do seu desenvolvimento, em particular no respeitante aos modelos de comportamento. Deste modo, como para todo o sistema, mas para estes módulos em particular, a qualidade dos resultados do sistema, além da qualidade da informação fornecida à base de dados, respeitante ao estado dos pavimentos, estará sempre dependente de acções de revisão/actualização periódica de cada um destes módulos.

Este documento, apresenta inicialmente a componente do sistema de referenciação da rede rodoviária, abordando a metodologia a utilizar no levantamento de todos os dados, a geo-referenciação dos diferentes atributos a relevar ao longo da rede rodoviária, a estrutura de representação em SIG, assim como o modelo de objectivos, que suporta este sistema.

A seguir é apresentado o sistema de gestão dos pavimentos flexíveis, apresentando-se quer os dados a considerar para a caracterização dos pavimentos, quer os modelos de apoio à decisão, apresentando-se ainda neste tema alguns exemplos que melhor suportam a respectiva capacidade de apoio à decisão.

Apresenta-se ainda o sistema de gestão dos pavimentos rígidos, o qual, devido às especificidades deste tipo de pavimentos tem uma estrutura diferente, comporta uma metodologia diferente de avaliação da qualidade dos pavimentos e de registo das suas degradações.

Por fim é de salientar que a efectiva implementação deste sistema de gestão de pavimentos estará dependente do efectivo envolvimento dos intervenientes adequados dentro da Administração Rodoviária, enquadrados numa estrutura orgânica expressamente desenvolvida para o efeito, com atribuição clara de funções a todos os níveis.


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Figura 2.1 – Estrutura esquemática do sistema de gestão de pavimentos

Levantamento das Condições da rede

1 Definição dos Segmentos

de Gestão da Rede

2

Base de Dados Rodoviária

(Pavimentos)

3

Avaliação da Qualidade dos Pavimentos

4Reparação imediata

4.1

Modelos de comportamento 5.1

Custos da reabilitação 5.2

Custos dos utentes 5.3

Financiamento 5.4

Avaliação de Estratégias de Aplicação dos Recursos

5

Melhor cenário serve?

6

Programa de conservação

7

Adjudicação

8actualização

sim

não


5

3. REFERENCIAÇÃO DA REDE RODOVIÁRIA 3.1. Introdução

A rede rodoviária é constituída por um conjunto de elementos, designados por trechos ou segmentos, os quais apresentam determinadas características variáveis ao longo do espaço, que devem ser devidamente localizadas, com vista ao respectivo tratamento.

Assim, é necessário definir um sistema de referenciação dos elementos da rede de modo a permitir a sua identificação nas fases de análise, posteriores à sua identificação. Está nesta situação o estado de conservação dos diversos elementos da estrada, nomeadamente o pavimento e outros elementos que lhe estão associados.

O procedimento mais elementar é a identificação de cada elemento, ou evento, relativamente a um determinado ponto de referência devidamente identificado ao longo da estrada. Estão neste caso os “marcos quilométricos” assim como os “nós rodoviários”, estes constituindo uma referência mais segura que aqueles. Neste caso qualquer “evento” é referenciado através de uma distância medida a esse elemento de referência.

A observação e registo do estado superficial do pavimento tem como referência o sistema de nós rodoviários já existente na EP, numerados e identificados em campanhas anteriores [2, 3], tendo em atenção que serão os “segmentos de gestão” definidos pelas diversas Direcções de Estradas a suportar posteriormente os diversos atributos de estado por evento, na medida em que a gestão da rede será apoiada nesses mesmos “segmentos de gestão”.

Serão ainda abordados, neste capítulo, os modelos de objectos a implementar no sistema de informação geográfica, sendo descritos os diagramas de entidades e de relações possíveis entre os diferentes objectos identificados no processo.

3.2. Metodologia a utilizar no levantamento

A seguir apresentam-se alguns conceitos relacionados com a geo-referenciação e as operações de processamento da informação, além da estrutura de modelação em Sistema de Informação Geográfica, tendo em vista o apoio destes sistemas à gestão da rede, em particular da gestão de pavimentos, a partir do levantamento do respectivo estado de conservação.

Para o estado de conservação da rede, actualmente, o registo dos eventos observados faz-se com auxílio de um sistema informático, como é o caso do sistema Viziroad, sistema composto por um teclado de registo de eventos pré-definidos (ligado ao conta-quilómetros da viatura) e um computador portátil. Os eventos registados são referenciados pela distância percorrida (em metros) desde o início de uma sessão de levantamento.


6

Para esta campanha, os eventos identificados e passíveis de levantamento são: fendilhamento longitudinal e transversal; fendilhamento do tipo pele de crocodilo; ascensão de finos; desagregação superficial; exsudação de betume; polimento de agregados; peladas; covas; reparações; rodeiras; deformações; assentamentos localizados; irregularidade longitudinal; aderência.

Em simultâneo com o levantamento do estado de conservação, ou de outros eventos, as equipas de observação realizam o levantamento posicional tridimensional das estradas com recurso a receptores GPS.

Na Figura 3.1 ilustra-se a cadeia geral de processamento dos dados de levantamento (GPS e Viziroad), partindo da recepção dos dados compilados e preparados em gabinete, terminando com a criação de uma estrutura de segmentação dinâmica, com os dados do levantamento do estado de conservação associados aos eixos de via levantados com GPS.

A fase de preparação de ficheiros Viziroad consiste na separação dos ficheiros “.lod” gerados pelo Viziroad em tabelas de base de dados (uma por cada tipo de evento), tarefa para a qual é desenvolvido software específico.

L e v a n ta m e n toG P S /V iz ir o a d

P r e p a r a ç ã o d eF ic h e ir o s V iz ir o a d

C o r r e c ç ã oD ife r e n c ia l

(G P S )

E d iç ã o d oD e s e n h o

C o m p a t ib i l iz a ç ã oG P S - V iz ir o a d

E s t r u tu r a d e s e g m e n ta ç ã o d in â m ic a e m S IG

Figura 3.1 – Cadeia de processamento dos dados

A correcção diferencial das observações GPS é feita recorrendo aos dados das estações permanentes em funcionamento em Portugal mais próximas da zona de levantamento. Com a correcção diferencial são criadas linhas em formato dxf que requerem processamento de edição, compreendendo os seguintes aspectos:

junção de nós das polylines 3D; eliminação de vértices espúrios; projecção da linha 3D em linha 2D; cálculo do comprimento da linha 3D e 2D; inversão do sentido das linhas; junção de linhas em pseudo-nós; preparação da representação gráfica do atributo GPS para leitura automática em

ArcGis.


7

Os comprimentos associados à identificação de eventos no ficheiro Viziroad,

associados a uma linha tridimensional, são transformados nos comprimentos no plano cartográfico (Figura 3.2), necessários à estrutura de representação em SIG, plana e com segmentação dinâmica de arcos em função de comprimentos à origem.

3000m

Superfície

Plano Cartográfico

0m

Figura 3.2 – Distância superficial e distância no plano cartográfico

3.3. Geo-referenciação dos atributos

A geo-referenciação dos atributos realiza-se com recurso a receptores GPS, operados para correcção diferencial pós-processada. Em geral podem-se utilizar receptores do tipo GeoExplorerII e/ou GS50 com os programas de tratamento de dados respectivos, Pathfinder Office e Leica GIS Data Pro, configurados para recepção de 5 em 5 segundos (para uma velocidade aproximada de 10 km/h), com máscara de PDOP de 6 e com máscara de elevação de 15°.

Como estações de referência são utilizadas em geral as de Lisboa (IST) e Gaia (ESEP), adoptando-se o sistema de referenciação Hayford-Gauss, Datum 73 com coordenadas obtidas por aplicação de uma transformação de Bursa-Wolf a partir de WGS84, proveniente do GPS. 3.4. Estrutura de representação em SIG 3.4.1. Aspectos do problema de modelação geográfica de uma rede viária A modelação geográfica da rede viária deve ser analisada tendo em conta os seguintes pontos de vista:

a natureza das entidades geográficas; modo de observação; os objectivos na exploração dos dados.

Considerando a natureza da entidade “rede viária” surge imediatamente a opção por uma estrutura vectorial de arcos e nós cujos componentes, além de estabelecerem as relações de conectividade, estão geo-referenciados. A este nível é ainda possível optar por fixar espacialmente os nós e procurar ligá-los espacialmente por arcos, ou então definir os nós em função dos arcos pré-existentes.


8

Os nós podem ser de grau 2 ou superior, correspondendo no segundo caso a nós definidos pela intersecção de mais de 2 arcos. Os atributos que a rede suporta estarão associados aos arcos, podendo existir atributos que variam ao longo de um arco.

Relativamente ao modo de observação, há a considerar a técnica de medição, o nível de generalização e a exactidão espacial.

Quanto à técnica de medição, os atributos a associar aos arcos podem ser de natureza diversa (tráfego, estado de conservação, número de faixas de rodagem, etc.) e a sua geo-referenciação obtida de duas formas:

por contagem de distâncias relativamente a um nó; por posicionamento absoluto e posterior conversão para distância relativamente a

um nó. Esta é a solução a adoptar para o levantamento. Conclui-se assim que qualquer que seja o processo adoptado existe dependência

relativamente a um início de contagem. A contagem de distâncias é feita sobre a superfície, devendo ser reduzida ao plano cartográfico para garantir a conformidade com a métrica plana do espaço do modelo geográfico.

O nível de generalização é aqui um factor fundamental, dado que dele depende a consistência da rede, ou seja:

os arcos devem apresentar um nível de generalização compatível com a exactidão posicional de atribuição de atributos ao longo dos arcos, sendo esta feita em função de distâncias a uma origem não é permitida a generalização que altere os comprimentos dos arcos;

os nós não podem ser agregados quando espacialmente disjuntos (p.ex. a uma dada escala uma localidade poderia ser considerado um nó, obrigando a que os arcos sejam deslocados por alteração da posição do seu nó real para a posição fictícia de um “nó de estrutura”).

A exactidão posicional pretendida para o modelo é a da ordem de grandeza das técnicas de medição que deve suportar e dos resultados a extrair, sendo considerado 10 metros como um valor aceitável para erro posicional máximo.

A utilização prevista para o modelo é a de planeamento detalhado, ou seja, não é pretendido para apoio a construção mas deve suportar as operações de gestão mais exigentes ao nível de quantificação, como elaboração de orçamentos aproximados.

A análise de outras variáveis, como fluxos de tráfego, poderia ser realizada com um modelo menos exacto do ponto de vista posicional, mas para salvaguardar a possibilidade de integração dos diferentes dados é necessário optar pelo modelo que melhor se adequa à representação da variável com maior exigência ao nível da exactidão posicional.

As operações de actualização enquadram-se na análise da utilização prevista, devendo o modelo ser suficientemente robusto para operações de:

inserção de novos nós (obriga à definição de uma regra de atribuição de nomenclatura aos novos nós);

inserção de arcos.


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3.4.2. A opção por segmentação dinâmica

De acordo com o exposto existem duas opções básicas para a estruturação em SIG, a segmentação por troços pré-definidos ou a segmentação dinâmica (Figura 3.3).

A opção pela segmentação dinâmica afigura-se como claramente mais adequada, por cumprir os requisitos anteriormente expostos e por preservar os dados na forma mais completa, independente da agregação em trechos (cuja dimensão é variável em função dos objectivos e que poderá sempre ser produzida a posteriori com base na estrutura de segmentação dinâmica).

Ainda com base na estrutura de segmentação dinâmica, serão os segmentos de gestão (a serem identificados na altura do levantamento ou a posteriori em gabinete) os elementos estruturantes de toda informação relevante na gestão dos pavimentos.

I

I II II

IV

V

Troço II comgravidade II

Troço III comgravidade I

Troço IV comgravidade III

Início degravidade II

Início degravidade I

Início degravidade III0m

2780m

3320m

4050m

Segmentaçãopor troços

Segmentaçãodinâmica

Figura 3.3 – Segmentação por troços e segmentação dinâmica


10

Na Figura 3.4 é apresentado um detalhe com a visualização da estrutura SIG

construída por segmentação dinâmica.

Figura 3.4 – Detalhe da representação geográfica do estado de conservação

Na constituição por segmentação dinâmica de um sistema de referenciação linear, são construídos segmentos de gestão em função dos troços viários. O objecto Segmento de Gestão é formado por 1 a n troços viários e tem como atributos o identificador, o índice da qualidade (IQ), e os tráficos médios diários existentes e previstos.

A existência do objecto Segmento de Gestão implica a existência de objectos que permitem a sua caracterização. São eles: Fundação; Leito, Largura da via; Camada Granular; Pavimento; Eventos e em caso de necessidade um objecto do tipo Sinistralidade.

Todos estes objectos necessitam para a sua existência do objecto Segmento de Gestão e por cada Segmento de Gestão podem existir 0 a n objectos.

O objecto Evento é definido pela sua distância (real e cartográfica) ao início do troço de gestão bem como a todos os tipos de eventos e respectivo nível de gravidade.

Desta forma estabelecem-se todas as relações possíveis entre todos os objectos a modelar.

Em caso de necessidade, e sendo este um sistema dinâmico, poderão ser introduzidas alterações quer na quantidade e caracterização dos objectos quer nas relações entre os mesmos.


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3.5. Conclusão

O sistema, como aquele que foi aqui referido, permite as operações básicas de inquirição, análise estatística e visualização, nomeadamente a produção automática de diversas representações gráficas, individualizando tema, tipo de via ou região.

Além da caracterização do estado de conservação da rede viária, resulta deste projecto o delineamento de uma rede capaz de suportar outros atributos, levantada tridimensionalmente e com exactidão posicional aceitável para a generalidade das operações de gestão, nomeadamente na construção de um sistema de gestão de pavimentos.

Em operações subsequentes não será necessário repetir o levantamento com GPS, embora possa ser realizado como medida de verificação, excepto em situações de actualização pontual de informação. Nestes casos, a operação com Viziroad afigura-se menos prática por obrigar a contagem das distâncias a partir do nó mais próximo, enquanto a utilização de GPS permitirá a referenciação directa de início e fim de uma dada característica ao longo da via e posterior inserção na estrutura de segmentação dinâmica.

Em relação à estrutura de dados, esta reflecte as necessidades inerentes à construção de um sistema de gestão de pavimentos, sendo que até à implementação de um sistema funcional, poderão ser definidos novos objectos e novas relações entre os mesmos.


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4. ESTRUTURA DA BASE DE DADOS 4.1. Introdução

Este capítulo pretende abordar todas as etapas que compõem a construção da base de dados de apoio ao sistema gestão de pavimentos bem como explicitar os conceitos que estiveram na base dessa construção.

Em primeiro lugar faz-se o enquadramento relativo à componente espacial com recurso a um formato geográfico mais flexível e robusto (Geodatabase) em relação aos utilizados até ao momento para resolver problemas deste tipo (coberturas) [4].

De seguida, faz-se a descrição do modelo de dados produzido e que enquadra também a componente da avaliação da qualidade do pavimento e finalmente, descrevem-se as opções tecnológicas e funcionais relativas à implementação da base de dados e das respectivas interfaces. 4.2. Informação Geográfica – A Opção pela Geodatabase

Uma vez definida a estrutura de dados geográficos, esta é armazenada com recurso a formatos (espaciais) compatíveis que permitam um manuseamento simultaneamente simples, flexível e eficaz de todos os dados geográficos. Por outro lado, é necessário garantir uma ligação robusta ao conjunto de dados alfanuméricos que os descrevem e que são componente fundamental de toda a caracterização do pavimento.

Desta forma, recorreu-se à Geodatabase ArcINFO para armazenar a informação geográfica observada. Estes dados definem a rede nacional de estradas sob a administração da EP, tendo como unidade primária a secção rodoviária (os resultados da avaliação da qualidade e de acções sobre o pavimento serão apresentados através da agregação de secções rodoviárias – segmento de gestão). Cada secção é definida por um nó de início e outro de fim, criando-se desta forma a noção de extensão ou comprimento.

As secções observadas e armazenadas na base de dados foram definidas pela EP. Em relação a campanhas anteriores (campanha de 1999) podem haver secções novas, alteradas ou eliminadas.

Através da opção pela segmentação dinâmica, a geodatabase construída não é mais que o conjunto de duas feature classes (classes de entidades geográficas), uma para o armazenamento de rede viária e outra para o armazenamento dos nós rodoviários estruturantes.

Em relação à primeira classe de entidades, esta não é mais que um sistema de referência linear em que cada secção tem inicio, fim e extensão. Esta propriedade é-lhe facultada pela existência no dataset (colecção de dados) de uma variável denominada por m (measure). Esta variável armazena a distância à origem da secção. Desta forma a estrutura de rede comporta 4 dimensões: x, y, z e m. Enquanto as 3 primeiras derivam


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automaticamente da leitura dos receptores GPS associados ao posicionamento da rede viária, a dimensão m é criada e gerida pela geodatabase através do sistema de segmentação dinâmica da respectiva rede.

Figura 4.1 – Distâncias (m) em relação à origem

Neste sistema as extensões representam distâncias continuamente crescentes ao

longo de uma determinada secção (Figura 4.1), no entanto em caso de necessidade, as distâncias podem ter incrementos arbitrários, podem manter-se constantes ou mesmo decrescer ao longo da secção. As unidades de m são independentes do sistema de coordenadas a utilizar, no entanto adoptou-se que ambas as classes utilizam o metro como unidade padrão de medida.

Desta forma, a rede viária toma a forma de um sistema de referência linear denominado por sistema de routes.

Relativamente à segunda classe de entidades, esta armazena todos os nós rodoviários existentes em cada instante. Logicamente a topologia a associar a esta classe será a de pontos ou multipontos.

A geodatabase permite flexibilizar as capacidades já existentes nas coberturas ArcINFO através de um modelo topológico mais completo, suporte de redes complexas e definição de relacionamentos entre classes de dados. A modelação da rede viária com recurso a geodatabase obriga à construção de uma classe de entidades do tipo route.

A geodatabase ArcINFO é implementada com bases de dados relacionais standard através de uma aplicação ArcSDE. O ArcSDE permite gerir dados de diferentes plataformas, tais como Oracle, Mircrosoft SQL Server, IBM DB2 e Informix. Optou-se pela plataforma Oracle, pois aliada à própria capacidade de processamento e gestão de informação, existe uma vasta experiência na implementação de sistemas similares [4, 5, 6].

A topologia no contexto da informação espacial está sobretudo ligada ao posicionamento das entidades geográficas em relação ao que as rodeia. Uma das vantagens de qualquer produto SIG é a criação de relações topológicas em função das coordenadas das respectivas entidades, mas as estruturas topológicas também podem ser utilizadas para garantir o correcto posicionamento dos dados que as compõem, mantendo desta forma a integridade dos respectivos dados. É neste sentido que as estruturas topológicas em geodatabase trazem uma enorme mais-valia para sistema de gestão.


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Existem procedimentos automáticos ou semi-automáticos que visam dotar os elementos geográficos da geodatabase de boa consistência topológica. Estes procedimentos são especificados por um conjunto de regras topológicas a serem validados aquando da construção inicial da geodatabase e posteriormente sempre que se importem ou actualizem os dados.

Esta é mais uma das riquezas da geodatabase em relação a outros formatos geográficos disponíveis no mercado, a definição de um conjunto de regras simples, com a respectiva validação e identificação imediata de todas as situações de conflito. Este conjunto de regras é armazenado sob a forma de classe de entidades (feature class) na geodatabase.

As regras topológicas adoptadas a validar no sistema de gestão de pavimentos são: 1. Must not have dangles. Não podem existir extremidades de secções isoladas

(Figura 4.2). Esta regra tem como excepção todas as secções de troços que terminam neles mesmos (Ex: situações de fronteira);

Figura 4.2 – Secções com extremidades isoladas 2. Must not overlap. Não pode existir sobreposição de secções (Figura 4.3);

Figura 4.3 – Secções que se sobrepõem


15

3. Must not self overlap. Não pode existir sobreposição de uma secção sobre si mesma (Figura 4.4);

Figura 4.4 – Secção única com sobreposição 4. Must not self intersect. Não pode existir intersecção de uma secção sobre si

mesma (Figura 4.5);

Figura 4.5 – Secção única com intersecção

5. Must not intersect; Não pode haver intersecção de secções (Figura 4.6). Esta regra tem como excepção todas as situações onde haja cruzamentos desnivelados (Ex: passagem superior e inferior);

Figura 4.6 – Intersecção de secções não desniveladas

6. Endpoint must be covered by. As extremidades de secções têm de ser cobertas por nós de uma classe de entidades diferente (Figura 4.7). (opcional);


16

Figura 4.7 – São identificados erros nas extremidades não cobertas por nós (na classe de entidades respectiva)

7. Must be covered by endpoint of. Os nós para existirem têm de ser cobertos pelas

extremidades das secções (Figura 4.8). (opcional).

Figura 4.8 – São identificados erros nos nós não cobertos por extremidades de secções

4.3. Modelo de Dados

Um modelo de dados descreve o conjunto de objectos, os seus atributos, e as

relações existentes entre eles. Corresponde à definição lógica (não completa) das estruturas de dados resolventes do problema abordado e não deve ser confundido com uma implementação particular.

O modelo de objectos apresentado corresponde à definição lógica mais completa possível na medida em que depois de validado e em função de uma dinâmica muito específica neste tipo de projectos, pode haver no futuro, necessidade de se proceder a acertos e ajustes quer nos atributos quer nas relações entre os objectos participantes. De qualquer forma, estes pequenos acertos não retiram a validade do que agora é apresentado nem a sua lógica de funcionamento.

Nesta descrição, o modelo de objectos é representado por diagramas escritos na linguagem Unified Modeling Language (UML). A linguagem UML utiliza a modelação visual através de um conjunto pré-definido de elementos gráficos de maneira a comunicar de forma simples e intuitiva o modelo de dados. Por este motivo, a UML é


17

neste momento uma das linguagens de notação gráfica mais utilizadas na modelação de sistemas object-oriented [7].

O modelo pode ser visualizado de várias formas ou em várias partes. Uma das separações mais comuns para visualização corresponde a representar o modelo de objectos em duas vistas: um diagrama de entidades e um diagrama de relações.

O diagrama de entidades revela quais os principais objectos que compõem o sistema. O diagrama de relações define a forma como os objectos se relacionam entre si.

O conjunto destes dois diagramas descreve todo o conhecimento existente no modelo de dados.

Apresentam-se de seguida os referidos diagramas acompanhados de explicações que os tornam mais claros.

4.3.1 Diagrama de Entidades

O diagrama de entidades representa os objectos existentes no modelo, não

necessariamente todos mas apenas aqueles para os quais exista interesse em descrever relações de herança entre objectos.

Uma relação de herança entre objectos envolve dois objectos: o objecto pai e o objecto filho. Diz-se que o filho especializa o pai, na medida em que o filho tem tudo (atributos e relações) o que o pai tem ao que acrescenta os seus próprios atributos e relações. Como exemplo, a Figura 4.9 mostra como pode ser referida qualquer classificação taxonómica, nomeadamente a das árvores.

Pode-se dizer que os objectos Cipreste, Ginkgo, Taxodium e Pinheiro herdam características do objecto Gimnospérmicas; qualquer um destes objectos partilha todas as características das Gimnospérmicas e implementa as suas próprias, diferentes entre elas. Da mesma forma um Abeto Branco e um Pinheiro Manso partilham uma série de características (implementadas pelo objecto Pinheiro) mas além dessas possuem um conjunto de características que as distinguem, implementadas pelo próprio objecto.


18

Gimnospérmicas

Ginkgo<<família>>

Cipreste<<família>>

Pinheiro<<família>>

Taxodium<<família>>

Abeto Branco<<espécie>>

Pinheiro Manso<<espécie>>

Cedro<<espécie>>

Zimbro<<espécie>>

Figura 4.9 – Diagrama de Entidades com classificação taxonómica

No diagrama de entidades para o modelo de objectos desenvolvido para o sistema de gestão de pavimentos (Figura 4.10) apresentam-se apenas os objectos com componente espacial; todos os outros, identificáveis no diagrama de relações, correspondem a objectos sem existência espacial, embora eventualmente relacionados com estes e sempre que necessário com representação gráfica.

«dataty pe»GeoPONTO

«dataty pe»GeoARCO

«dataty pe»GeoOBJECTO

«dataty pe»GeoPOLIGONO

NO LimADMINSECCAO SINISTRALIDADE(opcional)

Figura 4.10 – Diagrama de Entidades para o sistema de gestão de pavimentos

O diagrama mostra o objecto GeoObjecto que corresponde ao conceito mais simples de objecto espacial; possui como atributo apenas o código do objecto. Este objecto dá origem aos GeoObjectos Ponto, Linha e Polígono. Os objectos referidos até ao momento são objectos abstractos, uma vez que não podem ter existência real no modelo de objectos; por essa razão se representam de forma diferente no modelo.


19

Como objectos não abstractos existe a secção rodoviária, representado espacialmente por linhas, o objecto nó rodoviário é representado espacialmente por pontos e o objecto limite administrativo é representado espacialmente por polígonos (Figura 4.11).

Figura 4.11 – Representação espacial dos diferentes Geo-objectos (linhas, pontos e polígonos)

4.3.2. Diagrama de Relações

Num diagrama de relações apresentam-se as relações existentes entre os objectos modelados. São de leitura simples, uma vez explicada a notação.

Carronº lugares : Double

Motor

Roda Marca<<Enumeration>>

0..1

1

0..14

0..n 1

Alfa RomeuAston MartinAudiBentleyBMW....

Figura 4.12 – Diagrama de relações para um sistema automóvel


20

No exemplo apresentado na Figura 4.12, podem concluir-se os seguintes factos, ou relações entre os objectos modelados (Carro, Roda, Marca):

Um objecto carro necessita de 4 objectos roda, um objecto motor e um objecto marca;

O objecto marca corresponde apenas a uma lista de opções, daí estar identificado como <<Enumeration>>; as opções estão identificadas na caixa a ele ligada;

Um objecto roda pode pertencer a nenhum ou a um objecto Carro; o mesmo para o objecto Motor;

Cada uma das opções da lista do objecto Marca pode pertencer a nenhum ou a n objectos Carro.

Em relação ao sistema de gestão de pavimentos, a Figura 4.13 define o diagrama de

relações existentes. O diagrama de relações apresentado pretende definir os objectos e as relações

intervenientes na estrutura de input ao sistema de gestão de pavimentos, e está preparado para descrever relações e atributos de segmentos de gestão (ou simplesmente secções) para qualquer tipo de pavimento flexível e/ou rígido.

Para além de suportar todos os dados necessários para a avaliação da qualidade do pavimento, já está preparado para responder às exigências do modelo de apoio à gestão subsequente.

O diagrama de relações não pretende apresentar todos os atributos mas apenas aqueles que definem estruturalmente cada objecto, ou seja, existem atributos que não são apresentados neste diagrama. A representação completa é apresentada em anexo por um diagrama de tabelas onde para além das relações, estão identificadas as características dos atributos.

De forma resumida, a tabela secção regista todos os atributos que directamente lhe estão associados e indirectamente todas as características necessárias ao sistema de gestão (ex: intervenções, acções, nós, agregação em segmentos de gestão, etc.). Por outro lado, a tabela campanha regista cada nova campanha e a ela estão ligadas todos os outros dados que de alguma forma a caracterizam (ex: pavimento, observação, gravidade, equipa, etc.).

Para cada secção em cada campanha, existe um conjunto de atributos caracterizados na tabela secção_campanha. Estes dados tanto podem ser caracterizadores de cada secção (ex: metadados) como resultados das próprias observações (ex: regularidade – IRI), sendo estes últimos calculados automaticamente pelo sistema.

Sistema de Gestão de Pavimentos: Manual de Utilização 21

-des ignacao-estado-data_ini-data_f im-descr

NO

«dataty pe»GeoPONTO

-nom e-pai

LimADMIN0..*

0..*

IMAGEM

1

0..*

-nom e-it in_prnt_t-it in_prn_n-no_ini-no_f im-s ituacao-km _ini-km _f im-estado-ordem-estrada-CBR-esp_cam ad-data_const-coef _amb-descr

SECCAO

«dataty pe»GeoARCO

-data-extensao-rigor

SECCAO_EXTM

1

0..*

-nome-data_ini-data_f im-empresa-descr

OBRA

-km_ini-km_f im-caracterizacao

SECCAO_INTERVENCAO

0..*

0..1

0..*

1

0..*1

-data-accao

SECCAO_ACCAO

-nom e-direccao-data_ini-data_f im-estado-descr

SegGESTAO

0..1

0..*

-km _ini-km _f im

SegGESTAO_BDR

BDR

0..*

1

0..*

1

-m et_estrada-m et_data-m et_sentido-m et_extensao-m et_descr-regularidade-regularidade_orig-regularidade_de-aderencia-aderencia_orig-num v ias-largurav ias-largurabermas

SECCAO_CAMPANHA

0..*

1

-nome-data_ini-data_f im

CAMPANHA

0..*

1

-nom e

PAVIMENTO

0..*

1

-nomeEQUIPA

0..*

1

0..*

1

0..*

0..*

-num marco-abc issa

SECCAO_CAMPANHA_MAR

0..*

1

-data-abcissa_ini-abcissa_f im

SECCAO_CAMPANHA_OBS

0..*1

-nome-dominio-tipo

OBSERVACAO0..*

1

-nome-descr

OBS_GRAVIDADE

0..*

1

-f icheiro

CAMPANHA_VIZI

0..*1

0..*

1

-tec laCAMPANHA_VIZI_DESCR

0..*

1

0..*

1

-tipo-marca-modelo-id-descr

EQUIPA_MATERIAL

0..*

1

-data_ini-data_f im

EQUIPA_MEMBRO

-nom e-contacto1-contacto2

PESSOA

0..*

1

0..*

1

0..10..*

-f actorEQUIPA_CORRECCAO

0..*1

0..*

1

0..*

1

-ano-tipo-material-espessura

SECCAO_CAMADAS

-data-TMDA-TMDAP

SECCAO_TRAFEGO

-ano-ev ol_TMDA-ev ol_TMDAP

SECCAO_TRAFEVOL

0..*1

0..*

1

0..* 1

0..*

1

0..*

1

Figura 4.13 – Diagrama de relações para o sistema de gestão de pavimentos


22

Ficam de fora desta tabela de relações, os resultados da avaliação de qualidade bem como os resultados da utilização do modelo de apoio à decisão, uma vez que estes são determinados mediante queries (?)aos dados de input.

Apesar disso, foi prevista a sua incorporação e a respectiva modelação. A Figura 4.14 pretende representar de forma simplificada (foram retiradas inúmeras

tabelas para efeitos de representação gráfica) o diagrama de relações relativamente a resultados da avaliação da qualidade.

-PSI-PCI

Q_SECCAO

-PSI-PCI

Q_SegGESTAO

-met_estrada-met_data-met_sentido-met_descr

SECCAO_CAMPANHA

0..*

1

-nome-data_ini-data_f im

CAMPANHA

0..*1

-nomePAVIMENTO

0..* 1

-data-abcissa_ini-abcissa_f im

SECCAO_CAMPANHA_OBS0..*

1

-nome-area

OBSERVACAO0..*

1

0..*

1

-nome-descr

GRAVIDADE0..*

1

-tecla

CAMPANHA_VIZI_DESCR

0..*

1

0..*

1

-extensao-percentagem

Q_SECCAO_OBS

1

0..* 1

0..*

1

-extensao-percentagem

Q_SegGESTAO_OBS

1

Figura 4.14 – Diagrama de relações com inclusão de queries (?)de avaliação da qualidade de pavimento

Tendo em vista a possibilidade futura de associar a base cartográfica em causa a

outras bases de dados existentes nos diferentes serviços da EP, previu-se a possibilidade de se proceder a operações de generalização localizada de troços viários de forma a suportar atributos não geométricos. Desta forma, a base cartográfica proveniente desta campanha, pode ser aplicada noutros contextos que, por exemplo não exijam o mesmo tipo de detalhe. 4.4. Implementação do Modelo de Dados

Após a definição do modelo de dados (modelo entidade-relação), coerente com os dados que se pretendem armazenar, gerir, representar e das restrições e regras lógicas que a base de dados deve respeitar, foi necessário definir o Sistema de Gestão de Bases de Dados Relacionais (SGBDR) que alberga o modelo.


23

4.4.1. Plataforma Tecnológica

A escolha do SGBDR recaiu sobre Oracle, na versão 9i, pois é uma solução de desempenho comprovado com grande capacidade de armazenamento de dados, escalável, segura do ponto de vista da protecção de dados, integrável com outras fontes de informação e acessível em simultâneo por diversos utilizadores através de intranet ou internet.

A vasta experiência da equipa do ICIST em implementação de aplicações com tecnologia Oracle e o facto da EP possuir um servidor Oracle foi também favorável à escolha deste SGBDR para albergar a base de dados. 4.4.2. Utilizadores, permissões e segurança

A política de segurança foi definida pelos diferentes membros da equipa de trabalho mas sempre tendo em conta as necessidades específicas da EP nesta matéria. Relativamente a este assunto, tecem-se algumas considerações que se julgam importantes.

Foi necessário proceder a uma clara separação entre vários tipos de utilizadores e gestores do sistema, definindo-se grupos de utilizadores com diferentes tipos de permissões. Grupos de utilizadores apenas com permissões de visualização, grupos de utilizadores com permissão para inserir, editar e apagar dados definidos e grupos de utilizadores com permissão para alterar a estrutura da base de dados e suas regras lógicas. Desta forma garante-se a integridade da estrutura da base de dados e da própria informação.

Cada grupo de utilizadores dispõe de regras próprias relativamente às respectivas permissões e privilégios.

Conforme é descrito de seguida, a inserção de dados é executada de três formas distintas:

Através de uma aplicação que “lê” os ficheiros com dados Viziroad referentes a eventos por secção;

Directamente na base de dados, manualmente; Através da interface a desenvolver.

Já a edição dos dados é feita directamente na base de dados ou através da interface, sendo de realçar que a interface deve ser utilizada sempre que possível.

Qualquer que seja a forma de interagir com a base de dados, o utilizador é sempre autenticado pelo sistema e são verificadas as suas permissões antes de iniciar qualquer processo.

A visualização e edição dos dados não são executadas sobre as tabelas da base de dados, mas sim sobre vistas criadas para o efeito. Uma vista é uma tabela lógica baseada noutra(s) tabela(s). Uma vista não contém dados próprios mas é como uma janela através da qual os dados de tabelas podem ser vistos ou alterados.


24

O uso de vistas apresenta as seguintes vantagens: Permite o acesso restrito aos dados, já que as vistas podem mostrar apenas os

dados seleccionados das tabelas; Permite utilizar pesquisas simples para obter informação de uma tabela que de

outra forma requereria uma pesquisa mais complexa; Permite independência de dados para utilizadores e aplicações informáticas ad

hoc; Permite predefinir o tipo de acesso aos dados de acordo com o grupo de

utilizador a que pertence cada utilizador; Podem ser apagadas sem eliminar os dados que mostram; Permitem associar lógica operacional ou de processos à edição das tabelas.

4.4.3. Implementação

A base de dados é implementada no servidor Oracle destinado para o efeito. Este servidor tem de fazer parte de uma intranet e/ou ser acessível por internet para possibilitar a criação de aplicações clientes multiposto que acedem aos dados.

A implementação do modelo de dados em Oracle é feita com base em scripts armazenados em ficheiros de texto. Estes ficheiros são cedidos a EP permitindo-lhe replicar a estrutura inicial da base de dados em qualquer momento e em qualquer servidor Oracle que achar conveniente.

O código de programação da base de dados é também útil como documentação, uma vez que representa a estrutura e lógica da base de dados de forma exacta.

Esta documentação pode e deve ser usada pelo administrador da base de dados para conhecer a sua estrutura e por equipas de desenvolvimento informático que desenvolvam ferramentas que trabalhem sobre os dados armazenados.

Os scripts de criação de tabelas, campos com os seus diferentes tipos de dados e restrições, vistas e diversas regras lógicas da base de dados são programados em Data Definition Language (DDL) e em PL/SQL, a linguagem de programação do Oracle.

Em simultâneo ou posteriormente à implementação da base de dados no servidor Oracle procede-se à inserção dos dados das tabelas auxiliares. A inserção de dados é automatizada através de scripts de Data Manipulation Language (DML), sendo estes também cedidos a EP.

4.5. Interface de Inserção, Edição e Visualização de Dados

Uma vez que a maioria dos utilizadores da base de dados não tem conhecimentos profundos de Structured Query Language (SQL), após implementar a base de dados foi previsto o desenvolvimento de uma interface que facilite o acesso dos utilizadores à inserção e edição de dados e que facilite a obtenção de relatórios com informação relevante para a EP.


25

Apesar da interface ainda poder sofrer algumas alterações em função de novos requisitos, são expostos neste documento os conceitos que estiveram na base do respectivo desenvolvimento. 4.5.1. Funcionalidades

A interface com a base de dados é dividida nos seguintes grupos, consoante as suas funcionalidades:

1. Interface de inserção automática de dados dos ficheiros de Viziroad; 2. Interface de inserção e edição de outros dados e edição de dados de Viziroad; 3. Interface de visualização de relatórios de diversos tipos; 4. Interface de visualização cartográfica.

• Interface de inserção automática de dados dos ficheiros de Viziroad A ferramenta Viziroad utilizada pela EP para obter dados sobre o estado das

estradas fornece um ficheiro de texto por secção com informação sobre os eventos ou degradações que se sucedem ao longo da respectiva secção.

Estes ficheiros de texto têm formato .LOD e para cada ficheiro .LOD existe um ficheiro com extensão .LOC com meta-informação sobre os dados do ficheiro .LOD respectivo.

Procedeu-se ao desenvolvimento de uma ferramenta informática que automatizasse a transferência de informação dos ficheiros .LOD e .LOC para a base de dados. Esta ferramenta permite aos utilizadores registados (e com permissões suficientes) seleccionarem os ficheiros .LOD cuja informação pretendem inserir na base de dados, eventualmente adicionar informação relevante, e carregar num botão transferindo assim a informação dos ficheiros .LOD e .LOC para a base de dados.

Os dados de eventos e degradações das secções são os que estão na origem do maior volume de registos e movimentos na base de dados, sendo a sua inserção periódica consonante com as campanhas de recolha de dados no terreno.

Existem as hipóteses de transferência centralizada ou descentralizada de informação dos ficheiros .LOD e .LOC para a base de dados, por razões de optimização e integridade de processos, aconselha-se a transferência centralizada de dados.

• Interface de inserção e edição de dados Além dos dados relativos aos eventos e degradações que sofrerão actualizações

periódicas, existe outro tipo de tabelas que praticamente não terá movimentos associados, devido ao carácter estático da informação que armazenam. É o caso das tabelas auxiliares ou listas, como por exemplo as divisões administrativas, que raramente serão actualizadas. Fica em aberto a eventual criação ou não de interface para estas tabelas, podendo a sua edição ser feita directamente na base de dados.

Existe ainda outro tipo de tabelas, com mais actualizações previstas que as auxiliares: é o caso das tabelas que armazenam os dados das campanhas, das equipas,


26

dos segmentos de gestão, etc. É previsível que seja inserida ou actualizada informação nestas tabelas periodicamente, sempre que existirem campanhas.

Nesses momentos, caberá a EP decidir que tipo de utilizadores terão acesso à edição destes dados, sendo certo que a centralização da sua gestão garante que apenas os utilizadores que programam as campanhas e coordenam as equipas tenham acesso à edição dos dados.

Relativamente à informação de base do sistema referente às degradações, definiu-se a apresentação da informação de forma hierárquica, como representado em seguida:

1º. Lista de campanhas; 2º. Dados e lista de segmentos de gestão associados à campanha seleccionada; 3º. Dados e lista de secções associadas ao segmento de gestão seleccionado; 4º. Dados e lista de eventos ou degradações associadas à secção seleccionada. Cada um dos níveis pode ter mais do que um sub-nível. Qualquer destes níveis

apresenta filtros que facilitem a sua pesquisa.

• Interface de visualização de relatórios de diversos tipos Esta componente da interface permite a EP extrair toda a informação dos dados

armazenados que considere necessária. Foram definidos os seguintes tipo de pesquisa: - Consultas que devolvem listagens de estradas, secções ou segmentos de gestão em

função das suas degradações, Ct, St, Pt, IRI, IQ ou outras informações associadas. Cada item da lista de resultados pode ter um botão ou link para uma página de informação sobre o próprio item;

- Consultas de caracterização das estradas que podem ser feitas por secção, segmento de gestão, estrada, quilómetro inicial e quilómetro final de determinada estrada (quilometragem de acordo com marcos), distrito ou direcção de estradas, e para uma determinada campanha, devolvendo a seguinte informação:

Somas de extensões de degradações por tipo, gravidade; Indicador «Fendilhamento» (Ct); Indicador «Covas e Peladas» (St); Indicador «Reparações» (Pt); Ct + St + Pt; Indicador «Índice de irregularidade longitudinal» IRI; Indicador «Qualidade» IQ; Outras informações associadas aos “Segmentos de Gestão”, “Secções” ou

“Estradas” como por exemplo as secções que compõe um segmento de gestão, a sua geometria, tipo de camada de desgaste, TMDA e TMDAp e intervenções.

- Produção de relatórios tipo.


27

• Interface de visualização cartográfica A visualização e edição da componente cartográfica/geográfica contida sob o

formato de geodatabase são conseguidas com recurso à interface ArcSDE, o qual é responsável pela gestão e manutenção da estrutura correspondente à componente geográfica da informação contida na base de dados. O ArcSDE trabalha directamente sobre a base de dados Oracle, manipulando as tabelas necessárias para o armazenamento da informação espacial.

Torna-se assim possível disponibilizar dois perfis de uso da informação geográfica: Edição, usando as funcionalidades disponibilizadas pelo ArcGIS relativas a

ligação a base de dados espaciais; Consulta, a qual poderá ser feita através de plataforma Web, nomeadamente com

utilização de ArcIMS (multi-posto), o qual também possui capacidade de acesso a base de dados geridas pelo ArcSDE.

4.5.2. Implementação

A interface pode ser implementada de duas formas: Numa aplicação «stand alone» que deverá ser instalada em cada computador em

que será usada; Numa aplicação desenvolvida e alojada centralmente num servidor Web que

seria acedida através de um navegador Web, como o Internet Explorer, através de uma intranet ou internet, por utilizadores registados.

4.5.3. Plataforma Tecnológica

De seguida descrevem-se as diferentes opções, considerando-se a aplicação tipo Web como a solução mais vantajosa. • Aplicação «stand alone»

A aplicação «stand alone» é desenvolvida em .NET ou em Java (Figura 4.15). A diferença fundamental entre as duas linguagens é que o .NET (VB ou C#) é especificamente compilado para um sistema operativo específico e o Java é compilado no computador do utilizador sempre que o programa corre, desde que o utilizador tenha instalado o JavaVirtualMachine.

A diferença entre ambas as linguagens tem como consequência teórica, o aumento de rapidez de processamento do .NET uma vez que já está compilado, e uma maior versatilidade do Java, podendo este ser usado em vários sistemas operativos com instalação de JavaVirtualMachine. Ambas acedem de forma semelhante à base de dados através de intranet ou internet.


28

CLIENTES

pedido

resposta

Protocolo TCP-IP / ODBC ou OleDB

SERVIDOR Base Dados Oracle

CLIENTES Browser + Plugin para visualização de informação geográfica

SERVIDOR .NET -IIS -ArcIMS

pedido

resposta (HTML)

Protocolo HTTP

SERVIDOR Base Dados Oracle

Protocolo ODBC ou

OleDB

Figura 4.15 – Esquema de funcionamento da aplicação «stand alone»

De seguida são enumeradas algumas vantagens e desvantagens da aplicação «stand alone»:

Necessita de instalação do programa em cada posto de trabalho, dando origem a uma gestão de versões e de instalações descentralizada e, como tal, mais complicada;

Maior rapidez de processamento e apresentação da informação (linguagem .NET);

Hipótese de incompatibilidade com alguns sistemas operativos (linguagem .NET);

Maior dependência da capacidade de processamento do hardware do cliente, na medida em que grande arte do processamento se processa do lado do cliente (principalmente a linguagem JAVA).

• Aplicação tipo Web

A aplicação tipo Web é desenvolvida em .NET (VB ou C#), (Figura 4.16). Funciona centralmente num servidor .NET com sistema operativo Windows 2000 ou mais recente, com IIS (Internet Information Service) instalado. A aplicação instalada neste servidor recebe pedidos de navegadores de Internet (Internet Explorer), comunica o pedido à base de dados e reenvia a informação pedida para o cliente.

Figura 4.16 – Esquema de funcionamento da aplicação Web


29

Os clientes podem estar localizados na mesma intranet que o servidor ou aceder a ele através da internet.

As vantagens e desvantagens da aplicação tipo Web são as seguintes: Não necessita de instalação nos computadores clientes de nenhum programa

além do navegador de internet; Não depende do sistema operativo do computador cliente para funcionar; Pode ser menos rápido na apresentação da informação, dependendo da

capacidade do servidor que alberga o IIS (Internet Information Service), e caso seja acedido por internet depende também da velocidade de transferência de dados disponível;

Maior facilidade de actualização de versões. Basta actualizar a versão da aplicação no servidor para todos os clientes usufruírem das alterações;

Nos casos em que está a ser operado através da Internet pode apresentar problemas de segurança;

Integrável facilmente com ferramentas de informação geográfica; Necessita de um servidor .NET com Windows 2000, ou superior, com IIS.

4.6. Conclusão

A base de dados descrita e as respectivas soluções tecnológicas garantem a fiabilidade e a robustez do empreendimento.

Relativamente à informação espacial, a geodatabase ArcGIS afigura-se como a solução mais evoluída, flexível e de momento mais ajustada à correcta modelação e representação de fenómenos com estas características.

A solução pela base de dados Oracle é o garante de um empreendimento seguro e robusto e simultaneamente célere na correspondente actualização, inquirição e produção de relatórios.

O sistema de apoio à decisão a implementar beneficia de toda a estrutura agora definida e será com base nela que produzirá efeito.

A utilização de produtos como ArcSDE e ArcIMS permitem a correcta ligação entre as componentes geográficas e alfanuméricas, sendo garante de uma gestão cuidada de ambas as componentes.

Desta forma, e sabendo que estes são processos complexos e dinâmicos, o que é proposto responde por inteiro às necessidades da EP relativamente à gestão da sua rede, nomeadamente à gestão da conservação dos pavimentos.


30

DIAGRAMA DE TABELAS

Sistema de Gestão de pavimentos - IEP

NO_LIMADMIN

nnunkl ima dmin n(10)

nnunkn o n(10)

LIMADMIN

nnpa i n(10)

nnnome s(100)

pkc od i go n(10)

NO_IMAGEM

nnimagem bl

nnn o n(10)

GEOPONTO

GEOARCO

SECCAO_ACCAO

nna c c a o LI

nnda ta d

nns e c c ao n(10)

pkc o d i go n(10)

SEGGESTAO

de s c r s(256)

nne s ta do LI

da ta _fim d

da ta _ i n i d

nnd i re c c a o LI

pkc o d i go n(10)

e x te ns ao

nnunkno me s

SEG GESTAO_BDR

k m_fim n

k m_i n i n

nns e gge s t ao n(10)

nnb d r n(10)

BDR

CAMPANHA

nnda ta _fim d

nnda ta _ i n i d

nnno me s(16)

pkc o d i go n(10)

PESSOA

c on ta c t o2 s(25)

c on ta c t o1 s(25)

nnnome s(100)

pkc od i go n(10)

EQUIPA

nnc ampanha n(10)

nnnome s(4)

pkc od i go n(10)

EQUIPA_MEMBRO

nnda ta _fim d

nnda ta _ i n i d

nnunkpe s s oa n(10)

nnunke qu i pa n(10)

EQUIPA_LIMADMIN

nnunkl ima dmin n(10)


ca m p o n u m é r i con

ca m p o d e s tr i n gs

LEGENDA

ca m p o d e d a tad

ca m p o BLO Bblca m p o co m v a l o r d el i s taLI

p r i m a r y k e ypk

n o t n u l lnn

u n i q u eunk

EQUIPA_MATERIAL

mo de l o s

ma rc a s

nnt i po LI


de s c r s(100)

i d n

CAMPANHA_VIZI

nnfi c he i ro s(15)

nnunkpa v ime nto n(10)

pkc o d i go n(10)nnunkc a mpa nha n(10)

PAVIMENTO

nnunkno me LI

pkc o d i go n(10)

SECCAO_INTERVENCAO

nnk m_fim n

nnk m_ i n i n

nnob ra n(10)

nns e c c ao n(10)

nnc a ra c t e r i za c ao s(256)

de s c r s(100)

SECCAO_CAMPANHA_MAR

nna bc i s s a n

nnnumma rc o n(3)

nnunks e c c a o_c a mpa nha n(10)

SECCAO_CAMPANHA

nnpa v ime nto n(10)

nnunkc a mpa nha n(10)

nnunks e c c ao n(10)

pkc o d i go n(10)

me t_e s t ra da s(26)

me t_da t a d

me t_s en t i do LI

me t_e qu i pa n(10)

NO

de s c r s(256)

da t a_ fim d

da t a_ i n i d

nne s t ado LI

nnde s i gna c ao

s(80)

pkc od i go n(10)

no_e s t rada

SECCAO_EXTM

nnr i go r LI

nne x te ns ao n

nnda ta d

pks e c c ao n(10)

SECCAO_EXTG

r i go re x t ens a oda t as e c c a o

OBS_GRAVIDADE

nnunk

obs e rv a c ao

n(10)

pkc o d i go n(10)

nnunkno me s(50)

de s c r s(256)

SECCAO_CAMPANHA_OBSnnunks e c c a o_c a mpa nha n(10)

nno bs _g ra v i dade n(10)

nnda t a d

nna bc i s s a_ i n i n

nna bc i s s a_ fim n

CAMPANHA_VIZI_DESCR

nno bs _g ra v i dade n(10)

nnunkt e c l a n(2)

nnunkc ampanha _v i z i n(10)EQUIPA_CORRECCAO

nnfa c to r n(5,3)

nnunk

obs _grav i da de

n(10)


OBSERVACAO

nnunkno me s(50)

pkc o d i go n(10)

nnunkpa v ime nto n(10)

nndo min i o LI

nnt i po LI

SECCAO_CAMPANHA_OTHpks e c c ao _c ampanha n(10)

re gu l a r i da de n

re gu l a r i da de _o r i g LI

a de renc i a n

a de renc i a _o r i g LI

numv i a s n(1)

l a rgura v i a s n(2,2)

l a rgura be rma s n(2,2)

T M D AT M D A P

re gu l a r i da de _de n

OBRApkc od i go n(10)

nnnome s

nnda t a_ i n i dda t a_ fim

d

e mpre s a LI

de s c r s(256)

SECCAO_TRAFEGO

nnT M D A P n(8)

nnT M D A n(8)

nnunkda t a d

nnunks e c c a o n(10)

a g re s s i v i da de

SECCAO_TRAFEVOL

nne v o l _T M D A P n

nne v o l _T M D A n

nnunka no n(4)


SECCAO

k m_i n i _o b n

k m_fim_ob n

e x t ens a o

s egge s t ao n(10)

a c c ao n(10)

de s c r s(256)

e s t ra da s(24)

nno rde m n(10,3)

nne s ta do LI

k m_fim n

k m_ i n i n

nns i t ua c a o LI

nnno _fim n(10)

nnno _ i n i n(10)

i t i n_p rn_n s(6)

nni t i n_p rn_t LI

nnl imadmin n(10)

nnunkno me s(8)

pkc o d i go n(10)

nnC B R n

nne s p_c ama d n

da t a_c o ns t n

nnc oe f_a mb n

SECCAO_CAMADAS

nnma te r i a l LI

nnunkt i po LI

nnunka no n(4)


nne s pe s s ura n

me t_e x t ens a o n(4,3)

me t_de s c r s(71)


31

5. SISTEMA DE GESTÃO DOS PAVIMENTOS FLEXÍVEIS 5.1. Introdução

Este capítulo apresenta as diferentes componentes do sistema de gestão dos pavimentos flexíveis, as quais têm o enquadramento apresentado no organograma da Figura 2.1, descrevendo-se as suas principais funcionalidades.

Inicialmente aborda-se a questão do tipo de dados a observar para constituir a base de dados, os quais estão directamente relacionados com o sistema de “Avaliação da Qualidade” dos pavimentos. Para este sistema de gestão é proposta a avaliação da qualidade através de um índice da qualidade.

Com a informação produzida ao nível do módulo de “Avaliação da Qualidade” é possível definir a “Estratégia de Aplicação dos Recursos”, de modo a apoiar o desenvolvimento do plano de conservação. 5.2. Dados a Considerar para a Base de Dados

De acordo com a estrutura do sistema (Figura 2.1), o primeiro grande objectivo é o desenvolvimento do módulo “Avaliação da Qualidade”, o qual se apoia na informação produzida na “Base de Dados”. Esta, por sua vez, necessita do “Levantamento das Condições da Rede”, observando-se e registando-se um conjunto de parâmetros de caracterização dessas condições (“Parâmetros de Estado”) além de dados complementares, permitindo a caracterização do estado actual dos segmentos de gestão.

O grupo fundamental de dados para constituir uma base de dados de apoio à gestão de pavimentos rodoviários deverá incluir os seguintes domínios:

História dos pavimentos; Tráfego; Qualidade dos pavimentos.

Quanto à história dos pavimentos, este domínio deverá compreender a caracterização do património construído, ou seja, a geometria da estrada, a constituição da estrutura do pavimento, identificando as diferentes fases da sua evolução, desde a construção até às diferentes intervenções de reabilitação e ainda a informação relativa à observação da qualidade do pavimento, ao longo do respectivo ciclo de vida, incluindo a caracterização final nas fases da recepção provisória e recepção definitiva.

Relativamente ao tráfego a sua caracterização deverá ser o mais fiável e completa possível. Como mínimo, deverá incluir o tráfego médio diário anual (TMDA) e a respectiva evolução, e o tráfego médio diário anual de pesados (TMDAp) e a respectiva evolução.

No respeitante à qualidade dos pavimentos, em geral, esta poderá ser avaliada quanto à componente estrutural, relacionada com a capacidade da estrutura do pavimento para suportar as cargas do tráfego ao longo do respectivo período de vida, e


32

quanto à componente funcional, esta relacionada com os objectivos fundamentais de um pavimento: oferecer ao utente segurança e conforto.

A qualidade estrutural pode ser avaliada através dos parâmetros “Estado Superficial”, traduzindo o estado de degradação da superfície do pavimento, e através da capacidade de carga, relacionada com a deformabilidade do pavimento medida em determinadas condições, designada por “Deflexão”.

A qualidade funcional, face aos objectivos segurança e conforto, poderá ser devidamente avaliada através dos parâmetros aderência, avaliada através do coeficiente de atrito, e irregularidade, longitudinal e transversal. Entretanto, o estado de degradação da superfície do pavimento, embora em menor grau, também interfere com a qualidade funcional do pavimento.

Ao nível de uma rede rodoviária estabilizada, com uma adequada qualidade dos pavimentos face ao tráfego existente e previsível, e em particular, com um sistema de gestão onde o estado inicial da qualidade dos pavimentos é devidamente conhecido, considera-se como parâmetros de estado mínimos para a caracterização da respectiva qualidade, os seguintes:

Estado superficial; Irregularidade (longitudinal e transversal).

Tendo em conta que a irregularidade longitudinal e transversal, embora dependentes do comportamento de toda a estrutura do pavimento, são características da superfície do pavimento, no conceito do parâmetro de estado “Estado Superficial” poder-se-á também incluir, além das degradações observadas na superfície do pavimento, a irregularidade longitudinal e transversal, esta em geral considerada através da medição da profundidade de rodeiras.

A aderência por vezes não é considerada ao nível do sistema de gestão, como parâmetro que intervém na tomada de decisão em conjunto com outros parâmetros de estado. Trata-se de um parâmetro que, pela sua forte relação com a segurança de circulação, por si só dá lugar a indicações de intervenção nos pavimentos. Assim, este parâmetro deve ser considerado como “indicador-fusível”: ou tem um valor aceitável, e não oferece nenhuma indicação, ou não tem e características, tais como, o atrito/textura superficial têm de ser recuperadas.

Quanto ao indicador fundamental da qualidade estrutural – a “Deflexão” – considera-se que este não tem que ser incluído no sistema de gestão (ao nível de rede), para apoiar a tomada de decisões. No entanto, em todos os casos em que não for conhecido o “ponto zero” da última intervenção, seja de construção de pavimento novo, seja de reabilitação, a deflexão deveria ser observada. Trata-se de um parâmetro fundamental para servir de referência à previsão da evolução do estado de degradação, o que é fundamental para a tarefa de programação a médio/longo prazo referida mas, também, para um melhor suporte das decisões que se terão de efectuar ao nível do passo 4.1 indicado na Figura 2.1.


33

Assim, os dados a considerar para a base de dados, descritos no Quadro 5.1, deverão ser os seguintes:

História dos pavimentos; Tráfego; Estado superficial, considerando as degradações, a irregularidade longitudinal, as

rodeiras (irregularidade transversal) e a aderência.

Quadro 5.1 – Dados propostos para descrição do estado do pavimento Designação Tipos de dados

a) Caracterização da estrutura do pavimento e respectiva fundação, incluindo, sempre que possível, os dados do projecto e de construção, das intervenções de reabilitação, com indicação da idade de cada intervenção (estrutura nova e reabilitação) b) Caracterização da geometria do perfil transversal (largura de vias de tráfego e bermas) c) Dados relativos às eventuais auscultações efectuadas, incluindo as constantes da caracterização final dos pavimentos nas fases da recepção provisória e da recepção definitiva

1. História dos pavimentos

d) Se possível dados sobre a sinistralidade rodoviária a) Tráfego médio diário anual e evolução previsível 2. Caracterização do tráfego b) Tráfego médio diário anual de pesados e evolução previsível a) Fendilhamento longitudinal e transversal b) Fendilhamento tipo pele de crocodilo c) Peladas, desagregações superficiais, exsudação do betume, polimento dos agregados, assentamentos localizados d) Covas (ninhos) e) Reparações f) Rodeiras g) Irregularidade longitudinal

3. Estado Superficial

h) Aderência (coeficiente de atrito/textura superficial)

5.3. Metodologia de Recolha dos Dados

Neste sub-capítulo, para cada uma das três componentes, definem-se as orientações gerais para a recolha da informação. 1. História dos pavimentos

a) • Tipo de pavimento (flexível, rígido, semi-rígido, inverso, cubos, outros). • Espessura das camadas betuminosas (e tipo se possível) com indicação de

pavimento original (O) ou reabilitação (R). No caso de operações de conservação corrente deve ser identificada a técnica da forma mais descritiva possível (eliminação de covas, revestimento superficial, lama asfáltica, microaglomerado a frio, microbetão betuminoso, etc, de acordo com as rubricas do caderno de encargos tipo da EP). Nota: É necessário indicar a idade de cada intervenção, desde o pavimento novo até às acções de reparação.


34

• Espessura das camadas granulares (e tipo se possível). • Tipo de leito do pavimento (por exemplo classe de solo, qualquer que seja a

classificação), espessura e toda a informação que classifique a resistência ainda que indirectamente (CBR típico, proveniente do controlo da qualidade, grau de compactação, baridade seca máxima, teor em água óptimo, etc.).

• Tipo de solo de fundação (por exemplo classe de solo, qualquer que seja a classificação), a percentagem da extensão do troço com determinado solo, a identificação das zonas de aterro e de escavação, e toda a informação que classifique a resistência ainda que indirectamente (CBR típico, proveniente do controlo da qualidade, grau de compactação, baridade seca máxima de referência, teor em água óptimo, etc.).

b) • Largura das vias por faixa de rodagem e, justificando-se, das bermas

separadamente. 2. Caracterização do tráfego

a) • TMD total no ano mais recente e previsão da evolução (taxa de crescimento

anual ou informação que possibilite estimá-la). b)

• TMD de pesados, no ano mais recente e a previsão da sua evolução (taxa de crescimento anual ou informação que possibilite estimá-la).

3. Estado superficial

No Quadro 5.2 apresenta-se a forma como se pretende quantificar os diferentes níveis de cada parâmetro de estado.

Os parâmetros de estado são identificados por níveis de gravidade, de forma a poderem ser observados e registados com um equipamento do tipo Desy ou Viziroad [8], aos quais corresponde uma certa quantificação para que o parâmetro possa ser englobado no cálculo do índice da qualidade (IQ).

É excepção a determinação da irregularidade longitudinal que deverá ser traduzida directamente pelo IRI (International Roughness Index). No caso da primeira campanha realizada de acordo com a presente metodologia (campanha de 2003), durante a qual não foi possível fazer o levantamento do IRI de forma automática e atendendo a que a expressão proposta para o cálculo do IQ depende daquele valor, o IRI é quantificado em função das degradações superficiais (Quadro 5.2). Estas podem indiciar irregularidade ou desempeno sem margem para dúvida, como é o caso do fendilhamento do tipo pele de crocodilo, do conjunto que pretende acolher a caracterização de disfunções superficiais não representadas por outro tipo de degradações (peladas, desagregações superficiais, exsudação do betume, polimento dos agregados, assentamentos localizados) e ainda as rodeiras. Desta forma dá-se cobertura


35

a todas as possibilidades de indiciamento de irregularidade, não sendo necessário incluir outras degradações (como “covas” ou reparações), embora, a existirem, contribuam para a depreciação do desempeno da superfície.

No manual referenciado em [9] apresenta-se, a metodologia de levantamento das degradações com o objectivo de dotar os observadores do estado de conservação da rede, de conhecimentos actualizados e de critérios uniformes para o registo dos indicadores do estado dos pavimentos e para a manipulação dos equipamentos a utilizar, tais como o Viziroad e o GPS.


36

Quadro 5.2 – Degradações e níveis de gravidade para os pavimentos flexíveis

Degradação Níveis de Gravidade Descrição do Nível de Gravidade Área afectada /

Valor adoptado

Nível 1 Fenda isolada mas perceptível 0,5m x comprimento. afectado

Nível 2 Fendas longitudinais ou transversais abertas e/ou ramificadas

2,0m x comprimento. afectado Fendilhamento

Nível 3 Pele de crocodilo Largura do trecho x

comprimento. afectado

Nível 1 Anomalia com largura inferior a 30cm 0,5m x comprimento afectado

Nível 2 Anomalia com largura entre 30 a 100cm 2,0m x comprimento afectado

Peladas, Desagregação

superficial, Exsudação de

betume, Polimento dos agregados, Deformações localizadas

Nível 3 Anomalia com largura superior a 100cm Largura do trecho x

comprimento afectado

Nível 1 Profundidade máxima da cavidade < 2cm 0,5m x comprimento afectado

Nível 2 2cm < Profundidade máxima da cavidade < 4cm

2,0m x comprimento afectado Covas

(Ninhos)

Nível 3 Profundidade máxima da cavidade > 4cm

ou várias covas de qualquer largura na mesma secção transversal

Largura do trecho x comprimento

afectado

Nível 1 Reparações bem executadas

Nível 2 Reparações com baixa qualidade de execução ou má elaboração das juntas

½ da largura do trecho x comprimento

afectado Reparações

Nível 3 Reparações mal executadas Largura do trecho x


Nível 1 Profundidade máxima da rodeira < 10mm 5mm

Nível 2 10mm < Profundidade máxima da rodeira < 30mm 20mm Rodeiras

Nível 3 Profundidade máxima da rodeira > 30mm 30mm

Irregularidade longitudinal - Valor do IRI IRI (mm/km)

Aderência - Valor do Scrim a 60km/h + mancha de areia

Coeficiente de atrito/IFI/Aa


37

Usando o princípio indicado decidiu-se, nas situações de ausência de medição, quantificar o IRI da forma indicada na Figura 5.1.

Degradação Condição Nível

fendilhamento e

e

fendilhamento ou

e

Tipo 1: IRI = 1500 mm/km

rodeiras >= 2

<= 1

= 3

<= 1

IRI

Tipo 2: IRI = 2500 mm/km

peladas, etc. = 3 Tipo 3: IRI = 3500 mm/km

peladas, etc. <= 1

rodeiras

Figura 5.1. Esquema de quantificação do IRI, na ausência de medição directa Ponderando com as distâncias em que ocorrem os tipos de IRI que as degradações

superficiais indicam, de acordo com o definido na Figura 5.1, é possível encontrar para cada segmento de gestão o valor de IRI a usar, admitindo um arredondamento à unidade do “tipo” ponderado de IRI que se calculou.

Como exemplo, considere-se um segmento com 1000 metros de extensão, em que um trecho de 200 metros apresenta degradações de nível igual ou inferior a 1, um trecho de 300 metros com “fendilhamento” nível 2, “peladas, etc.” nível 3 e “rodeiras” nível 2, e estando o restante trecho de 500 metros com degradações caracterizadas por níveis colocados entre os descritos para os dois trechos anteriores. O “tipo” de IRI a considerar para o segmento é, neste caso, dado por (200 x 1 + 300 x 3 + 500 x 2)/1000 = 2,1, ou seja, arredondado à unidade, IRI do “tipo” 2, pelo que o IRI a considerar é de 2500 mm/km.

Quanto à “Aderência”, como se referiu anteriormente, este parâmetro apenas intervém como “indicador-fusível”, sendo necessário definir qual o tipo de indicador e as respectivas classes, ou seja os valores de referência para a respectiva classificação.

Quanto ao indicador mais adequado para dar indicações seguras sobre o nível da aderência potencial “pneu-pavimento”, face aos estudos realizados a nível internacional, enquadrados pela “World Road Association – PIARC”, considera-se que deverá ser


38

adoptado o índice IFI (International Friction Index) calculado com os resultados do SCRIM (ou equipamento similar) e da textura superficial [10].

Relativamente à definição dos valores de referência de cada classe deste parâmetro, deverá ser realizado um adequado estudo, que tenha em conta os valores que normalmente se obtém no pavimento e a respectiva evolução ao longo do tempo, e ainda o nível de risco que se pretende assumir.

O estudo que conduzirá à decisão será efectuado no âmbito dos trabalhos de desenvolvimento da metodologia que definirá o instrumento SAD (Sistema de Apoio à Decisão) que, por sua vez, permitirá encontrar a melhor “Estratégia de Aplicação dos Recursos”.

5.4. Avaliação da Qualidade

A metodologia de avaliação do índice da qualidade dos pavimentos proposta para o sistema de gestão de pavimentos baseia-se numa análise global da qualidade do pavimento [11, 12, 13], a qual permite a determinação de um índice da qualidade global.

Este índice caracteriza o estado dos pavimentos para cada trecho da rede, em função das informações obtidas no levantamento visual a respeito das degradações superficiais (fendilhamento, covas, peladas, reparações), irregularidade longitudinal e rodeiras.

O índice da qualidade (IQ) que se propõe para efectuar a avaliação da qualidade baseia-se no valor de PSI (Present Serviceability Index), desenvolvido com base na informação obtida no ensaio AASHO [12], e adoptado pelo Sistema de Gestão de Pavimentos (SGP) do Estado do Nevada [13]. A equação (5.1) traduz, de acordo com [13] o IQ no ano t.

( ) 5,020002598,0 03,0002139,05 tttt

IRIt PSCReIQ t ++×−×−×= ×− (4.1)

Nesta equação: IRIt - é a irregularidade longitudinal do pavimento no ano t (mm/km); Rt - é a profundidade média das rodeiras no ano t (mm); Ct - é o coeficiente de área com fendilhamento no ano t (m2/100m2); St - é o coeficiente de área com degradação superficial de materiais (covas e peladas) no ano t (m2/100m2); Pt - é o coeficiente de área com reparações no ano t (m2/100m2).

No caso do tratamento dos dados da campanha de auscultação de 2003, foi

adoptada uma diminuição explícita do peso do IRI para metade, devido à forma indirecta como é obtido.

O IQ é um valor que varia no intervalo entre 0 (pavimento em muito mau estado) e 5 (pavimento em muito bom estado), e geralmente o valor de 2,5 é tomado como o indicador da necessidade de intervenção [13].


39

Da avaliação da qualidade vai resultar o estado actual da rede e será, em

concordância, possível definir as intervenções que têm de acontecer de imediato (passo 4.1 indicado na Figura 2.1) para colocar os segmentos em estado de conservação muito degradado na condição de poderem ser geridos por um sistema de médio/longo prazo.

Pelo referido nos capítulos anteriores pode perceber-se a importância dos segmentos de análise da rede coincidirem com os segmentos de intervenção, segmentos de gestão, que geralmente são usados como referência para aplicação de acções de conservação ou reabilitação por parte da EP. Como orientação geral pode dizer-se que se devem usar como estes segmentos que historicamente constituíram segmentos de intervenção para definirem a rede de gestão. Não havendo tradição dever-se-á aglutinar os trechos por tipo e constituição do pavimento, hierarquia, TMD e história de construção.

Outro aspecto importante para a contabilização dos custos ao nível da intervenção imediata mas também primordial para a continuação da análise a médio/longo prazo, é o registo na base de dados das tecnologias de conservação/reabilitação usuais tipificadas, por cada Direcção de Estradas e dos seus custos médios e respectiva variabilidade.

A contabilização dos custos também é fundamental aquando da realização dos trabalhos complementares na altura da intervenção, como as intervenções nas redes de drenagem e a sinalização, embora, nesta situação, referindo (ou registando) percentagens de custo em relação à componente de custos da pavimentação. Também o custo médio de intervenção na obra de terraplenagens por razões de mau comportamento deverá ser um objectivo a atingir. 5.5. Estratégia de Aplicação dos Recursos

Para definir as melhores estratégias de aplicação dos recursos propõe-se um

Sistema de Apoio à Decisão (SAD). Este sistema integra as tarefas (e sub-tarefas respectivas) 5, 6 e 7 definidas na Figura 2.1.

Essencialmente o SAD permitirá definir um programa de conservação multianual para a rede, o qual integrará uma descrição da aplicação multianual dos recursos (por vezes designado por relatório orçamental) e uma descrição da evolução do estado dos pavimentos.

Naturalmente, o programa de conservação conterá informação sobre os trechos rodoviários que devem ser conservados, que tipo de acção de conservação deve ser aplicada a cada trecho e quando deve ser executada, de modo a garantir que a rede rodoviária apresente determinados níveis mínimos da qualidade em cada ano do período de planeamento.

Será discriminada a informação sobre o orçamento anual necessário para executar o programa de conservação, bem como sobre o estado previsível dos pavimentos em cada ano do período de planeamento se for executado o programa de conservação. Todos os


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resultados poderão ser posteriormente representados na rede, usando o sistema de informação geográfica de suporte.

É de salientar que este SAD é proposto partindo do princípio que a administração tem a possibilidade de gerir da melhor forma os seus recursos financeiros que tem à disposição, nomeadamente através da sua aplicação diferida no tempo, isto é, investir mais em conservação nos anos em que for possível obter maiores benefícios em termos da qualidade da rede.

A partir dos dados de entrada, qualidade actual e níveis mínimos da qualidade, os resultados do SAD são constituídos pelas intervenções nos trechos da rede, a evolução da qualidade da rede e principalmente os orçamentos anuais necessários para se conseguir que a qualidade dos trechos esteja sempre acima dos níveis mínimos. Ou seja, este SAD permite fazer propostas de intervenção de modo a manter a qualidade da rede acima de um determinado nível, investindo o mínimo em conservação, com orçamentos cujo valor será variável ao longo dos diferentes anos de intervenção. Assim, esta metodologia não é compatível com a existência de orçamentos anuais de valor constante.

No entanto, este SAD permite controlar o orçamento total durante o período de planeamento já que se podem baixar os valores dos níveis mínimos da qualidade de modo a diminuir os custos de conservação e assim diminuir os custos totais durante todo o período de planeamento.

O SAD vai utilizar um modelo de optimização baseado em modelos determinísticos de previsão do comportamento dos pavimentos, tendo como objectivo a minimização dos custos na presença de níveis mínimos da qualidade dos trechos rodoviários [11, 14, 15].

Um ponto importante corresponde à inclusão ou não dos custos para os utentes. De facto, a consideração destes custos tem, em geral, como consequência, a necessidade da administração rodoviária dispor de maiores recursos financeiros, não sendo receptora directa dos benefícios, mas sim os utentes e a sociedade em geral (maior qualidade de circulação, traduzida pelo conforto e segurança, com a redução dos acidentes e do custo de operação de veículos, pelo que tem de ser ponderado.

Entretanto, os custos de utentes podem ser considerados a título de comparação de soluções, modelando-os de forma simples, apenas considerando os custos de operação dos veículos, ou de forma um pouco mais sofisticada, usando uma metodologia semelhante à preconizada no HDM-4. No entanto, considera-se que a forma mais simples se adequa melhor a uma fase que pretende ser de demonstração da influência deste tipo de custos.

O SAD que se propõe para integrar o SGP da EP utiliza informação muito detalhada sobre a qualidade dos pavimentos, e permite efectuar a análise dos custos no ciclo de vida dos pavimentos de uma rede rodoviária considerando os seguintes factores: (i) o período de planeamento (5, 10 ou 20 anos, ou outros); (ii) os valores dos


41

níveis mínimos da qualidade dos vários parâmetros de estado; (iii) o número máximo de intervenções em cada trecho durante o período de planeamento.

O SAD ainda permite determinar as consequências da aplicação de uma determinada estratégia de conservação, totalmente definida pelo gestor da rede rodoviária ou apenas corrigida a partir da solução recomendada pelo sistema, para um determinado trecho, para parte dos trechos, ou para o conjunto de todos os trechos da rede.

Para ilustrar as funcionalidades do SAD proposto, apresenta-se de seguida a aplicação efectuada a uma rede fictícia. É de realçar que neste exemplo não é considerada a aderência, embora seja fácil a sua integração no SAD.

Neste exemplo utiliza-se um modelo de optimização determinístico e desagregado, tendo como objectivo a minimização dos custos, com a seguinte formulação:

( )( )

( )( )

( )∑∑∑∑∑∑======

⋅+

−⋅+

+⋅⋅+

=S

sst

T

tstt

S

s

T

trstrstt

S

s

R

rVR

dCU

dXC

d 111111 11

11

11 zMin (5.2)

s. a ( )RstRsstssst X...X...X...X ,,,,,,, 11110ZΦZ = s = 1,…, S; t = 1,…, T (5.3)

ZZ st

≥≤

s = 1,…, S; t = 1,…, T (5.4)

( )strst ZX Ω∈ r = 1,…, R; s = 1,…, S; t = 1,…, T (5.5)

1

1

=∑=

R

rrstX

s = 1,…, S; t = 1,…, T (5.6)

NRX

R

r

T

trst ≤∑∑

= =1 1 s = 1,…, S (5.7)

( )rststrst XZC ,Ψ= r = 1,…, R; s = 1,…, S (5.8)

t

S

srstrst

R

rB XC ≤⋅∑∑

== 11

t = 1,…, T (5.9)

Neste modelo intervêm as equações seguintes, aplicadas a cada trecho e em cada

ano.

5,0200006495,0 )(21,000053475,05 tttt

IRIt PSCReIQ t ++⋅−⋅−⋅= ⋅−

(5.10)

( ) tttt

Dimtt

Ymt

PSCR

NSNCKIRIeIRI t

⋅++⋅+⋅+

+

⋅⋅+⋅⋅= −⋅

56,06,8143,0

1351000

980,0 8050

(5.11)

tttt CHBSNCSNCK ⋅⋅−+= 0,000041,0 (5.12)

43,1) log(0,85 log3,51 2

1

−⋅⋅+⋅⋅= ∑=

CBR-CBR CCHSNCN

n

dn

enntt (5.13)


42

t

t

SNt

Dimt SNNC −⋅⋅= 8014,617

(5.14)

( )1292 8006770 −⋅= ⋅ DimtN,

t e,S (5.15)

13,0

80166,05,0 )(98,4 Dim

ttt tNYSNR ⋅⋅⋅= −

(5.16)

∑=

⋅⋅=N

n

dn

enntt CCHSN

1

(5.17)

α⋅−+

⋅⋅=tc

)tc(TMDANt

t

Y

pDim 1136580

(5.18)

20364,03414,09752,0 ttt IQIQCOV ⋅+⋅−= (5.19)

IQreab

IQTreab NMQIQ

NMQIQCVR

−

−⋅= (5.20)

em que:

S é o número de trechos da rede rodoviária; R é o número total de intervenções de conservação; T é o número de anos do período de planeamento; d é a taxa de actualização do capital; NR é o número máximo de intervenções a aplicar a um trecho durante o período

de planeamento;

rstC é o custo decorrente da aplicação da intervenção r no trecho s no ano t;

rstX é igual a 1 se a intervenção r for aplicada ao trecho s no ano t, e é igual a

zero de contrário;

stCU é o custo para os utentes que circulam no trecho s no ano t;

sVR é o valor residual do pavimento do trecho s;

stZ são os valores dos parâmetros de estado para o trecho s no ano t;

Φ representa os modelos de comportamento dos pavimentos para cada parâmetro de estado; Z representa os níveis mínimos de qualidade para cada parâmetro de estado; Ω representa o conjunto das intervenções admissíveis em função do estado do pavimento; Ψ representa as funções de custo das intervenções;

tB é o orçamento relativo ao ano t;

IQt é o índice da qualidade do pavimento no ano t; IRIt é o índice de irregularidade longitudinal do pavimento no ano t (mm/km);

tR é a profundidade média das rodeiras no ano t (mm);

tC é a área com fendilhamento no ano t (m2/100 m2);


43

tS é a área com covas e peladas no ano t (m2/100 m2);

tP é a área com reparações no ano t (m2/100 m2);

0IRI é o índice de irregularidade longitudinal inicial do pavimento (mm/km);

m é o coeficiente ambiental;

tY é a idade do pavimento desde a construção ou da última reabilitação (anos);

tSNCK é o número estrutural modificado, de modo a ter em consideração a área

fendilhada e a capacidade estrutural do solo de fundação; Dim

tN80 é o número acumulado de eixos padrão de 80 kN desde a construção ou da

última reabilitação no ano t (milhões eixos/via);

tSNC é o número estrutural modificado, de modo a ter em consideração a

capacidade estrutural do solo de fundação;

tHB é a espessura das camadas betuminosas no ano t (mm); enC é o coeficiente estrutural da camada n; dnC é o coeficiente de drenagem da camada n;

ntH é a espessura da camada n no ano t (mm);

CBR é o valor de CBR da fundação do pavimento; tc é a taxa média de crescimento anual do tráfego pesado; TMDAp é o tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano de abertura ou no ano seguinte à última reabilitação, por sentido e na via mais solicitada; α é o factor de agressividade do tráfego; COVt são os custos de operação dos veículos no ano t (€/km/veículo); VR é o valor residual do pavimento no fim do período de planeamento; Creab é o custo da última acção de reabilitação do pavimento; IQT é o índice da qualidade do pavimento no ano T, último ano do período de planeamento; IQreab é o índice da qualidade do pavimento posterior à aplicação da acção de reabilitação; NMQIQ é o nível mínimo da qualidade adoptado para o parâmetro IQ.

A função-objectivo (5.2) representa a minimização dos custos totais para o conjunto

dos pavimentos da rede rodoviária, durante um determinado período de planeamento, de modo a não deixar baixar a qualidade de cada trecho rodoviário para valores inferiores a um determinado patamar definido pelo gestor da rede rodoviária.

As restrições (5.3) traduzem a evolução do valor dos parâmetros de estado para cada trecho rodoviário ao longo do tempo em função do seu valor inicial, da história das


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intervenções de conservação efectuadas até à data de análise e dos factores de degradação dos pavimentos.

Os parâmetros de estado que são considerados neste modelo são os seguintes: fendilhamento; rodeiras; covas e peladas; irregularidade longitudinal; e o índice da qualidade global, IQ, PSI na terminologia inglesa. Uma intervenção de conservação pode ser constituída por uma ou mais acções de conservação. Nestas restrições intervêm todas as equações de (5.11) a (5.17), que correspondem aos modelos de comportamento dos pavimentos para cada parâmetro de estado.

As restrições (5.4) garantem que os parâmetros de estado (fendilhamento, rodeiras, covas, peladas e irregularidade longitudinal) não assumem valores superiores aos valores máximos definidos pelo gestor da rede rodoviária. No caso do índice da qualidade, essas restrições garantem que não assumem valores inferiores ao valor mínimo definido pelo gestor da rede rodoviária.

As restrições (5.5) representam o conjunto das intervenções que podem ser aplicadas a cada trecho e em cada ano em função dos valores dos parâmetros de estado.

As restrições (4.6) garantem que em cada ano só é aplicada uma intervenção a cada trecho rodoviário.

As restrições (5.7) permitem definir um número máximo de intervenções a aplicar a cada trecho rodoviário durante o período de planeamento.

As restrições (5.8) permitem efectuar o cálculo do custo de aplicação de determinada intervenção a um trecho rodoviário em função das acções de conservação que constituem essa intervenção e do valor dos parâmetros de estado.

As restrições (5.9) garantem que o orçamento estabelecido para cada ano não é ultrapassado.


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6. SISTEMA DE GESTÃO DOS PAVIMENTOS RÍGIDOS 6.1. Introdução

Neste capítulo definem-se as componentes do sistema de gestão de pavimentos (SGP) da EP aplicadas aos pavimentos rígidos. Estas componentes enquadram-se na estrutura geral do sistema, apresentada na Figura 2.1

Para os pavimentos rígidos, face à sua especificidade, propõe-se uma metodologia diferente de avaliação da qualidade dos pavimentos e de registo das suas degradações.

O primeiro passo é definir o “Sistema de Avaliação da Qualidade” dos pavimentos rígidos. Assim, como para os pavimentos flexíveis, é necessário constituir a “Base de Dados Rodoviária”, fundamentalmente registando as degradações e os dados complementares relativos ao pavimento, de forma que se possam caracterizar os segmentos de gestão, estabelecendo o seu estado actual e, a partir daqui, fazer a avaliação da aplicação dos recursos.

6.2. Dados a Considerar para a Base de Dados

Nesta secção vai descrever-se quais os dados que são necessários levantar e registar

na “Base de Dados Rodoviária” de forma a se poder fazer a avaliação da qualidade, definindo-se a forma de realizar essa avaliação. Genericamente o conjunto de dados que é necessário relevar e integrar na base de dados, por cada segmento de gestão (ou que é necessário poder contabilizar em cada segmento de gestão) está expresso no Quadro 6.1.

Quadro 6.1 – Dados propostos para descrição do estado dos pavimentos rígidos Designação Tipos de dados

a) Caracterização da estrutura do pavimento e respectiva fundação, incluindo, sempre que possível, os dados do projecto e de construção, de todas as intervenções de reabilitação realizadas e a idade de cada intervenção (estrutura nova e reabilitação)

1. História dos pavimentos b) Caracterização da geometria do perfil transversal (largura de vias de tráfego e bermas) c) Dados relativos às eventuais auscultações efectuadas, incluindo as constantes da caracterização final dos pavimentos, nas fases da recepção provisória e da recepção definitiva d) Se possível dados sobre a sinistralidade rodoviária, no que respeita aos pontos negros da estrada a) Tráfego médio diário anual e evolução previsível 2. Caracterização do tráfego b) Tráfego médio diário anual de pesados e evolução previsível a) Fendilhamento transversal, longitudinal, ou em blocos b) Fendilhamento nos cantos das lajes e nas proximidades das juntas c) Desagregações superficiais/lasqueamento/polimento dos agregados d) Reparações e) Escalonamento de lajes (desfasamento vertical) ou ascensão de finos f) Defeitos na selagem das juntas ou fendas ou expulsão do selante

3. Estado Superficial

g) Aderência (coeficiente de atrito/textura superficial)


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A aderência serve como indicador/fusível nesta fase: ou tem um valor aceitável e não oferece nenhuma indicação, ou então não tem, e as características de superfície atrito/textura superficial têm de ser recuperadas.

Os parâmetros de estado são identificados por níveis de gravidade, de forma a poderem ser registados com um equipamento do tipo Desy ou Viziroad [9], os quais correspondem a uma certa quantificação para que o parâmetro possa ser englobado no cálculo do índice da qualidade global. É excepção a determinação da aderência que deverá ser traduzida directamente pelo coeficiente de atrito.

6.3. Metodologia de Recolha dos Dados

A metodologia de avaliação da qualidade dos pavimentos rígidos que se propõe

baseia-se numa análise global que permite a determinação de um índice da qualidade global. Este índice caracteriza o estado dos pavimentos para cada trecho da rede, em função das informações obtidas no levantamento visual relativas às degradações superficiais apresentadas no Quadro 6.2.

No Quadro 6.2 mostra-se a forma como se pretende ver traduzidos os diferentes parâmetros de estado. Esta metodologia pressupõe que o levantamento das degradações é efectuado por via. O valor adoptado da área afectada pela degradação foi definido considerando que a unidade mínima de registo é a área correspondente a uma laje de betão e que nos gráficos de cálculo do efeito de uma determinada degradação de um pavimento rígido este é definido separadamente para cada nível de gravidade dessa degradação [16, 17, 18].

No manual referenciado em [9] apresenta-se, a metodologia de levantamento das degradações com o objectivo de dotar os observadores do estado de conservação da rede, de conhecimentos actualizados e de critérios uniformes para o registo dos indicadores do estado dos pavimentos e para a manipulação dos equipamentos a utilizar, tais como o Viziroad e o GPS.


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Quadro 6.2 – Degradações e níveis de gravidade para os pavimentos rígidos

Degradação Níveis de Gravidade

Descrição do Nível de Gravidade

Valor adoptado da área afectada

Nível 1 Fenda isolada fina com ou sem selagem

Largura da via x comprimento afectado

Nível 2 Fenda isolada aberta com selagem


Fendilhamento das lajes e do canto das lajes

Fendilhamento: em blocos diagonal

longitudinal de retracção transversal

junto a tampas no pavimento; Fendilhamento

de canto Nível 3

Fenda isolada aberta sem selagem ou malha de fendas com desagregação em blocos


Nível 1 Anomalia com largura < 30cm Largura da via x comprimento afectado

Nível 2 30cm < Anomalia com largura < 100cm


Desagregação superficial

Lasqueamento próximo das

juntas Lavagem do

betão Perda de

agregados Bombagem de

finos Nível 3 Anomalia com largura >

100cm Largura da via x


Nível 1 Reparações bem executadas Largura da via x comprimento afectado

Nível 2 Reparações com baixa qualidade de execução ou má elaboração das juntas

Largura da via x comprimento afectadoReparações Reparações

Nível 3 Reparações mal executadas Largura da via x comprimento afectado

Nível 1 Desfasamento perceptível (dimensão < 0,5 cm)


Nível 2 Desfasamento incómodo (0,5 cm < dimensão < 1 cm)

Largura da via x comprimento afectadoEscalonamento

Desfasamento vertical entre

lajes Nível 3 Desfasamento muito incómodo

(Dimensão > 1cm) Largura da via x


Nível 1 Um quarto das juntas sem selagem


Nível 2 Metade das juntas sem selagem Largura da via x comprimento afectado

Defeitos na selagem das

juntas ou fendas

Perda ou fendilhamento

da selagem Quebra ou

desintegração junto às juntas

ou fendas Nível 3 Totalidade das juntas sem

selagem Largura da via x


Aderência Perda de textura superficial - Valor do SCRIM ou

equivalente + mancha de areia Coeficiente de atrito/IFI/Aa

Nota: O comprimento afectado terá sempre o valor mínimo de 5m (ou a dimensão longitudinal duma laje se o pavimento não for contínuo) ou um valor múltiplo de 5m, o que será estabelecido no decorrer do tratamento de dados do levantamento de campo (por exemplo, um valor do comprimento afectado para a degradação de 4 m é tomado como 5m, um valor de 7m é tomado como 10m, etc.).


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6.4. Avaliação da Qualidade

O índice da qualidade (IQ) que se propõe para efectuar a avaliação da qualidade dos pavimentos rígidos é o correspondente ao valor de PCI (Present Condition Index) utilizado pelo sistema MicroPAVER que foi desenvolvido pelo U. S. Army Corps of Engineers Research Laboratory [19, 20, 21] para efectuar a gestão de pavimentos rígidos tanto de aeroportos como de estradas. A metodologia aqui adoptada é semelhante à que foi definida pela Metropolitan Transportation Commission (MTC) para a gestão de redes rodoviárias em pavimentos rígidos da área de São Francisco, nos E.U.A. Nesta metodologia apenas são utilizadas as degradações mais relevantes que se podem encontrar nos pavimentos rígidos de Portugal.

A equação (6.1) traduz, de acordo com [20], a forma de calcular o IQ para os pavimentos rígidos.

∑∑= =

⋅−=D

d

G

gdgVDFAIQ

1 1100 (6.1)

Nesta equação: I Q – Índice da qualidade; VDdg – Valor a deduzir, que representa a redução da qualidade devido à existência de degradações no pavimento e que depende do tipo de degradação, do nível de gravidade e da densidade de ocorrência; FA – Factor de ajustamento, que depende do valor total a deduzir.

Esta expressão tem como princípio o seguinte: o estado geral de um pavimento

rígido pode ser determinado somando os efeitos das suas degradações, cada uma com o seu nível de gravidade e densidade de ocorrência.

O valor a deduzir (VDdg) permite transformar as degradações em valores a subtrair ao valor 100, valor este correspondente a um pavimento novo. Os valores a deduzir, para cada tipo de degradação e para cada nível de gravidade, podem ser determinados através de funções polinomiais ou dos respectivos gráficos que constam da Norma Americana ASTM D 5340 – Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys [22].

Na Figura 6.1 pode ver-se o gráfico que permite o cálculo do valor a deduzir para a degradação designada por fendilhamento longitudinal, transversal ou diagonal.

Se nenhum ou apenas um dos valores a deduzir calculados, para cada degradação e para cada nível de gravidade, for maior do que cinco, o IQ é calculado subtraindo a 100 a soma destes valores a deduzir, caso contrário utilizar-se-á o procedimento constante da norma ASTM D 5340.


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F 1

F C 2

R 2F 2

D S3

F 3

Figura 6.1 – Cálculo do valor a deduzir para a degradação designada por fendilhamento longitudinal, transversal ou diagonal

Como exemplo de cálculo do IQ, apresenta-se um trecho rodoviário fictício com algumas degradações (Figura 6.2) que foram relevadas numa via de cada vez.

Figura 6.2 – Trecho rodoviário


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O pavimento apresenta fendilhamento de gravidade 1 (F1), fendilhamento de

gravidade 2 (F2), fendilhamento de gravidade 3 (F3), fendilhamento dos cantos de gravidade 2 (FC2), desagregação superficial de gravidade 3 (DS3), e reparações de gravidade 2 (R2).

No Quadro 6.3, juntando a identificação das degradações para as duas vias, apresenta-se o cálculo dos valores a deduzir para cada degradação e para cada nível de gravidade, em função da densidade de ocorrência. Neste exemplo, a densidade é calculada dividindo a área do pavimento afectada pela área total do pavimento correspondente a duas vias de 3,5 metros de largura.

Quadro 6.3 – Cálculo do IQ

Degradação GravidadeComprimento afectado (m)

Área afectada

(m2)

Densidade (%)

Valor a deduzir

Fendilhamento 1 5 17,5 5 5 Fendilhamento 2 15 52,5 15 23 Fendilhamento 3 5 17,5 5 18 Fendilhamento

dos cantos 2 10 35,0 10 15

Desagregação superficial

3 5 17,5 5 4

Trecho A Comprimento=50m

Largura da via=3,5m

Reparações 2 5 17,5 5 3

Para se chegar ao valor do IQ de acordo com o que se descreveu anteriormente e recorrendo ao procedimento constante da norma ASTM D 5340, apresenta-se no Quadro 6.4 o cálculo do máximo “Valor Total a Deduzir Corrigido” (VTDC). O factor de ajustamento (FA), que aparece na equação (6.1) é considerado implicitamente na Figura 6.3, permitindo calcular directamente o VTDC.

Por fim é calculado o IQ, subtraindo a 100 o máximo de VTDC.

Quadro 6.4 – Cálculo do IQ Iteração Valores a deduzir Total q VTDC

1 23 18 15 5 4 3 68 3 52 2 23 18 5 5 4 3 58 2 50 3 23 5 5 5 4 3 45 1 45 4 Máximo VTDC=52

q=nº total de degradações maior que cinco IQ=48


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Figura 6.3 – Cálculo do “Valor Total a Deduzir Corrigido” para pavimentos rígidos

O IQ para os pavimentos rígidos é um valor que varia no intervalo entre 0

(pavimento em muito mau estado) e 100 (pavimento em muito bom estado), e geralmente o valor de 55 é tomado como o indicador da necessidade de intervenção. 6.5. Definição das Estratégias de Conservação

Após o cálculo do IQ é necessário definir as intervenções de conservação. A Figura 6.4 permite relacionar os valores do índice da qualidade global IQ com as intervenções de conservação aconselháveis para uma adequada gestão dos pavimentos rígidos. Os valores do número de anos indicado nesta figura servem apenas como indicação.

Uma abordagem mais suportada só será possível efectuando a análise da evolução do comportamento dos pavimentos estudados, o que permitirá inferir o momento mais adequado para intervir.

PCI

Reconstrução imediataFalha estrutural

100

10

25

40

55

70

85

Mau

Medíocre

Suficiente

Bom

Muito bom

Excelente

Reparação imediata ou reconstrução urgente (até 1 ano)

Reparação preventiva imediata ou reconstrução a curto prazo

Conservação corrente a reconstrução a curto prazo (até 2 anos)

Conservação corrente a reparação a médio prazo (até 5 anos)

Conservação corrente

Fazer nada

0 Figura 6.4 – Correlação entre IQ e as intervenções de conservação


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7. CONTROLO E GARANTIA DA QUALIDADE 7.1. Introdução

O trabalho de levantamento deve ser precedido de diversas actividades preparatórias – procedimentos preparatórios – consideradas procedimentos de qualidade, necessárias à boa concretização de um projecto de referenciação.

Apresentam-se em seguida, de modo sintético, as actividades a considerar: formação de técnicos na utilização de um sistema de registo de dados (por

exemplo o sistema Viziroad); formação de técnicos na utilização de receptores GPS; calibração da medição de distâncias com Viziroad para todas as viaturas; harmonização de critérios de avaliação do estado de conservação pelos diversos

técnicos, por levantamentos repetidos em zona de teste; preparação de documentos de apoio ao levantamento; realização de ensaio completo de levantamento e processamento de dados em

zona de teste. O controlo da qualidade deve incluir um conjunto de procedimentos –

procedimentos de controlo de qualidade – incidindo sobre dados intermédios de produção e sobre os resultados finais.

Nos dados intermédios devem ser analisados: o quociente entre comprimento VIZIROAD e comprimento GPS; o quociente entre comprimento total e comprimento horizontal.

Para estes indicadores deve ser estabelecida uma tolerância de referência de 3%, ou seja, se os quocientes tiverem valores fora do intervalo ]1-0,03 , 1+0,03[, então os trechos onde tal ocorra deverão ser reanalisados e, se necessário, reobservados. O ultrapassar das tolerâncias pode indicar que o levantamento com GPS não foi feito na mesma extensão que o levantamento com Viziroad ou que existem pontos com coordenadas anómalas no levantamento com GPS.

Os dados Viziroad, os dados GPS e a integração de ambos, envolvendo nomeadamente a definição de nós, devem ser objecto de inspecção visual para a totalidade dos troços levantados.

A análise dos resultados finais deve incidir sobre os atributos de classificação do estado de conservação e sobre o posicionamento dos troços. Em qualquer dos casos, esta análise é realizada por comparação do levantamento realizado com dados de fiabilidade assegurada, obtidos em levantamentos independentes.

A título exemplificativo, não propriamente de exactidão mas de precisão do levantamento com GPS, apresentam-se na Figura 7.1 os vectores de diferença para um dos troços para os quais foi realizado um segundo levantamento GPS de verificação.


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0 2 4 6 8 10 mEscala gráfica das setas

0 100 200 300 400 500m

Escala gráfica das vias

Figura 7.1 – Vectores de diferença (ampliados) entre dois levantamentos com GPS

Da comparação de levantamentos independentes de um mesmo trecho, realizados com recurso a GPS diferencial (com uma precisão esperada de cerca de 2,0 metros) resultou um erro médio de 3,9 metros na diferença entre linhas. De referir que a viatura não se encontraria exactamente na mesma posição nos dois levantamentos e que podem ocorrer situações de não captação de sinal GPS que geram falta de vértices e correspondente afastamento das linhas levantadas na zona afectada. 7.2. – Controlo da Qualidade da Observação do Estado dos Pavimentos Flexíveis

A observação do estado superficial dos pavimentos realizada por diferentes equipas de operadores é sempre passível de alguma heterogeneidade nos resultados obtidos. Assim, de modo a reduzir essa heterogeneidade dos dados recolhidos pelas equipas, de forma a não desvirtuar a qualidade técnica do levantamento em si e a não qualificar de forma desigual as zonas de intervenção de cada equipa, estabeleceu-se uma abordagem que permitiu definir a um factor de correcção para cada equipa. Este valor será aplicado ao valor global de caracterização do pavimento, ou seja ao IQ para o caso dos pavimentos flexíveis.

No essencial, a abordagem do problema consiste em fazer passar as equipas em trechos piloto, designados “trecho de aferição”, pelo menos duas vezes, uma no início do período de levantamento e outra a meio, de forma a poder comparar os resultados entre si e com os levantamentos efectuados, também por duas vezes, por dois especialistas que fazem parte do grupo responsável pelo desenvolvimento do sistema.

A média, em termos de IQ, dos especialistas é considerado o “levantamento padrão”.

No caso da 1ª campanha (campanha de 2003), também se analisou nesta fase, em termos meramente comparativos, só para detectar alguma distorção grave, os valores de IRI a que chegaram as equipas, já que foram estabelecidos em função do levantamento visual das degradações e dos valores de “profundidade média de rodeira”, já que tem uma influência importante no cálculo do IQ.


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Analisando o desvio entre a média dos dois levantamentos efectuados pelas equipas e o “levantamento padrão” determina-se a fiabilidade das equipas, definindo-se um factor de correcção a aplicar. Esta correcção é efectuada da forma indicada no Quadro 7.1.

O afastamento do “levantamento padrão” é estabelecido em função da média do afastamento percentual para o IQ.

Como exemplo, admita-se que o levantamento padrão teria um IQ de 3,1 e o levantamento duma equipa teria fornecido um IQ de 2,9. Isto permite dizer que a equipa se afastou cerca de 6,5 % para menos, pelo que de acordo com o Quadro 7.1, o factor de correcção a aplicar é de 1,1.

Quadro 7.1 – Definição do factor de correcção a aplicar ao IQ obtido por cada equipa

Afastamento do "levantamento padrão" (∆)

Factor de correcção a aplicar ao PSI

∆ <= +/-5% 0,0+/-5% < ∆ <= +/-15% (para "-") 1,1 ou (para "+") 0,90

'+/-15% < ∆ <= +/-25% (para "-") 1,2 ou (para "+") 0,80+/-25% < ∆ <= +/-35% (para "-") 1,3 ou (para "+") 0,70+/-35% < ∆ <= +/-50% (para "-") 1,4 ou (para "+") 0,60

+/-50% < ∆ Repetição

Considera-se que desvios superiores a 50% não são susceptíveis de ser corrigidos pelo que o levantamento terá de ser repetido.

Por razões de verificação da qualidade geral do levantamento durante o período em que decorre a campanha e para verificar se existe alguma constância entre os valores relativos que estão a ser praticados pelas equipas, pede-se, ainda, que alguns dos trechos reais sejam levantados por mais de uma equipa. Os valores resultantes permitem ir fazendo a verificação da efectividade da aplicação dos factores de correcção, uma vez que a posição relativa das equipas é conhecida. De modo a reforçar este procedimento os especialistas devem também levantar os trechos escolhidos e inclui-los na análise de aplicação do factor de correcção.

Ainda por razões de verificação da qualidade geral do levantamento, expresso em termos de IQ, são consultados os responsáveis pelas Direcções de Estradas de cada distrito sobre o conforto de cada trecho, em termos opinativos, expressando-o em três classes, “Bom”, “Razoável” e “Medíocre”. Ainda que de forma qualitativa, isto permitirá detectar desvios inaceitáveis na classificação (em termos de IQ) resultante do levantamento e que por via desta identificação terão de ser corrigidos, repetindo o levantamento.


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7.3. – Controlo da Qualidade da Observação do Estado dos Pavimentos Rígidos

Quanto ao controlo da qualidade da observação do estado superficial dos

pavimentos rígidos, devido à muito reduzida extensão na rede nacional e à sua especificidade (o tipo de comportamento e o tipo de degradações previsível que permitem uma maior homogeneidade do levantamento praticado por equipas diferentes), não se considera necessário proceder para os pavimentos rígidos da mesma forma que para os pavimentos flexíveis.

O que se aconselha é comparar os valores de IQ a que se chega e assegurar que não existam desvios superiores a 10%, tolerância aceitável em termos de pavimentos rígidos.


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8. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir do estabelecimento da programação da conservação é possível estabelecer os planos de adjudicação das intervenções (fase 8 indicada na Figura 2.1), nomeadamente prevendo com antecipação os períodos para projecto e para obra.

Finalmente, é de salientar que o Sistema de Gestão de Pavimentos que se pretende implementar para a rede da EP só será cabalmente desenvolvido com o envolvimento da estrutura de exploração desta entidade, uma vez que é absolutamente central que a formatação do sistema seja influenciada pela operacionalidade já existente e que ele seja completamente compreendido por quem o vai utilizar.

Como o sistema que se propõe para aplicação permite uma boa adesão às mais diferentes circunstâncias, ele vai possibilitar que exista total coordenação entre quem o desenvolve e o destinatário.


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(1ª fase - versÃo revista) - ulisboa

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