irregularidade de pavimento

272
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO MÉTODOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO DE IRREGULARIDADE LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS ASFÁLTICOS : APLICAÇÃO E PROPOSIÇÃO DE CRITÉRIOS DE AJUSTE. Alexandre Conti Ribeiro de Campos Orientador: Prof. Dr. Cássio Eduardo Lima de Paiva Dissertação de Mestrado apresentada à Comissão de pós-graduação da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração de Transportes. Campinas, SP. 2004.

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Estudo de irregularidade de pavimentos

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  • UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

    FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO

    MTODOS DE PREVISO DE DESEMPENHO DE

    IRREGULARIDADE LONGITUDINAL PARA

    PAVIMENTOS ASFLTICOS : APLICAO E

    PROPOSIO DE CRITRIOS DE AJUSTE.

    Alexandre Conti Ribeiro de Campos

    Orientador: Prof. Dr. Cssio Eduardo Lima de Paiva

    Dissertao de Mestrado apresentada Comisso de ps-graduao da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil, na rea de concentrao de Transportes.

    Campinas, SP.

    2004.

  • FICHA CATALOGRFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA REA DE ENGENHARIA - BAE - UNICAMP

    C157m

    Campos, Alexandre Conti Ribeiro de Mtodos de previso de desempenho de irregularidade longitudinal para pavimentos asflticos: aplicao e proposio de critrios de ajuste / Alexandre Conti Ribeiro de Campos. --Campinas, SP: [s.n.], 2004. Orientador: Cssio Eduardo Lima de Paiva. Dissertao (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo. 1. Pavimentos. 2. Pavimentos de asfalto. 3. Desempenho. I. Paiva, Cssio Eduardo Lima de. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo. III. Ttulo.

  • UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

    FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO

    MTODOS DE PREVISO DE DESEMPENHO DE

    IRREGULARIDADE LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS

    ASFLTICOS : APLICAO E PROPOSIO DE CRITRIOS DE

    AJUSTE.

    Alexandre Conti Ribeiro de Campos

    Dissertao de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituda por:

    Prof. Dr. Cssio Eduardo Lima de Paiva

    Presidente e Orientador/Universidade Estadual de Campinas

    Prof. Dr. Joo Virglio Merighi

    Universidade Estadual de Campinas

    Prof. Dr. Glicrio Trichs

    Universidade Federal de Santa Catarina

    Campinas, 13 de fevereiro de 2.004.

  • Agradecimentos

    Aos meus pais e a Roberta, por todo o apoio, ateno e pacincia dispensados ao longo

    de todos estes anos.

    A Renovias Concessionria S. A. por tornar possvel a realizao deste trabalho.

    Ao orientador Prof. Dr. Cssio Eduardo Lima de Paiva pelos ensinamentos e dedicao.

    Ao amigo Eng. Manoel Peres de Barros, pelo incentivo realizao deste trabalho e

    pelos sbios conselhos, que tanto vem contribuindo para minha formao profissional.

    Aos professores Dr. Joo Virglio Merighi e Dra. Rita Moura Fortes pelos inestimveis e

    imensurveis ensinamentos e pelo exemplo de dedicao.

    Ao Dr. Octvio de Souza Campos pelos valiosos conhecimentos transmitidos.

    A todos os que, de alguma forma, apoiaram e contriburam com a elaborao desta

    dissertao.

  • i

    SUMRIO Pgina

    LISTA DE FIGURAS.................................................................................................. iii

    LISTA DE TABELAS................................................................................................ vi

    LISTA DE ABREVIATURAS..................................................................................... viii

    RESUMO..................................................................................................................... xvi

    ABSTRACT................................................................................................................. xvii

    1. INTRODUO............................................................................................................ 1

    1.1. CONSIDERAES INICIAIS.................................................................................... 1

    1.2. JUSTIFICATIVA DO TEMA ESCOLHIDO.............................................................. 4

    1.3. OBJETIVOS DO TRABALHO................................................................................... 8

    1.4. METODOLOGIA E COMPOSIO DO TRABALHO............................................ 9

    2. O PAVIMENTO E SUA MANUTENO............................................................ 12

    3. A GERNCIA DE PAVIMENTOS............................................................................. 17

    3.1. DEFINIO E HISTRICO DE GERNCIA DE PAVIMENTOS.......................... 17

    3.2. ANLISE DE DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS E SERVENTIA.................... 22

    3.3. O SISTEMA DE GERNCIA DE PAVIMENTOS..................................................... 27

    4. NDICES DE DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS................................................ 34

    4.1. INTRODUO............................................................................................................ 34

    4.2. AFUNDAMENTO NA TRILHA DE RODA.............................................................. 36

    4.3. CONDIES DE ADERNCIA................................................................................ 38

    4.4. REA TRINCADA...................................................................................................... 41

    4.5. DEFLEXO ELSTICA OU RECUPERVEL........................................................ 42

    4.6. ESTADO DE SUPERFCIE......................................................................................... 46

    5. IRREGULARIDADE LONGITUDINAL DOS PAVIMENTOS............................ 49

  • ii

    5.1. DEFINIO................................................................................................................. 49

    5.2. IMPORTNCIA DA IRREGULARIDADE DOS PAVIMENTOS........................ 55

    5.3. MEDIO DE IRREGULARIDADE LONGITUDINAL.......................................... 61

    6. MODELOS DE PREVISO DE DESEMPENHO...................................................... 70

    6.1. PRINCIPAIS CARACTERSTICAS DOS MODELOS DE DESEMPENHO

    ESTUDADOS..............................................................................................................

    70

    6.2. MODELO DO HDM III............................................................................................... 78

    6.3. MODELO DO HDM 4................................................................................................. 83

    6.4. MODELO DO DNER - PROCEDIMENTO 159/85.................................................... 116

    6.5. MODELO MECANSTICO DE SALEH, MAMLOUK E OWUSU-ANTWI........... 121

    6.6. EXEMPLO NUMRICO E ESTUDO DE SENSIBILIDADE DOS

    PARMETROS DE ENTRADA DOS MODELOS...................................................

    122

    6.7. IMPORTNCIA DA CALIBRAO DOS MODELOS EXISTENTES................. 128

    7. CARACTERIZAO DA MALHA RODOVIRIA ESTUDADA......................... 130

    7.1. DESCRIO DA MALHA......................................................................................... 130

    7.2. TRFEGO.................................................................................................................... 132

    7.3. ESTRUTURA DO PAVIMENTO............................................................................... 133

    7.4. SELEO DOS TRECHOS ESTUDADOS............................................................... 133

    7.5. CARACTERIZAO DOS SEGMENTOS ESTUDADOS....................................... 135

    7.6. LEVANTAMENTOS DE CAMPO............................................................................. 141

    8. APLICAO DOS MODELOS EXISTENTES AOS DADOS OBTIDOS EM

    CAMPO E PROPOSIO DE AJUSTES...................................................................

    144

    8.1. TRATAMENTO DOS DADOS E CONCEITOS ESTATSTICOS........................... 144

    8.2. APLICAO DOS MODELOS.................................................................................. 147

    8.3. PROPOSIO DE AJUSTES AOS MODELOS........................................................ 165

    8.4 AVALIAO DOS RESULTADOS.......................................................................... 184

    9. CONCLUSO E SUGESTES PARA FUTURAS PESQUISAS............................. 193

    10. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................... 199

    10.1. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS......................................................................... 199

    10.2. BIBLIOGRAFIA DE APOIO...................................................................................... 209

    APNDICE

  • iii

    LISTA DE FIGURAS

    No Figura Pg.

    1.1 Estrutura da presente pesquisa..................................................................................... 11

    2.1 Tipos de pavimentos..................................................................................................... 14

    3.1 Vida til de um pavimento e custo das intervenes de manuteno.......................... 19

    3.2 Curva de Desempenho de diversas tentativas de projeto............................................. 22

    3.3 Fatores que afetam a performance do pavimento......................................................... 23

    3.4 Exemplo de inter-relao entre desempenho dos pavimentos, estratgia de manuteno e reabilitao, data da interveno e custos.............................................. 25

    3.5 Avaliao de pavimentos: principais dados de sada.................................................... 26

    3.6 Digrama de blocos dos principais componentes do projeto de pavimentos................. 29

    3.7 Estrutura do HPMS....................................................................................................... 30

    3.8 Previso de defeitos em pavimentos............................................................................. 31

    4.1 Trelia com rgua para a determinao do afundamento na trilha de roda.................. 37

    4.2 Pndulo Britnico......................................................................................................... 40

    4.3 Viga Benkelman........................................................................................................... 43

    4.4 Posicionamento da viga Benkelman para determinao de deflexes......................... 44

    4.5 Deflectmetros de impacto (FWD e HWD)................................................................ 45

    5.1 Ondulao longitudinal e transversal......................................................................... 53

    5.2 Interao entre os defeitos na deteriorao dos pavimentos......................................... 57

    5.3 Velocidade desejvel em funo da irregularidade longitudinal e perfil dos pavimentos para caminhes pesados, parcialmente carregados................................... 59

    5.4 Desgaste dos pneus em funo da irregularidade longitudinal e perfil dos pavimentos para caminhes pesados, parcialmente carregados................................... 60

    5.5 Bump Integrator utilizado para os levantamentos de campo....................................... 65

    5.6 Bump Integrator utilizado para os levantamentos de campo....................................... 65

  • iv

    5.7 Simulador de quarto de carro...................................................................................... 67

    5.8 Levantamento por Nvel e Mira, na SP 340 abril/2003............................................. 68

    6.1 Custo total x Padro da via........................................................................................... 71

    6.2 Modelos de previso de deteriorao do pavimento.................................................... 72

    6.3 Exemplos de curvas de performance a partir de matrizes de transio probabilsticas (modelos subjetivos)............................................................................ 74

    6.4 Perda de performance do pavimento separada por componente.................................. 75

    6.5 Comparao dos modelos HDM 4 e MMOPP (IRI x Anos)........................................ 77

    6.6 Estrutura do modelo HDM 4........................................................................................ 85

    7.1 Malha viria sob concesso da Renovias e trechos estudados..................................... 131

    7.2 Levantamento por Nvel e Mira, na SP 340 abril/2003............................................. 142

    8.1 Valores estimados pelo modelo DNER PRO 159/85 x valores medidos em campo............................................................................................................................

    150

    8.2 Valores estimados pelo modelo HDM III x valores medidos em campo..................... 151

    8.3 Valores estimados pelo modelo HDM 4 x valores medidos em campo....................... 152

    8.4 Valores estimados pelo modelo mecanstico x valores medidos em campo............................................................................................................................

    153

    8.5 Comparao entre valores medidos e valores projetados atravs dos modelos de desempenho para irregularidade (QI)...........................................................................

    154

    8.6 Resduos entre os valores estimados pelo modelo DNER PRO 159/85 e a irregularidade (QI) medida em campo..........................................................................

    157

    8.7 Resduos entre os valores estimados pelo modelo HDM III e a irregularidade (QI) medida em campo.........................................................................................................

    158

    8.8 Resduos entre os valores estimados pelo modelo HDM 4 e a irregularidade (QI) medida em campo.........................................................................................................

    159

    8.9 Resduos entre os valores estimados pelo modelo mecanstico e a irregularidade (QI) medida em campo.................................................................................................

    160

    8.10 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo DNER PRO 159/85......................................................................................

    161

    8.11 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo HDM III.........................................................................................................

    162

    8.12 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo HDM 4..........................................................................................................

    163

    8.13 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos modelo Mecanstico...................................................................................................

    164

    8.14 Comparao entre valores medidos e valores projetados atravs dos modelos de desempenho ajustados..................................................................................................

    171

    8.15 Valores estimados pelo modelo DNER PRO 159/85 Ajustado versus valores medidos em campo.......................................................................................................

    172

  • v

    8.16 Valores estimados pelo modelo HDM III Ajustado versus valores medidos em campo............................................................................................................................

    173

    8.17 Valores estimados pelo modelo HDM 4 Ajustado versus valores medidos em campo...........................................................................................................................

    174

    8.18 Valores estimados pelo modelo mecanstico Ajustado versus valores medidos em campo............................................................................................................................ 175

    8.19 Resduos entre os valores estimados pelo modelo DNER PRO 159/85 Ajustado e os valores medidos em campo...........................................................................................

    176

    8.20 Resduos entre os valores estimados pelo modelo HDM III Ajustado e os valores medidos em campo.......................................................................................................

    177

    8.21 Resduos entre os valores estimados pelo modelo HDM 4 Ajustado e os valores medidos em campo.......................................................................................................

    178

    8.22 Resduos entre os valores estimados pelo modelo mecanstico Ajustado e os valores medidos em campo.......................................................................................................

    179

    8.23 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo DNER PRO 159/85 Ajustado........................................................................

    180

    8.24 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo HDM III Ajustado.........................................................................................

    181

    8.25 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos - modelo HDM 4 Ajustado...........................................................................................

    182

    8.26 Quantidade percentual de segmentos para cada faixa de valor de resduos absolutos modelo Mecanstico Ajustado...................................................................................

    183

  • vi

    LISTA DE TABELAS.

    No Tabela Pg.

    1.1 Custos operacionais x gasto com pedgio na malha concessionada do estado de So Paulo............................................................................................................................. 3

    5.1 Faixas de classificao de irregularidade longitudinal, com base no IRI..................... 54

    5.2 Classificao dos equipamentos medidores de irregularidade longitudinal................. 62

    6.1 Qualidade ao rolamento x Classe da via...................................................................... 86

    6.2 Tipos de pavimentos betuminosos tratados no HDM4................................................. 86

    6.3 Descrio dos materiais para base e revestimento de pavimentos............................... 87

    6.4 Coeficientes para clculo do nmero estrutural........................................................... 90

    6.5 Expoente p para clculo do nmero estrutural.......................................................... 92

    6.6 Variao sugerida para o fator de drenagem DFa........................................................ 92

    6.7 Coeficiente ambiental da irregularidade longitudinal, por zonas climticas................ 94

    6.8 Indicador de defeitos construtivos em superfcies betuminosas................................... 97

    6.9 Coeficientes para determinao do tempo de incio de trincas estruturais................... 98

    6.10 Coeficientes para determinao da progresso de trincas estruturais........................... 100

    6.11 Coeficientes para determinao do trincamento trmico - CCT.................................. 102

    6.12 Nmero mximo de trincas trmicas e tempo para que ocorra.................................... 102

    6.13 Coeficientes para o clculo das trincas trmicas transversais...................................... 103

    6.14 Compactao relativa (COMP).................................................................................... 105

    6.15 Coeficiente para o clculo da densificao inicial........................................................ 105

    6.16 Coeficiente para o clculo da deformao estrutural.................................................... 106

    6.17 Coeficiente para o clculo da deformao plstica...................................................... 107

  • vii

    6.18 Indicador de defeitos de construo para base do pavimento (CDB)........................... 112

    6.19 Fator referente ao intervalo de tempo para o tapa-buracos.......................................... 112

    6.20 Coeficiente para o clculo do tempo de incio das panelas.......................................... 112

    6.21 Coeficiente para o clculo da progresso das panelas.................................................. 113

    6.22 Coeficiente para o clculo do tempo de incio das trincas largas................................. 113

    6.23 Aplicao dos modelos para 1 segmento de anlise exemplo numrico................... 123

    6.24 Estudo de sensibilidade dos parmetros de entrada dos modelos parte 1................. 125

    6.25 Estudo de sensibilidade dos parmetros de entrada dos modelos parte 2................. 126

    7.1 Caracterizao dos segmentos estudados (rodovia SP 215 at km 47)........................ 136

    7.2 Caracterizao dos segmentos estudados (rodovia SP 215 do km 48 ao km 49 e rodovia SP 350 do km 238 ao km 252)........................................................................ 137

    7.3 Caracterizao dos segmentos estudados (rodovia SP 350 do km 253 ao km 271)..... 138

    7.4 Resultado dos furos de sondagem e inspeo do pavimento........................................ 140

    8.1 Mdia, r e r2 para a relao entre o QI medido e o estimado pelos modelos................ 155

    8.2 Fatores de ajuste estudados........................................................................................... 169

    8.3 Resultados obtidos com os fatores de ajuste estudados................................................ 170

    8.4 Comparao entre os modelos estudados antes e aps os ajustes propostos................ 187

    8.5 Resduos absolutos para os modelos de desempenho, antes e aps os ajustes............. 188

    8.6 Resduos relativos para os modelos de desempenho, antes e aps os ajustes.............. 188

  • viii

    LISTA DE NOTAES E ABREVIATURAS

    A nmero de anos a partir de AEA1 amplitude de onda

    A nmero de anos a partir do incio de sua operao

    AE idade do pavimento existente, na data da coleta de dados

    a0 coeficiente = 134,0.

    a1 coeficiente = 0,0000758.

    a2 coeficiente = 63,0.

    a3 coeficiente = 40,0.

    a4 coeficiente = 0,0066.

    a5 coeficiente = 0,088.

    a6 coeficiente = 0,00019.

    a7 coeficiente = 2,0.

    a8 coeficiente = 1,5.

    a9 limite superior para a irregularidade do pavimento, especificado pelo usurio.

    AADT mdia anual do volume de trfego (veculos / dia).

    AASHO American Association of State and Highway Officials

    AASHTO American Association of State and Highway Transportation Officials

    AB Base Asfltica (Macadame Betuminoso).

    ACA rea total trincada no incio do ano em anlise (% da rea total do segmento).

    ACRA rea total trincada (% da rea total do segmento).

    ACRAa rea total trincada no incio do ano em anlise (% da rea total do segmento).

    ACT rea total com trincas trmicas transversais (% da rea total do segmento).

  • ix

    ACW rea com trincas largas no incio do ano em anlise (% da rea total do segmento).

    ACXarea com trincamento indexado no incio do ano de anlise (% da rea total do segmento).

    ADISi percentagem de trincas largas ou de rea com segregao ou nmero de panelas existentes por km, no incio do ano em anlise.

    AGE2 idade do pavimento desde a ltima reabilitao, reconstruo ou nova construo (anos).

    AGE3 idade do pavimento desde a ltima reabilitao, reconstruo ou nova construo (anos).

    AGE4 idade do pavimento desde a ltima reconstruo (incluindo base) ou nova construo (anos).

    ai coeficiente de equivalncia estrutural da camada i do pavimento (cm-1):

    ais coeficiente da camada i de base ou rolamento para a estao do ano s.

    ajscoeficiente da camada j de sub-base ou reforo de subleito para a estao do ano s.

    AM Mistura Asfltica.

    AP Pavimento Asfltico.

    ARAN Automatic Road Analyser

    ASTM American Society for Testing and Materials

    b0 constante = 1,6

    b1 constante = 0,6

    b2 constante = 0,008

    b3 constante = 0,00207

    BE deflexo caracterstica do pavimento existente

    BGS brita graduada simples

    BGTC brita graduada tratada com cimento

    BI Bump Integrator

    BPR Bureau of Public Roads

    c0 constante = -0,01

    c1 constante = 10

    c2 constante = 0,25

    c3 constante = 0,02

    c4 constante = 0,05

    CAL coeficiente de atrito longitudinal

    CAT coeficiente de atrito transversal

  • x

    CBR California Bearing Ratio (ndice de Suporte Califrnia).

    CBRsCalifornia Bearing Ratio (ndice de Suporte Califrnia) "in situ" do subleito para a estao do ano s.

    CBUQ concreto betuminoso usinado a quente.

    CCT coeficiente para o clculo do trincamento trmico (ver tabela 7.3.11).

    CDB indicador de defeitos de construo para base do pavimento.

    CDS indicador de defeitos construtivos em superfcies betuminosas (ver tabela 7.3.8).

    CHLOE Carey, Hutckins, Lathers and Others Engineers.

    CMOD mdulo resiliente do solo cimento (GPa, entre 0 e 30 GPa).

    COMP compactao relativa (%) (ver tabela 7.3.14).

    CRP retardamento da progresso das trincas devido ao tratamento preventivo.

    CRRI Central Road Research Institute.

    CRT tempo de retardamento para o incio das trincas estruturais devido manuteno (anos). C-SHRP Canadian Strategic Highway Research Program.

    CW largura do leito carrovel (m).

    d extenso da estao seca (em frao do ano).

    dACA incremento na rea de trincas estruturais durante o ano em anlise (% da rea total do segmento).

    ACRA incremento na rea total trincada durante o ano em anlise (% da rea total do segmento). dACT incremento na rea com trincas trmicas durante o ano em anlise (% da rea total do segmento).

    DACXd alterao da rea com trincamento indexado ao longo do ano de anlise (% da rea total do segmento).

    APOTd alterao na rea total de panelas durante o ano em anlise (% da rea total). DEF deflexo medida com viga Benkelman (mm).

    DERSA Desenvolvimento Rodovirio S. A.

    DFa fator de drenagem no incio do ano em anlise (ver tabela 7.3.6).

    dNCT incremento no nmero de trincas trmicas durante o ano em anlise (n/km).

    DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (atual DNIT)

    NPT incremento no nmero de panelas por quilmetro durante o ano em anlise. dNPT acrscimo no nmero de panelas por quilmetro durante o ano em anlise.

  • xi

    dNPTi acrscimo no nmero de panelas por quilmetro devido ao defeito i (trincas largas, segregao ou dilatao).

    QI incremento total na irregularidade durante o ano em anlise (cont/km). RDM incremento total mdio do afundamento nas duas trilhas de roda no ano em anlise (mm). RDPD incremento na deformao plstica no ano em anlise (mm). RDS incremento no desvio padro na profundidade da trilha de roda durante o ano em anlise (mm). RDST incremento total na deformao estrutural no ano em anlise (mm). DRDSTcrk

    incremento do afundamento na trilha de roda devido deformao estrutural aps trincamento, no ano em anlise (mm).

    DRDSTuc incremento do afundamento na trilha de roda devido deformao estrutural sem trincamento, no ano em anlise (mm).

    RI incremento total na irregularidade durante o ano em anlise (IRI em m/km). DRIc

    incremento na irregularidade devido ao trincamento durante o ano em anlise (IRI, em m/km).

    DRIe incremento na irregularidade devido aos efeitos ambientais durante o ano em anlise (IRI m/km).

    DRIr incremento na irregularidade devido ao afundamento nas trilhas de roda durante o ano em anlise (IRI m/km).

    DRIsincremento na irregularidade devido deteriorao estrutural durante o ano de anlise (IRI m/km).

    DRIt incremento na irregularidade devido ao aparecimento de panelas durante o ano em anlise (IRI m/km).

    dSNPK reduo no nmero estrutural ajustado devido ao trincamento.

    tA frao do ano em anlise em que a progresso das trincas estruturais se aplica. EPUSP Escola Politcnica da Universidade de So Paulo.

    FC 2 trinca classe 2.

    FC 3 trinca classe 3.

    FHA Federal Highway Administration.

    FM liberdade de manobra.

    FWD Falling Weight Deflectometer.

    GB Base Granular.

    GEIPOT .

    Grupo Executivo para a Integrao da Poltica de Transportes (hoje: Empresa Brasileira de Planejamento de Transportes).

  • xii

    HDM Highway Design and Maintenance Standard Model

    hi espessura da camada i de rolamento ou base (mm).

    Hi espessura da camada i do pavimento (cm).

    HPMS .

    Highway Performance Monitoring System (Sistema de Monitoramento de Performance Rodoviria).

    HRB Highway Research Board.

    HS espessura total da camada betuminosa de rolamento (mm).

    HSNEW espessura do recapeamento mais recente (mm).

    HSOLD espessura total das camadas de rolamento inferiores (mm).

    ICA tempo para incio de trincas estruturais (anos).

    ICT tempo para incio das trincas trmicas transversais (anos).

    ICW tempo para surgimento das trincas largas (anos).

    IGG ndice de Gravidade Global.

    IGI ndice de Gravidade Individual.

    IPR Instituto de Pesquisas Rodovirias.

    IPT tempo entre o surgimento das trincas largas e o incio das panelas (anos).

    IRI Irregularidade longitudinal aps N repeties do eixo P, (em m/km).

    IRI0 Valor inicial de irregularidade longitudinal (m/km).

    IRRE .

    International Road Roughness Experiment (Experimento Internacional sobre Irregularidade de Pavimentos).

    J trinca couro de jacar.

    kcia fator de calibrao para incio de trincas estruturais.

    kcit fator de calibrao para o incio de trincas trmicas transversais.

    kciw fator de calibrao para clculo do tempo para surgimento de trincas largas.

    kcpa fator de calibrao para progresso de trincas estruturais.

    kcpt fator de calibrao para progresso de trincas trmicas transversais.

    kf fator de calibrao da razo SNPd / SNPw (varia de 0,1 a 10).

    kge fator de deteriorao para progresso da irregularidade devido ao fator ambiental (valor padro = 1,0).

    Kgm fator de calibrao do coeficiente ambiental.

    kgp fator de deteriorao para progresso da irregularidade (valor padro = 1,0).

    kpi fator de calibrao para clculo do tempo para surgimento de panelas.

  • xiii

    kpp fator de calibrao da progresso de panelas.

    krid fator de calibrao para a densificao inicial.

    krpd fator de calibrao para deformao plstica.

    krst fator de calibrao para deformao estrutural.

    Ksnpk fator de calibrao do SNPK.

    l comprimento de onda.

    LCPC Laboratoire Central des Ponts et Chausss - Laboratrio Central de Pontes e Estradas, da Frana.LTPP Long-Term Pavement Performance.

    m nmero de camadas de sub-base e reforo de subleito ( j = 1, 2, 3, ..., m).

    ma coeficiente ambiental (ver tabela 7.3.7).

    ME Mtodo de Ensaio.

    MERLIN Machine for Evaluating Roughness Using Low-cost Instrumentation.

    MMOPP Mathematical Model of Pavement Performance.

    MMP precipitao mdia mensal (mm/ms).

    n nmero de camadas de rolamento e base ( i = 1, 2, 3, ..., n).

    N Nmero de repeties do eixo considerado.

    NAPA National Asphalt Pavement Association.

    NCTa nmero de trincas trmicas no incio do ano em anlise (n/km).

    NCTeq nmero mximo de trincas trmicas (n/km), (ver tabela 7.3.12).

    Np1 nmero N correspondente ao perodo de 1 ano, iniciado em AE.NPTa nmero de panelas por quilmetro no incio do ano em anlise.

    p expoente especfico para o modelo de deteriorao em estudo (ver tabela 7.3.5).

    P Carga por eixo (kN).

    PACX rea com trincamento indexado na camada de rolamento antiga (% da rea total do segmento).

    PCI Pavement Condition Index (ndice de Condio do Pavimento).

    PCRA rea total trincada antes do ltimo recapeamento ou selagem de trincas (% da rea total do segmento).

    PCRW rea com trincas largas antes do ltimo recapeamento ou selagem de trincas (% da rea total do segmento).

    PMF pr-misturado a frio.

    PMQ pr-misturado a quente.

  • xiv

    PNCT nmero de trincas trmicas antes do ltimo recapeamento ou selagem de trincas (n/km). PRO procedimento.

    PSI Present Serviceability Index (ndice de Serventia Atual).

    PURD Portable Universal Roughness Device .

    QI Quarter Car Index (ou ndice de Quarto de Carro).

    QIa irregularidade do pavimento no incio do ano em anlise (cont/km).

    QIA irregularidade do pavimento existente no ano A.

    QIb irregularidade do pavimento ao final do ano em anlise (cont/km).

    QIE irregularidade do pavimento existente no ano AE.RDMa afundamento total nas duas trilhas de roda no incio do ano em anlise (mm).

    RDMb afundamento total nas duas trilhas de roda ao trmino do ano em anlise (mm).

    RDO afundamento na trilha de roda devido a densificao inicial (mm).

    RDSa desvio padro do afundamento na trilha de roda, no incio do ano em anlise (mm).

    RDSb desvio padro do afundamento na trilha de roda, ao final do ano em anlise (mm).

    RIa irregularidade longitudinal no incio do ano em anlise (IRI m/km).

    RIav irregularidade mdia do pavimento para o ano em anlise (IRI m/km).

    RIb irregularidade do pavimento ao final do ano em anlise (IRI m/km).

    SAFL solo arenoso fino latertico.

    SB Base Estabilizada (cal ou cimento).

    SC solo-cimento.

    SGP sistema de gerncia de pavimentos.

    Sh velocidade dos veculos pesados (km/h).

    SMA Stone Matrix Asfault.

    SMITR sistemas medidores de irregularidade do tipo resposta .

    SN nmero estrutural do pavimento.

    SNBASUs contribuio das camadas de rolamento e de base para a estao do ano s.

    SNC nmero estrutural corrigido.

    SNP nmero estrutural ajustado anual mdio.

    SNPa nmero estrutural ajustado no incio do ano de anlise.

    SNPd nmero estrutural ajustado da estao seca.

    SNPKa nmero estrutural ajustado devido ao trincamento, ao incio do ano de anlise.

  • xv

    SNPKb nmero estrutural ajustado devido ao trincamento, ao final do ano de anlise.

    SNPs nmero estrutural ajustado para a estao do ano s.

    SNPw nmero estrutural ajustado para a estao mida.

    SNSUBAs contribuio das camadas de sub-base e reforo de subleito, para a estao do ano s.

    SNSUBG contribuio da camada de subleito.

    SNSUBGs contribuio da camada de subleito para a estao do ano s.

    ST Tratamento Superficial.

    T espessura da camada de concreto asfltico (mm).

    TB trinca em blocos.

    Teqtempo, desde o incio, para atingir o nmero mximo de trincas trmicas (ver tabela 7.3.12).

    TLF fator referente ao intervalo de tempo para o tapa-buracos (ver tabela 7.3.19).

    TRE trilha de roda externa.

    TRI trilha de roda interna.

    TRRL Transport and Road Research Laboratory.

    UCS resistncia compresso aos 14 dias (MPa).

    UNICAMP Universidade Estadual de Campinas.

    USP Universidade de So Paulo.

    VDM Volume Dirio Mdio.

    VRD valor de resistncia derrapagem.

    WASHO Western Association of State Highway Officials.

    YAX nmero anual de eixos para todos os tipos de veculos (milhes por faixa).

    YE4 nmero anual de eixos equivalentes ao eixo padro (milhes por faixa).

    z parmetro de profundidade medido a partir do topo da sub-base (lado de baixo da base), em mm.

    zj profundidade do lado de baixo da camada j (z0 = 0), em mm.

  • xvi

    RESUMO:

    CAMPOS, Alexandre C. R. de. Mtodos de Previso de Desempenho de Irregularidade

    Longitudinal para Pavimentos Asflticos : Aplicao e Proposio de Critrios de Ajuste.

    Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de

    Campinas, 2004, 212 pg. Dissertao de Mestrado.

    Como forma de racionalizao dos servios de manuteno e recuperao de pavimentos, o

    Sistema de Gerncia de Pavimentos utiliza-se de modelos de previso de desempenho para

    estimar a deteriorao futura do pavimento e, assim, determinar quando e quais medidas de

    recuperao devem ser executadas. Entretanto, os diversos modelos de deteriorao de

    pavimentos existentes foram desenvolvidos sob condies especficas, resultando em previses

    diferentes para cada modelo, nem sempre condizentes com as condies reais apresentadas pelos

    pavimentos.

    Este trabalho apresenta a comparao de resultados obtidos com 4 importantes modelos de

    previso de desempenho funcional de pavimentos (DNER PRO 159/85, HDM III, HDM 4 e o

    modelo mecanstico proposto por SALEH, MAMLOUK e OWUSU-ANTWI), entre si e com os

    dados de irregularidade longitudinal levantados com medidor tipo resposta. A partir dos

    resultados propem-se ajustes aos modelos de modo a compatibilizar as estimativas dos modelos

    com os resultados reais obtidos em campo, que contemplaram sees de pavimento flexvel e

    composto, ao longo de 98 quilmetros da malha rodoviria do estado de So Paulo.

    Palavras Chave: Pavimento, irregularidade longitudinal, gerncia de pavimentos, modelos de

    desempenho.

  • xvii

    ABSTRACT:

    CAMPOS, Alexandre C. R. de. Metods for prediction models of asphalt pavement

    roughness : Aplication and proposition of adjustment criteria. Faculdade de Engenharia

    Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, 2004, 212 pgs.

    Dissertao de Mestrado.

    As a form of optimization of maintenance and pavement recovery services, the pavement

    management system uses performance models to estimate the future deterioration of the

    pavement and then work out when and which recovery action should be taken. Nevertheless, the

    several existing deterioration models were developed under specific conditions, resulting in

    different predictions for each model, not always suitable for the real conditions found in the

    pavements.

    This study shows the comparison of the obtained results in 4 important performance prediction

    models of pavements (DNER PRO 159/85, HDM III, HDM 4 and the mechanistic model

    developed by SALEH, MAMLOUK and OWUSU-ANTWI), among themselves, and compared

    to the measured roughness data obtained with the use of the Bump Integrator equipment. In

    adiction, the study proposes adjustments to the models so as to make the models estimates

    compatible with the real results obtained from the pavement surfaces. This study was based on

    asphalt pavements segments, with cement stabilized or granular base, along 98 quilometers of the

    So Paulo State road system.

    Key words: Pavement, roughness, pavement management system, performance model.

  • 1

    1. INTRODUO

    1.1. CONSIDERAES INICIAIS

    A importncia das vias de transporte de carga e pessoas, promovendo assim a integrao entre

    diversas regies, povos e culturas data de muito tempo.

    No Brasil, os primeiros empreendimentos rodovirios datam do Imprio, mais precisamente da

    segunda metade do sculo XIX, quando foram construdas a Unio e Indstria, que ligava

    Petrpolis a Juiz de Fora e apresentava um magnfico traado para a poca, tendo intenso trfego;

    a estrada da Estrela, de Mag a Petrpolis; a estrada Graciosa, de Paranagu a Curitiba; e a antiga

    via Anchieta - caminho do mar, de Santos a So Paulo, que a mais antiga estrada brasileira

    FRAENKEL (38).

    No Brasil, em virtude da deteriorao e conseqente sub-utilizao do transporte ferrovirio para

    cargas e passageiros, as rodovias tm um papel vital para o escoamento da produo agrcola e

    industrial, sendo, muitas vezes, a nica opo para o transporte de mercadorias entre os centros

    produtores e consumidores, assim como at os portos e aeroportos.

    Entretanto, atuao estatal vem sendo, via de regra, calcada na manuteno corretiva, no

    havendo, normalmente, condies de se trabalhar com manutenes preventivas que poderiam

    antecipar solues aos problemas de degradao do pavimento.

    Na tentativa de alterar a postura estatal em relao conservao rodoviria e de diminuir tanto o

    nus governamental quanto o custo operacional para os usurios de rodovias, comeou a ser

  • 2

    implementado, em 1998, o Programa de Concesses Rodovirias do Estado de So Paulo que,

    segundo TECTRAN (68), abrange 6.173 quilmetros de rodovias, distribudos em 18 lotes de

    concesso, cujo objetivo bsico a recuperao, o melhoramento, a manuteno, a conservao,

    a operao e a explorao de grande parte das rodovias paulistas.

    A malha rodoviria existente no estado de So Paulo, possui cerca de 26.400 km de rodovias

    pavimentadas, sendo 1.150 km de rodovias federais e 12.200 km de rodovias estaduais, dentre as

    quais 3.528 km encontram-se sob a administrao da iniciativa privada, atravs das doze

    concessionrias de rodovias paulistas.

    Ainda segundo o estudo realizado pela TECTRAN (68), que comparou os ganhos obtidos pelos

    usurios de rodovias concessionadas do estado de So Paulo com o custo decorrente do

    pedagiamento destas vias, (ver tabela 1.1), os resultados alcanados, seja utilizando os valores

    de custo operacional calculados a partir do modelo HDM, seja [sic] aqueles resultantes dos

    mtodos de Custos Mdios Desagregados (TransSystem), demonstram que as melhorias virias

    programadas levam reduo consistente e expressiva dos custos operacionais de todas as

    categorias de veculos, especialmente de caminhes, variando este ganho com o nmero de eixos

    e com o padro de custo operacional utilizado. Destaca-se ainda que, embora o estudo date de

    1.999, a relao entre custos operacionais e custo com pedgio se mantm at os dias atuais.

    Considerando ainda o estudo mencionado anteriormente, nota-se que fundamental o

    desenvolvimento de polticas de manuteno viria responsveis e de continuidade garantida,

    para que se possam ser alcanados os objetivos do transporte rodovirio, definidos por

    FRAENKEL (38) como: eficincia, conforto, progresso, segurana e independncia poltica e

    econmica.

  • 3

    Comparao de custos a valores ref. julho de 1998Resultado

    LquidoGanho

    PercentualSem

    Concesso (A)

    Com Concesso

    (B)

    Diferena (C) = (A) -

    (B)

    Sem Concesso

    (D)

    Com Concesso

    (E)

    Diferena (F) = (E) -

    (D)

    (G) = (C) - (F)

    (H) = (G) / [(A) + (D)]

    Auto 0,18 0,15 0,02 0,02 0,05 0,02 0,00 0,00%

    nibus 0,65 0,62 0,04 0,05 0,09 0,05 -0,01 -1,43%

    Cam 2e 0,50 0,38 0,12 0,05 0,09 0,05 0,07 13,58%

    Cam 3e 0,98 0,76 0,22 0,07 0,14 0,07 0,15 14,71%

    Cam 5e 1,50 1,26 0,24 0,11 0,23 0,12 0,13 7,88%

    Custos Operacionais (R$/km) Gasto com Pedgio (R$/km)Categorias de veculos

    Tabela 1.1: Custos operacionais x gasto com pedgio na malha concessionada do estado de So

    Paulo, onde cam significa caminho e e, eixos.

    Fonte: adaptado de TECTRAN (68).

    Desde o perodo de construo das primeiras estradas no Brasil at os dias de hoje, est em curso

    uma grande evoluo em termos de manuteno viria que, atravs dos Programas de Concesso,

    atinge seu pice em termos de valores investidos por ao direta das empresas concessionrias na

    malha sob concesso, e de gerao de capital para investimentos nas vias sob gesto estatal. Alm

    disso, nos dias de hoje j existe um grande progresso em termos de preocupao com o usurio,

    principalmente quanto ao conforto e segurana, preocupaes estas que, no passado, eram muitas

    vezes postas de lado em virtude da falta de verbas governamentais que garantissem tais

    benefcios.

    Considerando que as estradas se deterioram ao longo do tempo, urge destacar, a necessidade dos

    investimentos, tanto na ampliao quanto na recuperao e manuteno da malha viria

    construda, posto que rodovias em condies adequadas de conservao representam economia

    sociedade, quer na diminuio do custo operacional para os que as utilizam, impactando

    diretamente na diminuio do custo de todas os tipos de mercadorias transportadas por este

    modal, quer na diminuio da necessidade de investimentos macios do rgo gestor, estatal ou

    privado, para recuperar vias que, por omisso quanto s medidas de conservao preventiva e/ou

    corretiva, precisem ser, praticamente, reconstrudas.

  • 4

    A concesso de alguns lotes virios iniciativa privada, teve como fator benfico a

    obrigatoriedade de realizao de investimentos pesados na recuperao de importantes corredores

    rodovirios do estado de So Paulo, garantindo, por um perodo de 20 anos, a manuteno da

    malha concessionada em nveis excelentes, quanto s caractersticas funcionais de conforto e

    segurana e quanto s condies estruturais e dos pavimentos, nveis estes impostos atravs dos

    rgidos limites estabelecidos pelos editais de concesso quantos aos ndices de desempenho dos

    pavimentos.

    Estas exigncias contratuais, que visam garantir a segurana e o conforto do usurio, a

    diminuio dos custos operacionais e a preservao do patrimnio virio estatal, apresentam

    ainda, como benefcio secundrio, o incentivo ao desenvolvimento de tecnologia e de pesquisas

    que venham a obter solues construtivas e de projeto, para aumentar o fator benefcio/custo das

    atividades de manuteno.

    Exemplos disso foram o desenvolvimento, a implantao e o aperfeioamento dos sistemas de

    gerncia de pavimento, em todas as concessionrias do estado de So Paulo, o que vm a

    fomentar a pesquisa e o estudo das curvas de previso de desempenho, para os diversos tipos de

    pavimentos existentes nas rodovias estaduais, e a utilizao, em larga escala, de novas

    tecnologias em termos de materiais para pavimentao, tais como o micro-revestimento asfltico

    com polmero, o tratamento superficial com polmero, o asfalto borracha, as tcnicas de

    reciclagem de capa e base e entre outras.

    1.2. JUSTIFICATIVA DO TEMA ESCOLHIDO

    Em funo da busca por alternativas de manuteno de pavimentos que tragam melhores

    resultados, tanto para quem investe quanto para quem os utiliza, fundamental o estudo do

    comportamento dos pavimentos em relao sua deteriorao e aos resultados que determinada

    atividade de manuteno introduz no pavimento, de modo a possibilitar que sua recuperao seja

    realizada de forma racional e cientfica.

  • 5

    A deteriorao dos pavimentos ocorre devido ao aumento dos defeitos funcionais, aliado perda

    de capacidade estrutural ao longo do tempo, em funo do trfego solicitante e da magnitude dos

    esforos impostos por este, idade do pavimento e ao conseqente perodo de exposio s

    intempries que, dependendo do tipo de clima da regio, sero mais ou menos prejudiciais ao

    pavimento .

    Na tentativa de mensurar a deteriorao dos pavimentos e, desta forma, programar e planejar a

    execuo de medidas de manuteno preventiva, foram criados os diversos ndices de

    desempenho dos pavimentos, que visam retratar as vrias caractersticas dos pavimentos como,

    por exemplo, o estado de superfcie, a deflexo ou deformao recupervel, as condies de

    segurana, o afundamento nas trilhas de roda, o grau de trincamento e a irregularidade

    longitudinal da superfcie dos pavimentos.

    Dentre estes ndices, McLEAN; SWEATMAN (56) destacam que a irregularidade superficial

    considerada uma medida direta do conforto ao rolamento que a rodovia propicia, representando

    assim, uma boa medida da condio geral, tanto da superfcie da via quanto das condies gerais

    do pavimento.

    A importncia da irregularidade longitudinal para o usurio das rodovias pode ser observada no

    resultado da pesquisa de campo, conduzida por JORGE; CYBIS; SENNA (47), que se utilizaram

    de pergunta livre aos usurios para question-los sobre quais os fatores que influenciavam na

    escolha de rotas. O resultado apontou que 35% dos entrevistados identificaram o tempo de

    viagem como principal atributo, seguido da qualidade do pavimento com 23% das respostas,

    fluidez com 21%, distncia com 16% e, finalmente, paisagem com 5%.

    Os resultados desta pesquisa realizada por JORGE; CYBIS; SENNA (47), demonstram a

    importncia da qualificao do estado dos pavimentos atravs de um ndice que expresse a

    qualidade do pavimento quanto ao rolamento e defeitos funcionais; este ndice a irregularidade

    longitudinal dos pavimentos.

  • 6

    Conforme definio da ASTM E-867-02A (04), a irregularidade longitudinal dada pelos

    desvios da superfcie de um pavimento em relao a uma superfcie plana, com caractersticas e

    dimenses que afetam a dinmica dos veculos, a qualidade do rolamento, o carregamento

    dinmico e a drenagem.

    Devido sua importncia e difuso dos sistemas de gerncia de pavimentos ocorrida na ltima

    dcada, foram desenvolvidos diversos modelos de previso de desempenho dos pavimentos, que

    objetivam determinar quando determinado pavimento ir atingir condies crticas no que tange

    irregularidade longitudinal, situao indicativa da necessidade de intervenes de manuteno.

    Os modelos, alm de prever o perodo de vida til dos pavimentos, auxiliam na determinao do

    tipo de interveno que trar melhor benefcio sociedade.

    Diversos destes modelos, com as mais variadas origens, difundiram-se mundialmente (outros,

    somente nacionalmente), sendo utilizados por diversos segmentos do setor de transportes como

    parte integrante dos sistemas de gerncia de pavimentos.

    A escolha dos modelos de desempenho a serem aplicados neste trabalho, teve como objetivo

    selecionar modelos atuais, que so correntemente utilizados pelos tcnicos rodovirios em

    atividade, tanto no Brasil quanto no exterior, abrangendo o nico mtodo do DNER que prope

    curvas de desempenho dos pavimentos para a determinao do trmino da vida til funcional e

    estrutural do pavimento (DNER 159/85), as verses mais recentes do programa HDM - Highway

    Design and Maintenance Standard Model (III e 4); embora a verso 4 seja mais moderna e

    abrangente, a verso III ainda muito utilizada, posto que est mais difundida no meio tcnico

    brasileiro. Alm dos modelos descritos acima, foi estudado um modelo de origem mecanstica

    mais simplificado que os demais, de modo a testar sua correlao com os modelos mais

    complexos.

    Entretanto, devido s diversas origens e metodologias de clculo destes modelos, a utilizao dos

    mesmos deve ser cuidadosa e sempre acompanhada da devida calibrao para cada situao, visto

    que o comportamento destes modelos pode mostrar-se extremamente satisfatrio para

  • 7

    determinados pavimentos, climas ou condies de trfego e, no entanto, ocasionar srios

    equvocos em situaes diferentes daquela para as quais o modelo foi desenvolvido.

    Isto posto, de extrema importncia a calibrao de todo e qualquer modelo de previso de

    desempenho, conforme exposto por HAAS (1994), apud SESTINI; SRIA; QUEIROZ (65), que

    afirma que os modelos de deteriorao devem ser aferidos ou modificados de maneira a refletir

    com acuracidade as condies do local onde sero aplicados.

    LERCH et al. (51) compararam dois dos principais modelos de previso de irregularidade de

    pavimentos - o modelo linear do HDM 4 e o bi-linear do HDM III - para previso de

    irregularidade longitudinal aps recapeamentos, em pavimentos com revestimentos asflticos.

    Segundo os prprios autores, o trabalho em questo evidencia a necessidade de realizao de

    estudos comparativos entre a evoluo da irregularidade longitudinal observada na prtica e as

    previses feitas pelos modelos existentes. Recomendam, ainda, a busca do ajuste dos modelos de

    previso de desempenho inseridos no HDM 4, de modo que se obtenham previses mais realistas.

    A proposta de ajuste de modelos existentes, ao invs da proposio de um novo modelo para a

    malha em questo, se deu em funo dos poucos dados disponveis at o momento, posto que a

    irregularidade longitudinal foi levantada em uma primeira etapa no ano de 1.998 e,

    posteriormente, em uma segunda etapa no ano de 2.003.

    Tentou-se, ainda, a obteno de dados anteriores relativos a levantamentos de irregularidade dos

    pavimentos em anlise neste trabalho, no perodo anterior ao das concesses rodovirias, mas os

    mesmos no se encontravam disponveis.

    Desta forma, os dois levantamentos existentes no foram suficientes para a proposio de um

    modelo prprio de desempenho funcional para os pavimentos estudados, embora permitam a

    calibrao dos diversos modelos existentes, para as condies em anlise.

    O presente trabalho pretende, portanto, abordar um tema atual e de grande importncia em termos

    de evoluo tecnolgica, visto que o estudo dos mais importantes modelos de previso de

  • 8

    desempenho funcional de pavimentos asflticos ir auxiliar, tanto na economia em termos de

    investimentos com manuteno quanto no aumento da segurana e do conforto aos usurios das

    rodovias brasileiras, alm de possibilitar a diminuio dos custos operacionais relacionados ao

    transporte de passageiros e produtos.

    Destaca-se a grande contribuio que os estudos das equaes de previso dos ndices de

    desempenho funcional para pavimentos asflticos devero trazer s concesses recm

    implantadas, que se encontram atualmente em estgio de desenvolvimento e calibrao de seus

    sistemas de gerncia de pavimentos e contam com um grande volume de obras de manuteno de

    pavimentos asflticos, havendo, portanto, um grande campo de aplicao para as concluses que

    este trabalho busca obter.

    Alm do ganho que o ajuste das equaes de previso de desempenho poder trazer s atividades

    de manuteno que sero conduzidas em larga escala nos prximos anos, observa-se que, com o

    advento das concesses rodovirias e a obrigatoriedade de levantamentos peridicos de forma

    contnua para os diversos dados relativos aos pavimentos - incluindo os vrios ndices de

    desempenho, dentre eles a irregularidade longitudinal - dever ser gerada uma grande massa de

    dados, rica em detalhes, representando uma oportunidade nica para o estudo e a calibrao dos

    mais importantes modelos de desempenho.

    1.3. OBJETIVOS DO TRABALHO

    Este trabalho objetiva a anlise de importantes modelos de previso de irregularidade

    longitudinal de pavimentos asflticos, nacional ou internacionalmente consagrados, bem como a

    proposio de ajustes a estes modelos, de forma que as previses se adeqem aos pavimentos

    componentes da malha rodoviria estudada, minimizando o erro na determinao da soluo de

    restaurao mais apropriada, assim como do perodo de interveno proposto.

    A anlise dos modelos de previso de desempenho para irregularidade longitudinal ir

    contemplar:

    o modelo difundido nacionalmente, constante do Procedimento 159/85 do DNER;

  • 9

    o modelo internacionalmente utilizado, constante do HDM III; o modelo recentemente aperfeioado, constante do HDM 4; o modelo mecanstico desenvolvido por SALEH, MAMLOUK e OWUSU-ANTWI e

    apresentado no Transportation Research Bord em 2.000.

    Visando conduzir esta anlise, o presente trabalho ir comparar dados medidos em campo no ano

    de 2.003, com a previso de cada modelo descrito acima para o mesmo perodo, baseada em

    levantamentos anteriores (1998).

    Em funo desta anlise, o trabalho ir apresentar ajustes aos modelos estudados, possibilitando

    que as previses realizadas atravs destes modelos ajustados aproximem-se dos valores medidos

    em campo e que, portanto, possam ser aplicados a pavimentos com caractersticas similares em

    termos de composio, estrutura, meio ambiente e solicitao de trfego, resultando na

    otimizao dos sistemas de gerncia de pavimento e, conseqentemente, contribuindo para a

    melhoria do padro de conservao das estradas brasileiras e a otimizao dos investimentos do

    setor rodovirio.

    1.4. METODOLOGIA E COMPOSIO DO TRABALHO

    Para o desenvolvimento deste trabalho, foi utilizada, basicamente, a metodologia de pesquisa

    bibliogrfica, abrangendo diversas publicaes nacionais e internacionais, sob a forma de livros,

    artigos cientficos de congressos ou peridicos especializados e outras.

    O autor utilizou-se de ferramentas de busca bibliogrfica que possibilitavam o acesso tanto a

    publicaes em formato digital - atravs de artigos disponibilizados na internet - quanto ao

    acervo dos principais cursos de Engenharia do pas e do exterior, atravs do intercmbio de

    publicaes entre estas instituies, tanto pblicas quanto privadas. Desta forma, foi possvel

    subsidiar e embasar a pesquisa em funo do conhecimento exposto nas diversas publicaes,

    objeto da pesquisa bibliogrfica, abrangendo os mais renomados autores.

  • 10

    O trabalho foi estruturado sob a forma de captulos. No inicio, possibilitam a introduo do leitor

    com relao ao assunto objeto da pesquisa. No captulo seguinte, foi descrito o tema do trabalho.

    Aps, seguiu-se a apresentao da metodologia, do resultado e da anlise da pesquisa. E,

    finalmente, as concluses e sugestes para novas pesquisas.

    De modo a facilitar o entendimento e a visualizao da composio deste trabalho, a figura 1.1

    apresenta a sua estrutura, onde o fundo escuro indica os captulos e, o fundo branco, os itens.

    Os dados referentes s medies de irregularidade longitudinal, bem como as caractersticas dos

    segmentos virios em estudo, tanto no que diz respeito as caractersticas fsicas e construtivas,

    incluindo o histrico de intervenes, quanto as condies de trfego, climticas e ambientais,

    foram levantados junto a Renovias Concessionria S. A., atravs das informaes constantes do

    banco de dados da concessionria, referente s rodovias SP 215 e SP 350, no perodo

    compreendido entre os anos de 1.998 e 2.003.

  • 11

    Consideraes Iniciais 1.1

    Justificativa do Tema Escolhido1.2

    Objetivos do Trabalho1.3

    Metodologia e Composio do

    Trabalho 1.4

    Definio e Histrico3.1

    Introduo1

    Anlise de Desempenho e Serventia

    3.2

    O Pavimento e a sua Manuteno 2

    Introduo4.1

    Afundamento na Trilha de Roda

    4.2

    O Sistema de Gerncia de Pavimentos

    3.3

    A Gerncia de Pavimentos 3

    Condies de Segurana

    4.3rea Trincada

    4.4

    Definies5.1

    ndices de Desempenho dos

    Pavimentos 4Deflexo

    4.5Estado de Superfcie

    4.6

    A importncia da Irregularidade dos

    Pavimentos 5.2

    A Irregularidade Longitudinal dos

    Pavimentos 5Tratamento dos dados e

    conceitos estatsticos8.1

    Descrio da Malha7.1

    Medio da Irregularidade Longitudinal 5.3

    Modelos de Previso de Desempenho 6

    Aplicao do Modelo do HDM III Trfego

    7.2

    Principais caractersticas dos

    modelos 6.1

    Caracterizao da Malha Rodoviria

    Estudada 7Aplicao do Modelo do

    HDM 4 Estrutura do Pavimento7.3

    Modelo do HDM III6.2

    Aplicao do Modelo do PRO 159

    Seleo dos trechos estudados

    7.4

    Modelo do HDM 46.3 8

    Aplicao do Modelo Mecanstico de SALEH, MAMLOUK & OWUSU-

    ANTWI 8.2

    Caracterizao dos segmentos estudados

    7.5

    Modelo do PRO 1596.4

    Concluso e Sugestes para

    Futuras Pesquisas 9Proposio de ajustes

    aos modelos8.3

    Levantamentos de Campo

    7.6

    Modelo Mecanstico SALEH, MAMLOUK &

    OWUSU-ANTWI 6.5Bibliografia

    10Avaliao dos Resultados

    8.4Apndice

    Estudo de sensibilidade dos parmetros

    6.6

    A Importncia da Calibrao dos Modelos Existentes

    6.7

    Referncia bibliogrficas

    10.1Bibliografia de Apoio

    10.2

    Aplicao dos modelos existentes

    aos dados obtidos em campo e proposio

    de ajustes

    ESTRUTURA DESTA PESQUISA

    Figura 1.1: Estrutura da presente pesquisa.

  • 12

    2. O PAVIMENTO E SUA MANUTENO

    O pavimento de uma rodovia pode ser apontado como o seu principal componente, sendo o

    mesmo responsvel pela durabilidade da via, quando proporciona um rolamento confortvel e por

    apresentar condies adequadas de segurana aos usurios.

    De acordo com MELO, apud PINTO; PREUSSLER (61), o pavimento deve possuir as seguintes

    caractersticas:

    resistncia para suportar os esforos impostos pelo trfego e distribu-los ao terreno sobre o qual assenta (subleito);

    possuir as condies de rolamento, tal que permitam uma circulao fcil, cmoda e segura;

    permitir que seja executado o reforo da estrutura existente, de forma compatvel com o crescimento do volume de trfego e deteriorao dos pavimentos;

    conservar suas qualidades sob ao das intempries.

    Os pavimentos podem ser classificados segundo a sua estrutura, como:

    Rgidos, quando apresentam camada de revestimento com elevada rigidez em relao s camadas

    inferiores , geralmente de concreto, absorvendo praticamente todas as tenses provenientes do

    carregamento imposto pelo trfego;

    Flexveis, quando apresentam revestimento betuminoso, e o carregamento, imposto pelo trfego,

    provoca deformao elstica significativa em todas as camadas;

  • 13

    Composto, quando apresenta base ou sub base de alta rigidez, cimentada quimicamente (como,

    por exemplo, a base de solo cimento), revestida com camada asfltica.

    Os pavimentos compostos so chamados de invertidos, quando so constitudos por uma camada

    de base granular, que funciona como camada anti reflexo de trincas, disposta sobre a camada de

    sub-base estabilizada quimicamente, sob revestimento flexvel.

    Os pavimentos rgidos, que apresentam camada de rolamento rgida (concreto) ao serem

    recapeados com material asfltico e, portanto, flexvel, so denominados de compostos,

    apresentando uma camada de rolamento flexvel assente sobre o antigo revestimento rgido.

    Os pavimentos flexveis e compostos, objetos deste trabalho, so constitudos das seguintes

    camadas:

    Subleito: solo local regularizado e compactado, aps as obras de terraplenagem. Reforo do subleito: quando necessrio, devido baixa qualidade do subleito local, executa-

    se uma camada com material de qualidade superior ao subleito, geralmente solo selecionado,

    com caractersticas compatveis com sua utilizao.

    Sub-base: a camada que se situa entre o reforo de subleito, ou o prprio subleito, e a base do pavimento. Geralmente construda em rodovias com pavimento espesso, (submetidas a

    trfego pesado), devido a critrios econmicos, ou seja, constituda de material menos nobre

    que a base, tendo como funo diminuir a espessura desta ltima, resultando em um

    pavimento mais econmico.

    Base: apresenta a funo de suporte estrutural, resistindo, em parte, s tenses impostas pelo trfego e distribuindo-as adequadamente s camadas inferiores, possuindo as camadas de

    rolamento assentes sobre a mesma, de modo a proteg-la das intempries e do contato direto

    com o pneu dos veculos. No caso dos pavimentos flexveis, a camada de base, assim como a

    de sub-base, composta por materiais granulares, tais como brita graduada (BGS), brita

    corrida, macadame hidrulico ou betuminoso, mistura de solo-brita ou solo arenoso fino

    latertico (SAFL). J os pavimentos compostos apresentam camadas de base, ou sub-base (no

    caso dos pavimentos invertidos), estabilizadas quimicamente, geralmente solo-cimento (SC)

    ou brita graduada, tratada com cimento (BGTC).

  • 14

    Revestimento: para os tipos de pavimentos considerados, uma camada flexvel aposta base, cujo objetivo resistir diretamente s aes do trfego e impermeabilizar o pavimento,

    sendo composta da mistura de materiais betuminosos e agregados minerais, usinados ou no,

    que deve resistir abraso do trfego, impedir ou reduzir a penetrao de gua nas outras

    camadas do pavimento e proporcionar rolamento confortvel e seguro, com baixo nvel de

    rudo. cada vez maior o nmero de tipos de material de revestimento existentes e, entre os

    principais, citam-se os tratamentos superficiais (simples, duplos e triplos), o concreto

    asfltico usinado quente (CBUQ), o pr-misturado frio ou quente (PMF ou PMQ), o

    Stone Matrix Asphalt (SMA), a lama asfltica e os micro-revestimentos asflticos

    modificados com polmeros ou borracha.

    A figura 2.1 contempla exemplos de sees transversais esquemticas de pavimentos rodovirios:

    Pavimento Flexvel Pavimento Composto Pav Composto Invertido Pavimento Rgido

    Subleito Subleito

    Reforo do Subleito

    Placa de Concreto

    Sub-base

    Reforo do Subleito

    Subleito

    Revestimento Flexvel

    Base Granular

    Sub-base Cimentada

    Reforo do Subleito

    Subleito

    Reforo do Subleito

    Revestimento Flexvel Revestimento Flexvel

    Base Granular Base Cimentada

    Sub-base Granular Sub-base Granular

    Figura 2.1: Tipos de pavimentos.

    O pavimento rodovirio se deteriora em funo de sua idade, do carregamento imposto pelo

    trfego e dos efeitos do meio ambiente, de forma que, com o passar do tempo, o pavimento vai

    deixando de exercer as funes para as quais foi projetado.

  • 15

    O pavimento apresenta importncia fundamental para a economia do pas, posto que a essncia

    da rodovia, sendo, esta ltima, o principal meio de escoamento da produo agrcola e industrial

    no Brasil.

    Desta forma, a deteriorao dos pavimentos deve ser impedida sempre que possvel ou, ao

    menos, retardada, atravs de intervenes, preferencialmente preventivas, que devem ser

    realizadas no momento oportuno, para que os investimentos realizados, sob a forma de

    construo destas estradas, no sejam perdidos, o que ocasionaria acrscimo nos custos de

    transportes que, conseqentemente, seriam repassados s mercadorias transportadas e, portanto, a

    toda a sociedade.

    A manuteno dos pavimentos rodovirios pode ser dividida em: manuteno de rotina,

    manuteno emergencial, manuteno programada (manuteno corretiva pesada) e a

    reconstruo dos pavimentos.

    A manuteno corretiva, ou conserva de rotina, composta de atividades de custo reduzido, que

    devem ser executadas diariamente, medida que forem surgindo os defeitos no pavimento. As

    atividades que compem a conservao de rotina visam diminuir a velocidade de degradao do

    pavimento e, conseqentemente, adiar as atividades de reabilitao, que so muito mais onerosas

    e complexas. A selagem de trincas, as operaes tapa-buracos, e a fresagem e recomposio com

    micro-revestimento de pontos defeituosos do pavimento asfltico, ou de trilhas de roda

    acentuadas, so exemplos de atividades de conservao de rotina.

    A manuteno corretiva programada composta de atividades de reabilitao do pavimento, ou

    seja, de intervenes que se traduzem em ganho estrutural ao pavimento existente, e deve ser

    executada antes que o pavimento atinja o estgio de runa, que o estado em que o mesmo no

    poder ser recuperado atravs da execuo de camadas apostas ao pavimento existente, restando

    somente a alternativa de reconstruo. As atividades de reabilitao contemplam todas as

    intervenes que tragam ganho estrutural ao pavimento, atravs da execuo de camadas

    asflticas sobre o pavimento a ser recuperado, tais como as atividades de recapeamento ou as

    atividades de fresagem e recomposio da espessura fresada com CBUQ. Tambm fazem parte

  • 16

    da manuteno corretiva programada as atividades de reciclagem da camada de rolamento, e/ou

    da base, do pavimento a ser restaurado. Estas atividades de reabilitao so indicadas quando o

    pavimento atinge o fim de sua vida til, ou seja, quando a vida de servio do pavimento no pode

    mais ser prolongada atravs de atividades de manuteno rotineira.

    Em casos em que a manuteno programada no executada, quer por falta de verbas, quer por

    ingerncia dos rgos gestores, o pavimento ter sua deteriorao cada vez mais acelerada, at

    que no seja possvel recuper-lo atravs de atividades de reabilitao, tal como recapeamentos.

    A esta altura, a nica alternativa possvel a remoo do pavimento existente e a reconstruo do

    mesmo ou, ao menos, a reciclagem de capa e de base, atravs da qual a camada de base e a

    camada de capa do pavimento a ser restaurado so transformadas na base do pavimento novo e,

    aposta a esta camada, executada uma nova camada de rolamento. Ressaltam-se que estas

    solues resultam em um custo em muito superiores aos das atividades de reabilitao do tipo

    recapeamentos, resultando em desperdcio de verbas.

    Aps o exposto acima, aconselha-se a execuo, sempre que possvel, das atividades de

    manuteno preventiva e/ou rotineira, posto que resultam em baixo custo e, se executadas de

    forma correta e peridica, iro adiar por longos perodos as atividades de manuteno

    programadas, que resultam em um custo muito superior. Entretanto, as atividades de reabilitao,

    quando forem inadiveis, devem ser executadas de forma a evitar a completa degradao do

    pavimento, degradao esta que, alm de acarretar absoluta falta de conforto e de risco para a

    segurana do usurio, s poder ser reparada com a reconstruo do pavimento, obra de custo

    extremamente superior ao das atividades de recapeamento.

  • 17

    3. A GERNCIA DE PAVIMENTOS

    3.1. DEFINIO E HISTRICO DA GERNCIA DE PAVIMENTOS

    Segundo dados do Anurio Estatstico dos Transportes, do GEIPOT (39), de 2001, o Brasil, com

    seus 8,5 milhes de quilmetros quadrados, possua uma rede de estradas que somava 1.724.929

    quilmetros, sendo 164.988 quilmetros pavimentados. Desta extenso pavimentada, 56.097

    quilmetros eram de rodovias federais e 75.974 quilmetros de rodovias estaduais, dentre as

    quais 12.202 quilmetros de rodovias estaduais ficavam no estado de So Paulo. Nos ltimos

    anos, a exceo dos segmentos concedidos iniciativa privada e de alguns poucos trechos que

    vem sendo duplicados, nota-se que a situao das estradas vm piorando ano aps ano.

    Uma boa malha viria pode acelerar o desenvolvimento agrcola e rural, promover a indstria e o

    comrcio, melhorar a viabilidade das zonas urbanas, contribuindo com o aumento dos empregos,

    da educao e das oportunidades em geral, conforme explica a INTERNACIONAL ROAD

    FEDERATION (1990) apud QUEIROZ (62).

    Em pases extremamente dependentes do transporte rodovirio, como no caso do Brasil, o estado

    do pavimento das rodovias tem influncia significativa no custo de vida da sociedade como um

    todo, posto que estradas em condies precrias aumentam o custo operacional dos veculos

    assim como o tempo de viagem, o que gera reflexo imediato no valor do frete que, por sua vez,

    ter influncia no valor final dos produtos transportados e, conseqentemente, no poder de

    compra da populao em geral.

  • 18

    Isto colocado, como forma de preservar os investimentos virios, minimizando seus custos, tanto

    para a sociedade (incluindo os usurios) quanto para o rgo gestor, surge a gerncia de

    pavimentos.

    De acordo com HAAS (43), o incio da gerncia de pavimentos, como um processo, se deu nos

    anos 60, baseando-se na integrao dos princpios de sistemas, das tecnologias de engenharia e

    das avaliaes econmicas. J a integrao dos sistemas de gerncia de pavimentos com outros

    sistemas gerenciais, teve incio por volta de 1990.

    HAAS (43) afirma ainda que o AASHO Road Test, realizado entre 1958 e 1961, proporcionou

    uma enorme contribuio gerncia de pavimentos, atravs dos conceitos de serventia e

    performance, da modelagem de irregularidade longitudinal, do conceito de carga por eixo

    equivalente e da anlise de materiais e estruturas.

    A gerncia de pavimento definida por HAAS; HUDSON; ZANIEWSKI (1994), apud

    FERNANDES JNIOR; ODA; ZERBINI (37), como um processo que inclui todas as atividades

    envolvidas com o propsito de manter pavimentos em um nvel adequado de servio,

    compreendendo desde a obteno de informaes para o planejamento e elaborao de

    oramentos, at a monitorizao peridica do pavimento em servio, passando pelo projeto e

    construo do pavimento, sua manuteno e sua reabilitao ao longo do tempo.

    Conforme WILDE; WAALKES; HARRISON (74), uma anlise completa, em termos de custos

    relacionados ao ciclo de vida do pavimento, capaz de identificar a alternativa de projeto, para o

    pavimento em estudo, que representa a melhor combinao entre custos para o rgo gestor,

    custos para os usurios e custos externos (por exemplo, rudo e poluio ambiental), de modo que

    a alternativa escolhida seja aquela que resulte em uma melhor performance geral, considerando

    todos estes componentes.

    Um dos principais objetivos da gerncia de pavimentos a programao das intervenes

    necessrias ao pavimento, ao longo do tempo, de forma a manter as condies estruturais, de

    rolamento e de segurana, em patamares aceitveis e consumindo a menor quantidade de recursos

  • 19

    possvel, ajustando-se dentro dos limites oramentrios impostos pelos recursos disponveis ao

    rgo gestor, de forma a no permitir a deteriorao acentuada do patrimnio pblico, que

    incorreria na perda dos valores investidos por ocasio da construo mo.

    Ressalta-se aqui que, uma das funes da gerncia de pavimentos, a de definir se o pavimento

    encontra-se prximo ao seu limite aceitvel de deteriorao ou no e, desta forma, definir qual

    medida de manuteno deve ser tomada.

    A gerncia de pavimen ter a melhor estratgia de manuteno ou alocar os recursos

    disponveis, atravs da

    melhor custo/benefcio,

    A figura 3.1 compara o

    vida til de um pavimen

    Novo

    Figura 3.1:Vida til de

    Fonte: adaptado de FAWtos visa ob priorizao dos investimentos necessrios,

    quer para a sociedade, quer para o rgo ges

    s custos de manuteno envolvidos nas diver

    to.

    Manuteno Estrutural de

    Rotina

    Pr-reparos

    um pavimento e custo das intervenes de m

    CETT; FOLEY (34). do mes de modo que seja obtido o

    tor da rodovia.

    sas etapas que fazem parte da

    Reabilitao ou Reconstruo

    Fim da vida til

    anuteno.

  • 20

    irrefutvel, a importncia da gerncia de pavimentos, diante dos fatos apresentados pelo

    WORLD ROAD ASSOCIATION (75):

    Para cada dlar no investido em manuteno viria, os usurios acabam desembolsando 3 dlares em custos extras de transporte, e continua sendo necessrio reparar o

    pavimento. Este fato gera um efeito multiplicador danoso a toda economia.

    Enquanto a construo de 1 km de rodovia pavimentada, com 2 faixas de trfego, custa cerca de 175 mil dlares, a manuteno anual da mesma ir custar cerca de 6 mil dlares.

    Ao negligenciar esta manuteno, o custo futuro de se recuperar o segmento ser cerca de

    trs ou quatro vezes maior; ou seja, economicamente uma perda injustificvel.

    Em um estudo em que foi analisado como cerca de 85 pases alocavam recursos em manuteno viria, identificou-se que um gasto de 12 bilhes de dlares em manuteno

    preventiva, poderia evitar um custo de 40 bilhes de dlares em reconstruo.

    A gerncia de pavimentos fundamental para alocar os recursos em local e perodo corretos, e

    para evitar a perda de recursos, decorrente da realizao de uma interveno de manuteno

    muito cedo ou muito tarde.

    Entende-se, como sendo de grande importncia, que seja feito o acompanhamento do pavimento

    atravs do sistema de gerncia de pavimentos, durante todo o seu ciclo de vida, posto que,

    segundo GHANA HIGHWAY AUTHORITY (40), j nos primeiros anos do ciclo de vida do

    pavimento de uma rodovia, a deteriorao se inicia lentamente, de modo quase imperceptvel.

    Nesta fase, a rodovia ainda encontra-se em condies satisfatrias e o custo operacional dos

    veculos baixo. Deterioraes posteriores, trazendo a rodovia ao padro razovel, levaro a um

    crescimento dos custos operacionais dos veculos e ao incio de reclamaes advindas dos

    usurios. Se a condio da rodovia seguir piorando, o processo de deteriorao sofrer grande

    acelerao e os custos operacionais iro crescer imensamente.

    Alm dos custos de manuteno do pavimento, dos custos operacionais impostos aos usurios e

    da influncia dos pavimentos no chamado custo Brasil, os mais importantes custos, que afetam a

    sociedade como um todo, so os relativos segurana viria. Mesmo considerando que na

  • 21

    maioria dos casos os acidentes rodovirios so causados por imprudncia dos mototoristas, nos

    demais casos, os mesmos esto intimamente ligados s caractersticas geomtricas e de

    sinalizao da via, qualidade do pavimento virio e ao estado de conservao e idade da frota

    de veculos (de acordo com o GEIPOT (39), mais de 70% da frota utilizada para transporte de

    carga no Brasil apresentam idade superior a 10 anos).

    A importncia da reduo do nmero de acidentes nas rodovias brasileiras, pode ser observada

    atravs dos nmeros apresentados pelo GEIPOT (39), que aponta para o ano de 2.000 a

    ocorrncia de 11.971 acidentes de trnsito nas rodovias federais policiadas do estado de So

    Paulo, que possuem uma extenso de 1.146 km, o que resulta em uma mdia superior a 10

    acidentes/km/ano.

    A grande quantidade de acidentes rodovirios, que ocorrem no Brasil, geralmente de maior

    gravidade do que os acidentes de trnsito ocorridos em vias locais devido a maior velocidade dos

    veculos envolvidos, demandam providncias imediatas no sentido de evitar o maior nmero

    possvel destes acidentes, minimizando assim os custos deles decorrentes.

    Segundo NELTHORP; MACKIE; BRISTOW (58), o custo total com acidentes rodovirios

    divide-se em duas partes:

    Custos relacionados s vtimas: variam de acordo com o nmero de vtimas envolvidas nos acidentes e incluem: prejuzo material, servios policiais e de

    bombeiros, administrao de seguros, custos legais (tribunais) e atrasos gerados a

    outros passageiros.

    Custos relacionados aos acidentes: outros custos que so tomados como mdios por acidente. Por exemplo: custos de atendimento mdico, perdas potenciais e custos

    humanos, tais como dor e sofrimento.

    GOLD (41) destaca, ainda, a dificuldade de quantificar monetariamente a dor e o sofrimento

    fsico causados pelos acidentes, principalmente em casos envolvendo mortes.

  • 22

    Desta forma, observa-se que, seja para preservar vidas humanas, seja para promover o

    crescimento econmico regional e nacional melhorando a condio do transporte de cargas e

    passageiros, a aplicao dos conceitos de gerncia aos pavimentos rodovirios fundamental e

    obrigatria.

    3.2. ANLISE DE DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS E SERVENTIA

    O desempenho dos pavimentos pode ser definido, segundo OLIVEIRA (60), como uma medida

    obtida a partir do histrico do nvel de servio acumulado do pavimento ao longo de um

    determinado perodo, o que, em ltima anlise, a maneira como o pavimento serviu ao usurio

    durante um determinado perodo de tempo. Este conceito demonstrado na figura 3.2, onde so

    apresentadas curvas de desempenho do pavimento para diversas tentativas de manuteno.

    Curvas de Desempenho do Pavimento

    Fi

    Fo

    TEMPO OU TRFEGO

    gura 3.2: Curvas de Desempenho de diversas tentativas de Projetos.

    nte: adaptado de AASHTO (01).

  • 23

    Em outras palavras, a curva de desempenho pode ser entendida como a representao grfica da

    variao do nvel de serventia de determinado pavimento ao longo do tempo.

    A figura 3.3 apresenta os fatores que afetam a performance ou o desempenho, do pavimento do

    ponto de vista de HAAS (43).

    AMBIENTE umidade, temperatura, radiao, ciclo gelo-

    ESTRUTURA espessura e propriedades das camadas, tipo e propriedades do subleito

    CONSTRUO

    Figu

    Fon

    CAR

    esta

    60, degelo

    .

    Med

    idas

    de

    Ser

    vio

    ou

    Det

    erio

    ra

    o (P

    erfo

    rman

    ce)

    TRFEGO espaamento e carga por eixo, presso e tipo dos pneus, velocidade e repeties

    "timing", mtodos, qualidade e homogeneidade

    Idade

    MANUTENO tipo, "timing", mtodos, qualidade

    ra tam a performance do pav

    te

    E

    be

    co 3.3: Fatores que afe: adaptado de HAAS (43).

    Y; IRICK (1960), apud DOMINGUES

    leceram conceitos de serventia e de desempen

    nforme listado a seguir:

    As rodovias so feitas paseja, uma boa rodovia aquela q

    Em geral a opinio dosservidos pelas rodovias subjetimento. (27), baseados em ensaio da AASHO,

    ho dos pavimentos, no comeo da dcada de

    ra conforto e convenincia do pblico usurio, ou

    ue se apresenta segura e suave ao rolamento.

    usurios sobre o modo pelo qual esto sendo

    iva.

  • 24

    Entretanto, existem caractersticas das rodovias que podem ser medidas obviamente e que, quando ponderadas e combinadas apropriadamente podem ser

    efetivamente relacionadas com as avaliaes subjetivas dos usurios sobre as

    habilidades das rodovias de servi-los bem.

    A serventia de uma rodovia deve ser expressa pela avaliao mdia de todos os usurios.

    Admite-se que o desempenho uma avaliao global da histria da serventia de um pavimento. Desta maneira, se for possvel observar a serventia

    de um pavimento desde a sua construo at a data da avaliao, pode-se

    descrever o desempenho desse pavimento.

    Segundo o DNER, atual DNIT, em seu GUIA DE GERNCIA DE PAVIMENTOS (24), a

    serventia de um pavimento pode ser definida como o nvel de servio oferecido aos usurios,

    representando a medida do desempenho deste pavimento, referido a um determinado perodo da

    vida do pavimento. Isto , a serventia a capacidade do pavimento, ao longo do tempo, de atuar

    segundo os parmetros mnimos de desempenho e sob as condies estabelecidas em projeto.

    De acordo com a AASHTO - AMERICAN ASSOCIATION OF STATE AND HIGHWAY

    TRANSPORTATION OFFICIALS (01), o ndice de Serventia Atual, que estabelece a medida de

    serventia em determinado perodo de tempo, funo da irregularidade longitudinal, do

    afundamento nas trilhas de roda e de defeitos superficiais tais como trincas, afundamentos e

    outros.

    Segundo DOMINGUES (25), a serventia varia com o tempo, mais rapidamente ou mais

    lentamente, em funo de fatores como o trfego, a estrutura do pavimento, os defeitos

    superficiais, a qualidade da construo original, os fatores climticos, e o tipo e grau de

    manuteno.

    So listadas, a seguir, as principais razes para o desenvolvimento de modelos de previso de

    desempenho, apontadas pelo FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION (35):

    Prever as condies futuras do pavimento para determinados segmentos rodovirios.

  • 25

    Estimar qual o tipo de interveno de manuteno e/ou reabilitao deve ser utilizado e quando esta interveno deve ocorrer.

    Otimizar a condio dos pavimentos de toda a malha rodoviria. Utilizar as informaes obtidas para retroalimentar os projetos de pavimento. Conduzir anlises de custos versus vida til dos pavimentos.

    A figura 3.4 ilustra a importncia da anlise de desempenho dos pavimentos. Pode-se observar

    que o pavimento levou 75% de sua vida til para que o ndice de Serventia tivesse uma queda de

    40%, entretanto se neste ponto no forem executadas as atividades de manuteno requeridas, em

    apenas mais 17% de sua vida til , o pavimento apresentar queda de mais 40% em seu ndice de

    Serventia, implicando em um aumento de 400% no custo das atividades de manuteno, se

    comparado com os custos das mesmas atividades caso fossem executadas no primeiro momento

    (aps 75% da vida til do pavimento).

    R$ 1,00 gasto neste ponto...

    custar R$ 4,00 se adiado at este ponto

    Figura 3.4: Exemplo de inter-relao entre desempenho dos pavimentos, estratgia de

    manuteno e reabilitao, data da interveno e custos.

    Fonte: adaptado de FHWA (1989), apud FERNANDES JNIOR, ODA e ZERBINI (37).

  • 26

    Figura 3.5:Avaliao de pavimentos: principais dados de sada.

    Fonte: adaptado de HAAS; HUDSON (45).

  • 27

    A figura 3.5 apresenta, graficamente, as informaes usualmente conseguidas atravs da anlise

    de desempenho dos pavimentos, incluindo as informaes necessrias s anlises econmicas,

    objetivo dos sistemas de gerncia dos pavimentos.

    3.3. O SISTEMA DE GERNCIA DE PAVIMENTOS

    De modo a implementar os conceitos de gerncia de pavimentos, foram desenvolvidos os

    sistemas de gerncia de pavimentos. Estes consistem na estruturao de um grupo de atividades

    cclicas envolvendo coleta, armazenagem e anlise de dados relativos aos ndices de pavimentos,

    com o objetivo de proporcionar a melhor estratgia de manuteno para os pavimentos

    analisados, atravs de identificao da alternativa tima, permitindo a priorizao de segmentos

    crticos e a otimizao dos valores investidos.

    Segundo o DNER, em seu GUIA DE GERNCIA DE PAVIMENTOS (24), a proposta bsica de

    um sistema de gerncia de pavimentos a obteno do melhor destino para o dinheiro pblico e o

    provimento de segurana, conforto, e economia nos transportes. Esta proposta foi complementada

    pela comparao entre as alternativas de investimentos, tanto em nvel de rede quanto em nvel

    de projeto, coordenando atividades de projeto, construo, manuteno, avaliao, ensino e

    pesquisa, promovendo o uso eficiente das prticas e conhecimentos existentes. Alm disso, o

    sistema de gerncia de pavimentos inclui ainda uma ampla gama de atividades que contemplam

    planejamento (ou programao de investimentos), projeto, construo, manuteno e peridica

    avaliao de performance. Ainda segundo o DNER, a funo do sistema de gerncia de

    pavimentos, em todos os nveis, envolve comparar alternativas, coordenar atividades, tomar

    decises e observar se estas esto sendo executadas de maneira eficiente e econmica.

    Pode-se afirmar que um Sistema de Gerncia de Pavimentos uma ferramenta que fornece, aos

    tomadores de deciso, estratgias timas, para que possam obter o melhor resultado possvel a

    partir dos recursos de pavimentao disponveis e que o mesmo " um conjunto de atividades

    coordenadas, que se destina a projetar, a construir, a manter, a avaliar e a conservar os

  • 28

    pavimentos e, a priorizar os investimentos, de maneira que o pblico usurio possa ser servido

    por uma rodovia confortvel, segura, eficiente e econmica. DOMINGUES (28).

    Entende-se, no entanto, que um sistema de gerncia de pavimentos precisa ser complementado

    por um sistema de gerenciamento de recursos que, segundo RTA (1996), apud HAAS (43), pode

    ser definido como um abrangente e estruturado processo de planejamento de cr