irregularidade de pavimento
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Estudo de irregularidade de pavimentosTRANSCRIPT
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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.
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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.
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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
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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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).
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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.
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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).
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26
Figura 3.5:Avaliao de pavimentos: principais dados de sada.
Fonte: adaptado de HAAS; HUDSON (45).
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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
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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