Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a vias ...monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10019667.pdf · Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a ... reabilitação,

Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a

vias urbanas de cidades de pequeno a médio porte

Fernando Manoel Lopes da Silva Fernandes

Projeto de graduação apresentado ao curso

de Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro,

como parte dos requisitos necessários à

obtenção do título de engenheiro.

Orientadora: Sandra ODA

Rio de janeiro

Fevereiro, 2017

ii

Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a vias urbanas de

cidades de pequeno a médio porte

Fernando Manoel Lopes da Silva Fernandes

Projeto de graduação submetido ao corpo docente do curso de

Engenharia Civil da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio

de Janeiro como parte dos requisitos necessários para a obtenção do

grau de Engenheiro Civil.

Examinado por:

_____________________________________

Profª Sandra Oda – DET/UFRJ

_____________________________________

Prof. Marcelino Aurelio Vieira da Silva – PET//COPPE/UFRJ

_____________________________________

Eng. Civil Mieka Arao – PUC-RIO

Rio de Janeiro, RJ – Brasil

Fevereiro de 2017

iii

Fernandes, Fernando Manoel Lopes da Silva

Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a vias urbanas de cidades de

pequeno a médio porte / F.M.L.S. Fernandes – ed.rev Rio de janeiro, 2017

106p

Trabalho de conclusão de curso – Escola Politécnica do Rio de Janeiro.

Engenharia Civil. Departamento de Engenharia de Transportes

1. Introdução 2.Sistema de Gerência de Pavimento – SGP 3. Manutenção e

reabilitação de pavimentos 4. Desenvolvimento do software 5. Estudo de caso 6.

Considerações finais e sugestões de trabalhos futuros

I - Escola Politécnica do Rio de Janeiro. Engenharia Civil. Departamento de

Engenharia de Transportes

iv

“O que não provoca minha morte, faz com que eu

fique mais forte. ”

Friedrich Nietzsche

v

Agradecimentos

Agradeço a Universidade Federal do Rio de Janeiro, que ao longo dos anos de

graduação me proporcionou grandes momentos, onde eu conheci grandes pessoas,

que levarei como amigos pelo resto da vida, que ofereceu os melhores professores,

que fazem com que essa instituição seja a melhor universidade do Brasil, e sou grato

por essa experiência.

A todos os amigos feitos ao longo do caminho, que na grande maioria, sempre me

deram forças e encorajaram nos momentos de dificuldade, ajudando da melhor forma

que eles podiam.

Agradeço principalmente aos meus pais, Manoel Lopes Fernandes e Maria da

Conceição Lopes da Silva Fernandes, cujo eu sei o enorme sacrifício que fizeram para

proporcionar o melhor estudo que eles podiam oferecer, e do qual sou muito grato e

espero retribuir com resultados.

Agradeço também a minha professora e orientadora, Sandra Oda, que sempre foi

muito solicita durante a orientação, além de oferecer ótimas aulas e nossas

intermináveis conversas em sua sala.

vi

Resumo

Atualmente no Brasil, existe uma grande carência em relação a manutenção dos

pavimentos, principalmente em pequenas cidades, onde não são direcionados

recursos adequados e existe uma falta de conhecimento técnico nessa área.

Com a grande importância dos pavimentos na matriz de transportes brasileira, e a

quantia significativa de prejuízos provocada pelas condições inadequadas dos

pavimentos, destaca-se a necessidade da execução de uma boa gerência da nossa

malha viária e da introdução de modelos de gerência de pavimentos e conceitos

técnicos nos órgãos responsáveis pela mesma.

O trabalho foi realizado com o intuito de desenvolver uma ferramenta que sirva como

um auxiliar na tomada de decisões em relação a manutenção e reabilitação de

pavimentos, direcionado a vias urbanas de malhas de cidades de pequeno a médio

porte. Tal ferramenta será um software desenvolvido em VBA, dentro do Excel, e que

poderá como um Sistema de Gerência de Pavimentos, de forma simplificada, porém

eficaz. Para tal será mostrado o funcionamento de um Sistema de Gerência de

Pavimentos, seus componentes, os diversos modelos de análise e previsão de

desempenho, assim como outros softwares da área.

Após o desenvolvimento da ferramenta, foi executado um estudo de caso, que teve

como base a malha viária da Ilha do Fundão, o programa apresentou resultados

satisfatórios e se mostrou promissor, existindo a possibilidade de implementação de

diversas ferramentas dentro do mesmo, assim como outros modelos e um nível de

decisão mais avançado.

Palavras-chave: Gerência de Pavimentos, software de gerência, manutenção e

reabilitação, avaliação de pavimentos

vii

Abstract

Currently in Brazil, there is a big lack of maintenance of pavements, especially in

small cities, where adequate resources are not directed and there is a lack of

technical knowledge in this area.

Due to the great importance of pavements in the Brazilian transport matrix, and the

significant amount of damage caused by inadequate pavement conditions, it is worth

noting the need to perform a good management of our road network and the

introduction of pavement management models and Technical concepts in the

organizations responsible for it.

The work was carried out with the aim of developing a tool that would serve as an aid

in decision making in relation to the maintenance and rehabilitation of pavements,

directed to urban roads of small to medium-sized cities. This tool will be a software

developed in VBA, within Excel, and that can as a Pavement Management System,

in a simplified but effective way. This will be shown the functioning of a Paviment

Management System, its components, the various models of performance analysis

and forecasting, as well as other software in the area.

After the development of the tool, a case study was carried out, based on the road

network of Ilha do Fundão, the program presented satisfactory results and was

promising, with the possibility of implementing several tools within it, as well as others

Models and a more advanced level of decision.

Key words: Pavement Management, management software, maintenance and

rehabilitation, pavement evaluation

viii

Sumário

1. Introdução ........................................................................................................................... 1

1.1. Justificativa .............................................................................................................. 1

1.2. Objetivo ................................................................................................................... 2

1.3. Estrutura do trabalho .............................................................................................. 2

2. Sistema de Gerência de Pavimento – SGP ........................................................................... 3

2.1. Conceitos e Definições ............................................................................................ 4

2.2. Níveis de Rede e Projeto ......................................................................................... 7

2.3. Sistema de Gestão de Pavimentos aplicado a vias urbanas .................................. 11

2.4. Banco de Dados de um SGP .................................................................................. 12

2.4.1. Informações da rede viária............................................................................... 12

2.4.2. Custos das atividades de manutenção e reabilitação ...................................... 16

2.5. Coleta de Dados para um SGP ............................................................................... 16

2.5.1. Avaliação de Pavimentos ................................................................................. 17

2.5.1.1. Avaliação Estrutural .................................................................................. 20

2.5.1.2. Avaliação Funcional ................................................................................... 22

2.5.1.3. Avaliação Subjetiva ................................................................................... 23

2.5.1.3.1. Valor de Serventia Atual......................................................................... 24

2.5.1.3.2. Irregularidade longitudinal ..................................................................... 26

2.5.1.4. Avaliação objetiva ..................................................................................... 29

2.5.1.4.1. Levantamento dos defeitos .................................................................... 30

2.5.1.5. Métodos de levantamento ........................................................................ 32

2.5.1.6. Índices combinados de defeitos ................................................................ 40

2.5.1.7. Equipamentos utilizados em levantamentos ............................................ 45

2.5.2. Métodos de Priorização de Intervenções de Manutenção .............................. 47

2.5.2.1. Modelo empírico segundo Tavakoli .......................................................... 48

2.5.2.2. Modelo de priorização baseado no HDM-III ............................................. 51

2.5.2.3. Modelo de priorização do DNER ............................................................... 52

2.5.2.4. Escolha do método de priorização a ser utilizado no software e no estudo

de caso 53

2.5.3. Softwares existentes sobre SGP ....................................................................... 54

2.5.3.1. SGP desenvolvido na Finlândia ................................................................. 54

2.5.3.2. Sistema PMS – III: SGP desenvolvido em Ohio .......................................... 55

2.5.3.3. Sistema NOS: SGP desenvolvido no Arizona ............................................. 56

2.5.3.4. Sistema HDM: Versão HDM-4 ................................................................... 57

ix

3. Manutenção e Reabilitação de Pavimentos ...................................................................... 59

3.1. Causas e recomendações das M&R por defeito ................................................... 60

3.1.1. Detalhamento das principais atividades de manutenção ................................ 67

3.2. Árvores de decisão ................................................................................................ 71

4. Desenvolvimento de software ........................................................................................... 79

4.1. Características ....................................................................................................... 79

4.2. Linguagem ............................................................................................................. 80

4.3. Mapeamento da árvore de processos e desenvolvimento do algoritmo ............. 81

4.4. Obtenção de fonte dos preços .............................................................................. 83

4.5. Criação do banco de dados ................................................................................... 83

4.6. Desenvolvimento da interface gráfica .................................................................. 83

5. Estudo de Caso .................................................................................................................. 84

5.1. Localização ............................................................................................................ 84

5.2. Características ....................................................................................................... 85

5.3. Levantamento de dados ........................................................................................ 85

5.4. Aplicação do programa ......................................................................................... 86

6. Considerações finais e sugestões de trabalhos futuros .................................................... 93

x

Índice de Figuras Figura 1 - Relação das estratégias de manutenção e reabilitação com as outras

etapas de um sistema de gerência de pavimentos.

Figura 2: Funcionamento básico de um SGP

Figura 3: Fluxograma dos componentes de um sistema de gerência de pavimentos

em nível de rede e projeto

Figura 4: Fluxograma básico de um SGP

Figura 5: Seção transversal típica de um pavimento flexível

Figura 6: Fatores que influenciam no desempenho de um pavimento

Figura 7: Viga Belkeman

Figura 8: Variação de serventia com o tráfego ou com o tempo decorrido de

utilização da via

Figura 9: Exemplo de gráfico de desempenho do pavimento, M&R e custos

Figura 10: Período recomendável para manutenção dos pavimentos

Figura 11: Perfilômetro inercial

Figura 12: Estratégia de manutenção e reabilitação mais indicada baseada no valor

do ICP

Figura 13: Planilha recomendada para avaliação de pavimentos

Figura 14: ARAN: Analisador automático da superfície do pavimento

Figura 15: Ciber Laser

Figura 16: Interação entre SGP e o HDM-4

Figura 17: Inter-relação entre desempenho dos pavimentos, estratégia de

manutenção e reabilitação, data da intervenção e custos

Figura 18: Critérios para classificação dos fatores nas árvores de decisão

Figura 19: Árvore de decisões para trincas por fadiga

Figura 20: Árvore de decisões para trincas em blocos

Figura 21: Árvore de decisões para trincas laterais

Figura 22: Árvore de decisões para trincas longitudinais

Figura 23: Árvore de decisões para trincas por reflexão

Figura 24: Árvore de decisões para trincas transversais

Figura 25: Árvore de decisões para remendos

Figura 26: Árvore de decisões para panelas

Figura 27: Árvore de decisões para deformações permanentes nas trilhas de roda

xi

Figura 28: Árvore de decisões para Corrugação

Figura 29: Árvore de decisões para exsudação

Figura 30: Árvore de decisões para agregados polidos

Figura 31: Árvore de decisões para desgaste

Figura 32: Estratégia de manutenção e reabilitação mais indicada com base no valor

do ICP

Figura 33: Fluxograma do funcionamento do software

Figura 34: Interface do software

Figura35: Localização da Ilha do Fundão

Figura 35: Desenho esquemático da ilha do fundão

Figura 36: Localização das seções de teste







Figura 43: Tela de cadastramento de vias (Exemplo: Av. Horácio de Macedo)

Figura 44: Exemplo de tabela de levantamentos preenchida (Av. Horácio de Macedo,

Seção 2 - faixa 1)

Figura 45: Relatório final gerado pelo programa, no exemplo foi usado apenas a via

Horácio de Macedo

xii

Índice das tabelas

Tabela 1: Níveis de serventia

Tabela 2: Condições do pavimento em função do IRI

Tabela 3: Condições do pavimento em função do QI

Tabela 4: Índice de condição do pavimento – ICP

Tabela 5: Condição do pavimento em função do IGG

Tabela 6: TF em função do VDM

Tabela 7: FC em função do tipo de via

Tabela 8: Índice de manutenção em função da estratégia

Tabela 9: Codificação das estratégias

Tabela 10: Estratégias recomendadas em função do ICP

Tabela 11: Índice de estado da superfície (IES)

Tabela 12: Índice de custo operacional (IC)

Tabela 13: Estratégias com base nos valores do ICP

Tabela 14: Estratégia e intervenções

Índice das equações Equação 1: Relação entre IRI e QI

Equação 2: Cálculo do ICP

Equação 3: Cálculo do IGG

Equação 4: Cálculo do IGI

Equação 5: Cálculo da frequência relativa

Equação 6: Relação entre IP e ICP

Equação 7: Relação entre IP, VMD e ICP

Equação 8: Índice de prioridade calculado pelo modelo empírico de Tavakoli

Equação 9: fator de manutenção calculado pelo modelo empírico de Tavakoli

Equação 10: índice de prioridade calculado pelo modelo de priorização do DNER

1

1. Introdução

O transporte rodoviário é hoje, no Brasil, o modo responsável pela grande maioria dos

deslocamentos, sejam eles de carga ou passageiros, segundo levantamento da

CEL/COPPEAD. Sendo a superfície de rolamento desse modo, o pavimento, seja ele

flexível, rígido ou semirrígido. Tendo em vista a grande quantidade de deslocamentos

que se realizam todos os dias em cima dessas superfícies, os pavimentos se tornam

de extrema importância na economia do país.

De acordo com as notas de aula da disciplina Pavimentação B (ODA, 2014), devido a

exposição direta a fatores climáticos, grandes quantidades de cargas, deslocamentos

repetitivos e outros, o pavimento possui uma vida útil limitada, e suas condições de

uso diminuem gradativamente ao longo do seu tempo de uso, até chegar a condições

não adequadas ou impraticáveis. Quando o pavimento chega a essas condições de

utilização inadequadas, começam a surgir uma série de transtornos para os usuários,

como desconforto no transporte, aumento dos tempos de viagem, danificação das

cargas, aumentos dos custos de manutenção dos veículos, aumento no consumo dos

veículos e outros inconvenientes.

Para evitar esses transtornos e prejuízos, foram-se desenvolvendo técnicas e

conceitos de manutenção dos pavimentos tão logo os problemas começaram a surgir

nas primeiras estradas pavimentadas, principalmente nos EUA. Logo chegaram-se ao

modelo chamado de Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP), que como será

explicado ao longo do trabalho, tem como objetivo estabelecer as atividades de

manutenção no momento adequado a fim de devolver as condições adequadas do

pavimento ao menor custo possível.

1.1. Justificativa

Atualmente, o que se vê no Brasil é a inaplicabilidade desses conceitos e inexistência

de uma grande parte da malha viária sem Sistemas de Gerência de Pavimentos, claro

que grandes rodovias, sob administração de grandes concessionarias são uma

exceção dessa realidade. Na maioria das vezes as manutenções realizadas são

efetuadas sem planejamento e baseadas em decisões políticas e/ou desfundadas do

2

ponto de vista técnico, o que gera grandes transtornos à população, provoca um

acumulo de prejuízos dia após dia e desperdício dos recursos públicos.

Pensando nisso, esse campo é visto como uma demanda a se suprir na malha viária

brasileira, de onde surgiu a ideia de criar uma ferramenta que consiga, pelo menos de

modo provisório, suprir essa necessidade da introdução de conceitos técnicos e

metodologias criadas para essa gerência de pavimentos. A ferramenta terá,

inicialmente, como foco vias urbanas, de cidades de pequeno a médio porte, que por

suas características teriam fácil adaptabilidade e são vistas como sendo uma das mais

necessitadas em relação a essa defasagem.

1.2. Objetivo

A ferramenta proposta é um software que visa auxiliar na tomada de decisão em

relação as atividades de manutenção a serem realizadas em cada trecho, e também

na priorização de quais trechos devem sofrer interferência. O programa utiliza como

base os principais métodos e modelos utilizados e recomendados pelos principais

institutos da área, que foram escolhidos em função da realidade das vias a serem

aplicadas, e que serão explicados ao longo do trabalho. Essa ferramenta visa suprir

uma carência existente na gerência de pavimentos, onde existe um déficit de visão

técnica na maioria dos órgãos responsáveis pela gerência de pavimentos de suas

malhas viárias, assim contribuindo para a manutenção de adequadas condições de

rolamentos dos pavimentos.

1.3. Estrutura do trabalho

Ao longo do trabalho serão mostradas as características dos pavimentos, sua

importância no sistema de transportes do Brasil, e como suas condições afetam os

movimentos e geram perdas a economia.

O trabalho foi dividido em capítulos de modo a mostrar de forma clara, os pontos

principais e todos os fundamentos utilizados no desenvolvimento do software.

Os capítulos ficaram divididos em sistema de gerência de pavimentos, onde será

explicado seu funcionamento assim como seus componentes, suas funções e

objetivos, a forma ideal de operar um sistema e sua importância na manutenção de

3

bons de uma boa qualidade de rolamentos dos pavimentos. Serão mostrados os

vários métodos e modelos utilizados em um SGP, tanto métodos de avaliação de

pavimentos, coleta de dados, modelos de priorização, modelos de simulação de

desempenho e outros; a partir da explicação dos pavimentos o próximo capítulo

mostrara como é feita a manutenção e reabilitação dos pavimentos, com as principais

atividades detalhadas e será mostrado como são escolhidas essas atividades em

função dos defeitos existentes no pavimento, assim como sua condição de rolamento

e outros fatores; o quarto capítulo contará com todo o desenvolvimento do software,

desde de sua concepção, passando pelo linguagem utilizada, pelas premissas,

modelos e métodos utilizados como base e o desenvolvimento de uma interface

gráfica simples e intuitiva; no capítulo seguinte teremos o estudo de caso, com a

aplicação do programa na malha viária da Ilha do Fundão e; no último capítulo teremos

as considerações finais, uma breve crítica ao programa e futuras melhorias.

2. Sistema de Gerência de Pavimento – SGP

Os pavimentos são planejados e executados para terem uma determinada vida útil.

Durante cada ciclo de vida, o pavimento inicia em uma condição ótima, e ao longo do

tempo vai se degradando até chegar uma condição ruim, tendo assim um decréscimo

da sua serventia.

Na gerência de pavimentos, três fatores devem ser considerados como

preponderantes em relação à tomada de decisão quanto à necessidade ou não de

intervenção no pavimento, que são na descrição do Manual de Gerência de

Pavimento (DNIT, 2011):

a) Desempenho funcional – Refere-se à capacidade do pavimento de satisfazer

sua função principal, que é a de fornecer uma superfície com serventia

adequada, em termos de qualidade de rolamento.

b) Desempenho estrutural – Refere-se à capacidade de um pavimento de manter

sua integridade estrutural, sem apresentar falhas significativas, sendo avaliado

pelos ensaios deflectométricos;

4

c) Desempenho operacional e da segurança – A avaliação operacional envolve

vários aspectos do pavimento, da sinalização, da demanda do usuário, do

comportamento humano etc. Quanto ao aspecto do pavimento, além da

geometria e irregularidade superficial, é importante avaliar o atrito pneu-

pavimento, principalmente em dias de chuva, que envolve a quantificação da

resistência à derrapagem, que é função da aderência. Outro fator importante

na avaliação da segurança é a hidroplanagem, que ocorre quando os pneus

perdem contato com o pavimento, devido à presença de um filme de água não

rompido pelos pneus ou pela textura da pista. Compreende-se, também, um

fator primordial na avaliação do desempenho operacional o conhecimento da

demanda de utilização pelo usuário, com a avaliação da frota circulante,

volumétrica e classificatória, sendo este fator de extrema importância no

dimensionamento das soluções adotadas nas intervenções do pavimento. O

desempenho funcional e o desempenho operacional quanto à segurança são

associados ao custo operacional dos veículos, ao conforto, à segurança, à

velocidade e à economia das viagens, enquanto que o desempenho estrutural

é associado à preservação dos investimentos.

2.1. Conceitos e Definições

A gerência de pavimentos, de acordo com Haas, Hudson e Zaniewski (1994), é um

processo que abrange todas as atividades envolvidas com o propósito de fornecer e

manter pavimentos em um nível adequado de serviço. Envolve desde a obtenção

inicial de informações para o planejamento e elaboração de orçamento até a

monitorização periódica do pavimento em serviço, passando pelo projeto e construção

do pavimento e sua manutenção e reabilitação ao longo do tempo.

É de entendimento assim, como o conjunto das várias atividades envolvidas na

concepção, construção e manutenção dos pavimentos, de modo a permitir que estes

proporcionem condições adequadas aos usuários ao menor custo à sociedade.

Sendo assim um sistema de gerenciamento de pavimentos (SGP) é um conjunto de

ferramentas ou métodos para auxiliar os que tomam decisões a encontrar estratégias

ótimas para construir, avaliar e manter os pavimentos em uma condição funcional

5

aceitável, durante um certo período de tempo, segundo definições da AASHTO

(1993).

A função de um SGP é auxiliar e aumentar a eficiência nas tomadas de decisões, dar

um retorno em relação as consequências dessas decisões, expandir seu escopo,

aumentar a coordenação entre as atividades do gerenciamento de pavimentos e

assegurar a consistência das decisões tomadas em diferentes níveis de gerência

dentro da organização.

Algumas das questões a serem resolvidas em um SGP, auxiliando assim o gestor na

tomada de decisões são apresentadas a seguir (FERNANDES JR et al, 1999).

O que precisa ser feito em uma determinada rede de pavimentos? (seleção da

estratégia ótima);

Como devem ser executados os serviços? (definição das atividades de M&R para

cada seção);

Quando serão necessárias intervenções para evitar a ruptura e prolongar a vida

em serviço do pavimento?

Onde se localizam os projetos prioritários? (pensar nas características de

tráfego).

No desenvolvimento de um sistema de gerência de pavimentos, a primeira etapa

consiste na definição das seções de análise, geralmente em função do volume de

tráfego, do tipo de pavimento, do tipo e espessura de cada camada, do tipo de subleito

e do estado de conservação do pavimento. Na etapa seguinte, procede-se um

levantamento da condição atual do pavimento, registrando-se as extensões e os

níveis de severidade de cada forma de deterioração encontrada nas seções. Com

base no inventário e na condição do pavimento, pode-se analisar, em nível de rede,

diferentes estratégias de manutenção e reabilitação (por exemplo, “não fazer nada”,

“manutenção corretiva”, “manutenção preventiva”, “recapeamento”, “reconstrução”).

Posteriormente, passa-se à análise em nível de projeto, que consiste na definição das

atividades de manutenção e, quando for o caso, no dimensionamento dos reforços e

na reconstrução. Finalmente, são realizadas as análises econômicas e de priorização,

6

nas figura 1 e 2, temos um fluxograma com o funcionamento de um SGP e uma

esquematização básica de seu funcionamento, respectivamente

Figura 1 - Relação das estratégias de manutenção e reabilitação com as outras etapas de um sistema

de gerência de pavimentos.

Fonte: MAPC, 1986 apud FERNANDES JR. et al, 1999.

7

Figura 2: Funcionamento básico de um SGP

Fonte: MAPC, 1986

2.2. Níveis de Rede e Projeto

Normalmente o processo decisório de um Sistema de Gerência de Pavimentos pode

ser considerado em dois níveis, sendo eles: nível de rede e nível de projeto.

Nível de Rede: as decisões abrangem grande número de projetos e até mesmo

toda a malha viária, sua pesquisa tem foco mais amplo e alimenta o banco de

dados de um SGP com inventário de tráfego, custos, condições dos pavimentos

e modelos de previsão. Na saída do sistema, em nível de rede são propostas

alternativas de intervenção, critérios de decisão e orçamentos.

Nível de Projeto: apresenta dados semelhantes ao nível de rede, porém com foco

mais específico com coleta de dados mais intensa e projetos mais minuciosos,

especificando padrões de materiais e aplicação de serviços para cada

intervenção.

A gerência de pavimentos em nível de rede caracteriza-se por fazer o estudo de uma

grande área ou malha viária, sendo assim, trabalhando com informações resumidas,

prevalecendo a quantidade de informações sobre o nível de detalhamento das

8

mesmas, de modo a se buscar o conhecimento da malha como um todo,

utilizando essas informações para a tomada de decisões essencialmente

administrativas (planejamento, programação e orçamento) de forma a possibilitar a

adequada priorização dos recursos disponíveis.

No SGP em nível de rede, as informações necessárias devem ser mais simples e

demandar um menor intervalo de tempo para a sua obtenção. Preocupa-se com a

escolha da melhor estratégia (“o que fazer”), em indicar a atividade mais apropriada

(“como fazer”), em selecionar as seções prioritárias (“onde fazer”), em definir a melhor

época para execução dos serviços de Manutenção e/ou Restauração (M&R) e a que

custo aproximado (“quando fazer”).

Algumas das aplicações de um sistema de gerência em nível de rede são (ODA,

2014):

identificação de projetos candidatos para intervenções;

priorização dos projetos considerando as características de desempenho,

tráfego, custo aos usuários e outros fatores locais;

geração de necessidades de orçamento da agência a curto e longo prazo;

análise de estratégias de intervenção, com avaliação da condição atual do

sistema e previsão da condição futura, em função dos recursos aplicados em

cada alternativa. À nível de projeto, analisa-se mais detalhadamente um

determinado trecho da rede viária. Os dados são coletados de forma mais

aprofundada, com estudos de estrutura das camadas do pavimento, fazendo um

diagnostico detalhado dos defeitos, incluindo, sempre que possível, as causas

prováveis do aparecimento de defeitos e as consequências que estes poderão

induzir em camadas adjacentes, procurando avaliar e selecionar o tipo e a data

de execução do serviço de manutenção e reabilitação.

A gerência de pavimentos em nível de projeto envolve o dimensionamento,

construção, manutenção e reabilitação.

Para este nível, as decisões, além de administrativas, são técnicas e econômicas,

incluindo a previsão da durabilidade do pavimento após a execução de diferentes

estratégias de manutenção e de reabilitação, para cada segmento específico, e a

avaliação das causas de deterioração.

9

Alguns exemplos de atividades de gerência de pavimentos em nível de projeto são

(ODA, 2014):

Seleção das atividades de manutenção, reabilitação e reconstrução, com base

em critérios estabelecidos pelos níveis mais elevados da gerência;

Realimentação da base de dados com relação ao desempenho do pavimento,

fornecendo dados para as atividades de projeto, construção e manutenção;

Definição dos parâmetros principais de projeto, tais como: resistência do subleito,

número de solicitações do eixo padrão e especificações para os materiais.

Figura 3: Fluxograma dos componentes de um sistema de gerência de pavimentos em nível de rede e

projeto

Fonte: Haas et al (1994) apud FERNANDES JR. et al, 1999.

A inter-relação existente entre os dois níveis de SGP, nível de rede e nível de projeto,

é que este último é o complemento do primeiro. Em nível de projeto, o direcionamento

é para estudos específicos em trechos situados na rede viária em questão, que foram

priorizados em nível de rede.

A pesquisa e o monitoramento de dados deve ser uma atividade sistêmica e constante

nos SGP, devendo ser realizada da maneira mais precisa possível, tendo em vista

que o banco de dados alimenta o sistema de gerência tanto em nível de rede quanto

em nível de projeto. Cada mudança no banco de dados, gera alterações em diversos

aspectos, sendo necessária atualização constante desses dados a respeito das

10

condições dos pavimentos, previsões de desempenho, condições ambientais, índices

de acidentes etc.

Em algumas situações de malha viária de menor extensão, como por exemplo, em

sistemas de gerência de pavimentos urbanos de cidades de pequeno à médio porte,

é comum ocorrer a fusão entre os níveis de rede e de projeto, pelo dinamismo do

processo decisório e pela combinação de mais fatores no modelo de priorização.

Já nos SGP rodoviários, por haver influência significativa do tráfego de cargas,

ocorrem operações associadas dos níveis de rede e de projeto. Em nível de rede se

desenvolvem os planejamentos prioritários e orçamentários, em nível de projeto são

dadas as soluções técnicas para cada projeto, de maneira econômica e eficaz.

Vale ressaltar, que para a otimização do Sistema de Gerência de Pavimentos,

independentemente do tamanho ou localização da malha viária, é necessária uma

perfeita integração entre os níveis de decisão, o que nem sempre é uma tarefa trivial.

Figura 4: Fluxograma básico de um SGP

Fonte: FERNANDES JR. et al, 1999.

11

2.3. Sistema de Gestão de Pavimentos aplicado a vias urbanas

Os sistemas de gerência de pavimentos urbanos apresentam características adversas

aos sistemas de gerência de pavimentos rodoviário, uma vez que possuem diferente

composição de tráfego, carregamento de tráfego, geometria das vias e velocidade.

Danieleski (2004) aponta diferentes características entre o sistema viário urbano e o

sistema rodoviário:

a) As interseções entre vias urbanas correspondem grande percentual de área,

sendo que o grande número de frenagens e acelerações acabam solicitando mais

o pavimento;

b) Ocorrem grandes interferências entre o sistema viário e outros sistemas de

infraestrutura urbana, como rede sanitária (água e esgoto), de energia

(eletricidade e gás) e de comunicação (telefonia). A necessidade de manutenção

ou reparos resulta em intervenções nos pavimentos, além da presença de poços

de visita que geram descontinuidade no pavimento;

c) Existência de segregação de tráfego, com faixas exclusivas para ônibus;

d) Em algumas seções, a diferença de material ou alguma intervenção realizada

causa descontinuidades e até alterações no comportamento estrutural do

pavimento;

e) Presença de árvores junto às bordas do pavimento, cujas raízes podem interferir

na estrutura do pavimento;

f) Grande interferência no trânsito de pedestres, que exige sinalização horizontal e

para tal implantação requer adaptações no pavimento;

g) Em cidades com topografia acidentada, é necessária a adaptação do projeto

geométrico à topografia dos arruamentos existentes, gerando inclinações

elevadas;

h) O sistema de micro drenagem, adjunto à rede de pavimentos, deve funcionar em

plenas condições, posto que o acúmulo de água sobre o pavimento é prejudicial

e principal fator desencadeador da sua deterioração.

A restrição orçamentária dos órgãos gestores locais prejudica a implantação de um

sistema de Gerência de Pavimentos Urbanos, fazendo com que se consolide apenas

a etapa de priorização de projetos, sem manter a continuidade de avaliação do

pavimento, seu desempenho e a realimentação do sistema com dados reais,

comprometendo a eficácia do processo de gestão dos pavimentos.

12

2.4. Banco de Dados de um SGP

Como visto anteriormente, para um bom funcionamento e maior eficiência do sistema

de gerência de pavimentos, a coleta de informações é de fundamental importância.

São esses dados coletados que irão influenciar diretamente a tomada de decisões,

sendo assim a criação de um banco de dados, com informações de grande

confiabilidade é de extrema necessidade.

É nesse banco de dados que estarão os dados necessários para embasamento do

estudo e da efetiva avaliação e definição de estratégias alternativas, afetando

diretamente o resultado, sendo os dados necessários à um SGP eficaz aqueles que

caracterizam o pavimento quanto aos seus aspectos de desempenho (desempenho

funcional, desempenho estrutural e desempenho operacional e de segurança), aliados

à caracterização física dos pavimentos e ao volume de trafego, isso tudo por seção

de análise.

Sendo dessa forma, o banco de dados funciona basicamente como um histórico do

pavimento, preservando informações coletadas anteriormente e sendo atualizado

quando necessário, proporcionando assim, além da alimentação de dados ao SGP, a

oportunidade do responsável pelo SGP estudar a seção em análise, e baseado na

experiência de erros do passado, buscar a alternativa mais adequada dentro das

possíveis soluções, evitando a repetição de erros.

2.4.1. Informações da rede viária

Seguindo o Manual de gerência de pavimentos do DNIT (2011), os dados coletados,

de conformidade com o exposto, devem ser armazenados e disponibilizados em um

banco de dados a ser implementado e centralizado, junto à equipe técnica

responsável pelo desenvolvimento do Sistema de Gerência de Pavimentos - SGP.

Este banco de dados deve ser inteiramente informatizado, utilizando Softwares de

edição de texto, de planilhas eletrônicas e de representações gráficas usualmente

empregadas no DNIT.

13

Dados relativos à caracterização física e histórica:

a) Gerais:

o Tipo de pavimento;

o Largura da pista;

o Largura do acostamento;

o Número de faixas de trafego;

o Caracterização climática;

o Caracterização orográfica;

b) Tráfego e geometria:

o Número de veículos motorizados (VMD);

o Número de veículos não-motorizados (VMD);

o Sentido de fluxo;

o Subidas e descidas;

o Grau de curvatura horizontal;

o Velocidade limite;

c) Revestimento:

o Tipo e espessura do revestimento existente;

o Tipo e espessura do revestimento anterior;

d) Dados históricos:

o Data da construção;

o Data da última reabilitação;

o Data do último tratamento preventivo;

e) Parâmetros estruturais:

o Número estrutural;

o Deflexão (Belkeman, FWD etc);

o Tipo, espessura, coeficiente estrutural de cada camada do pavimento;

o ISC do subleito;

o Condições de drenagem.

Dados relativos ao desempenho funcional:

o Irregularidade:

O parâmetro mais relevante em relação ao desempenho funcional é a

irregularidade longitudinal, que é o conjunto de desvios da superfície viária em

14

relação a um plano de referência, desvios estes que afetam a qualidade de

rolamento, a dinâmica dos veículos e a ação dinâmica das cargas sobre a via.

A medida dos parâmetros relacionados a irregularidades pode ser realizada

por diferentes tipos de equipamentos, que se classificam em:

a) Sistemas de medidas diretas do perfil – Método de mira e nível

b) Sistemas de medida indireta do perfil – Perfilômetros

c) Sistema do tipo resposta – Rugosímetro, bump integrator, maysmeter,

integrador IPR/USP etc

d) Sistema de medida com sonda sem contato – Perfilômetro laser,

Perfilômetro acústico etc

- Ressaltando que o levantamento das irregularidades deve ser efetuado

conforme determinam as normas DNER-PRO 164/94 e DNER-PRO 182/94

o Defeitos da superfície:

O procedimento mais adequado para o levantamento dos desfeitos da

superfície, tanto em nível de rede e de projeto, é o levantamento visual

contínuo (LVC).

Esse levantamento visual continuo pode ser realizado tradicionalmente,

conforme estabelecido pela norma DNIT 006/2003 PRO, ou através de

levantamento visual continuo de defeitos informatizado.

Para avaliações com finalidade gerencial, o levantamento é realizado na faixa

com maior número de defeitos, já para fins de projetos, o levantamento é

realizado em todas as faixas.

No levantamento devem ser registrados os tipos de defeitos presente nas

pistas de rolamentos, conforme estabelecido na norma DNIT 006/2003 PRO,

a largura do acostamento e a existência de degraus entre eles, devendo ser

associadas ao levantamento as coordenadas geográficas, com precisão

adequada, sendo desejável a contabilização dos dados a cada 20 metros,

possibilitando assim o cálculo de índices de condições do pavimento.

15

Dados relativos ao desempenho estrutural

A principal forma de avaliação estrutural de um pavimento em uso é a deflexão,

que geralmente é medida em ensaios não destrutivos, que são ideais para

grandes extensões de pistas e inúmeras repetições possibilitando acompanhar a

variação da capacidade de carga com o tempo, os equipamentos utilizados

nessas avaliações são divididos em três categorias:

o Carregamento quase-estático – ensaio de placa e viga Benkelman por

exemplo;

o Carregamento vibratório – dynaflect, por exemplo;

o Carregamento por impacto – falling weight deflectometer (FWD).

- Lembrando que os levantamentos deflectométricos devem ser executados

conforme determinam as normas DNER-ME 021/94, DNER-PRO 273/96 E

DNIT 132/2010-PRO

Dados relativos ao desempenho operacional e da segurança

O conhecimento adequado do tráfego incidente em cada segmento de análise e

de sua taxa de crescimento é um dos fatores que determinam a efetividade do

SGP.

O estabelecimento dos critérios de contagem e de pesagem de veículos é

fundamental na formação de um banco de dados confiável, de forma a fornecer

a demanda e o crescimento do tráfego. De forma geral, se utiliza o volume médio

diário (VMD) em cada segmento, esses valores devem ser obtidos do Plano

Nacional de Contagem de Tráfego e complementados por pesquisas específicas,

quando necessário.

Quanto à avaliação dos fatores de segurança, essa é feita em relação à

resistência à derrapagem e do potencial de hidroplanagem.

16

2.4.2. Custos das atividades de manutenção e reabilitação

As informações a respeito dos custos das atividades de manutenção e reabilitação

dos pavimentos tem papel fundamental no planejamento e no sistema de gerência.

Com a estimativa dos custos dessas atividades é possível levar em consideração o

fator financeiro no planejamento, definindo quais atividades serão possíveis de serem

realizadas e definindo quais os trechos que devem ser priorizados caso não seja

possível efetuar todas as atividades necessárias.

Esses custos estimados devem ser armazenados no bando de dados no SGP, e essa

estimativa pode ser feita através de pesquisa pelo usuário em empresas da área,

consulta a banco de dados de instituições da região ou através de dados já

cadastrados no banco de dados relativos a atividades efetuados anteriormente.

O banco de dados deve conter os serviços de manutenção, reabilitação e

reconstrução, especificados pelo preço unitário correspondente a respectiva unidade

de medida da atividade.

2.5. Coleta de Dados para um SGP

Como visto anteriormente, para que um sistema de gerência de pavimentos funcione

de forma plena e eficiente é necessário haver uma série de dados já coletados,

possibilitando gerar segmentos homogêneos baseado em suas características, que

serão submetidos à análise.

Esses dados, armazenados de forma organizada, formam um banco de dados, que

por definição, são conjuntos de registros dispostos em estrutura regular que possibilita

a reorganização dos mesmos e produção de informação, onde normalmente são

agrupados para um mesmo fim.

É nele que irão constar todos os dados necessários, que devem ser confiáveis, para

embasamento do estudo e da efetiva avaliação e definição de estratégias alternativas,

afetando diretamente o resultado.

17

2.5.1. Avaliação de Pavimentos

Considerado por muitos como uma das estruturas mais complexas da engenharia civil,

o pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída

sobre o subleito, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos

do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições

de rolamento, com conforto, economia e segurança.

Podendo ser classificado em relação à rigidez de seu conjunto como rígido,

semirrígido e flexível.

No Brasil, assim como na maioria dos outros países, o tipo mais comum é o pavimento

flexível, responsável por aproximadamente cerca de 95% da rede, segundo artigo

divulgado por Araújo et al (2016), sendo este tipo caracterizado de maneira geral por

uma base de material granular e revestimento de camada asfáltica, como mostra a

figura 5.

(1) Revestimento asfáltico; (2) Base granular; (3) Sub-base; (4) Reforço do subleito; (5)

Regularização do subleito

Figura 5: Seção transversal típica de um pavimento flexível

Fonte: DNIT, 2006

Atualmente no Brasil, o modo de transporte mais utilizado é o rodoviário, sendo

responsável por mais de 60% de transporte carga, medido em toneladas-quilômetro

útil(TKU), contando com 1,7 milhão de quilômetros (km) de rodovias, segundo o

Sistema Nacional de Viação, sendo dessa extensão, apenas 12,4%, ou cerca de 213

mil quilômetros pavimentados.

Dessa totalidade pavimentada, segundo último levantamento da confederação

nacional de transporte, 48,6% da extensão apresenta algum tipo de problema no

18

pavimento. Em uma comparação entre as rodovias sob concessão e as sob gestão

pública podemos perceber uma grande diferença na qualidade dos pavimentos, tendo

grande superioridade as rodovias sob concessão, contando com 79,5% da sua malha

classificada como ótima ou boa, contra apenas 31,4% da malha sob gestão pública.

Nas vias urbanas, de gestão pública, a maior parte da extensão dos pavimentos está

em situação regular ou pior, reflexo da inexistência de um eficiente sistema de

gerenciamento de pavimentos, que provoca uma inadequada aplicação dos escassos

recursos existentes, que muitas vezes são utilizados por motivações políticas e não

técnicas, gerando um agravamento cada vez maior das condições de rolamento.

No âmbito urbano, essa deficiência na qualidade dos pavimentos prejudica a rotina da

população, aumentando seus tempos de deslocamento, o conforto de suas viagens,

influenciando diretamente em uma diminuição da sua qualidade de vida, no aumento

dos custos de transportes, incluindo gastos com combustíveis e manutenção dos

veículos, e uma série de outros transtornos.

Já em relação às rodovias, de acordo com um levantamento da Confederação

Nacional de Transportes, existem um acréscimo médio de 25% no custo operacional,

devido as condições do pavimento das rodovias brasileiras, fora uma parcela

considerável no prejuízo de aproximadamente US$2,2 bi/ano, devido à manuseio e

transporte das cargas, segundo a EMBRAPA. Na figura 6, alguns fatores que

influenciam no desempenho do pavimento.

19

Figura 6: Fatores que influenciam no desempenho de um pavimento

Fonte: DNIT, 2011

De acordo com Haas e Hudson (1978), a etapa de avaliação dos pavimentos é

fundamental, senão a principal etapa de um Sistema de Gerência de Pavimentos, pois

através dela é que se pode aferir seu grau de deterioração, quais atividades de

manutenção e reabilitação são convenientes e verificar se o pavimento foi bem

construído e está atendendo devidamente às especificações para que fora projetado.

É com base nos dados levantados através da avaliação funcional, estrutural e de

superfície dos pavimentos que se realizam os diagnósticos e estratégias de

intervenção, além de permitir estimar a vida restante de um pavimento que sofreu

solicitações extremas ou para as quais não foi projetado (abalos sísmicos, inundação,

excesso de carga ou problemas de natureza construtiva) e determinar possíveis

necessidades de reforço estrutural caso o pavimento seja submetido a solicitações de

tráfego maiores que aquelas para as quais fora dimensionado.

Avaliação e monitoramento das condições do pavimento devem ser feitos de forma

periódica e envolvem quatro componentes principais: conforto de rodagem,

capacidade de suportar a solicitação das cargas, segurança (aderência pneu-

20

pavimento e resistência à derrapagem) e conforto (visual e de ruídos gerados pelo

tráfego).

A seguir são expostas algumas tipologias de avaliação da condição funcional, de

superfície e estrutural dos pavimentos, seus métodos, suas aplicações e quais

características do pavimento tais métodos avaliam qualitativamente ou

quantitativamente.

2.5.1.1. Avaliação Estrutural

A avaliação estrutural de um pavimento está associada ao conceito de capacidade de

carga, que pode ser vinculado diretamente ao projeto do pavimento e ao seu

dimensionamento. Os defeitos estruturais resultam principalmente da repetição das

cargas e estão associados às deformações elásticas ou recuperáveis e plásticas ou

permanentes (DNIT, 2011).

A avaliação estrutural geralmente aplica-se ao levantamento de pavimentos

rodoviários após avaliação de deterioração da superfície que aponte uma condição

muito ruim ou presença de defeitos que indiquem comprometimento da camada

estrutural (como trincas por fadiga e afundamento em trilha de roda). A condição

estrutural de um pavimento denota sua adequação ou sua capacidade de resistir à

deterioração provocada pela passagem das cargas do tráfego. Assim, um retrato

completo da condição estrutural de um pavimento deve ser composto pelos seguintes

elementos (DNIT, 2011):

Parâmetros que descrevam a deformabilidade elástica ou visco-elástica dos

materiais das camadas, sob as condições de solicitação impostas pelas cargas

provenientes dos veículos. São utilizados para se calcular as tensões e

deformações induzidas pelas cargas do tráfego na estrutura do pavimento:

Parâmetros que descrevam a resistência dos materiais ao acúmulo de deformações

plásticas sob cargas repetidas, os quais são função da natureza do material, de sua

condição (densidade, umidade) e do histórico de solicitações.

Integridade das camadas asfálticas e cimentadas, expressa pelo grau de

fissuramento.

21

A condição estrutural pode ser avaliada de duas formas complementares:

Avaliação Destrutiva: consiste da abertura de furos de sondagem para identificação

da composição de materiais e espessuras das camadas do pavimento, bem como

da abertura de poços de sondagem para coleta de amostras dos materiais que

serão ensaiados em laboratório. Alguns ensaios “in situ” nas camadas de solos e

de materiais granulares podem ser realizados, como CBR “in situ” e determinações

de umidade e densidade. Os ensaios de laboratório abrangem desde aqueles

convencionais para caracterização geotécnica até ensaios especiais, como os que

permitem a medida do módulo de deformação resiliente.

Avaliação Não Destrutiva: consiste da realização de provas de carga para medida

de parâmetros de resposta da estrutura às cargas em movimento, como ensaios

de viga Benkelman (Figura 7), deflectômetros vibratórios e deflectômetros de

impacto (FWD - Falling Weight Deflectometer). Os deslocamentos verticais de

superfície (“deflexões”) são os parâmetros de resposta cuja medida é mais simples

e confiável, em comparação com tensões ou deformações, razão pela qual a quase

totalidade dos equipamentos utilizados para ensaios não destrutivos são

deflectômetros.

Uma condição estrutural inadequada ou uma capacidade estrutural insuficiente, para

o tráfego atuante, acelerará a geração de defeitos de superfície (trincas por fadiga nas

camadas asfálticas e cimentadas), bem como a queda do nível de serventia com o

tempo (em decorrência da geração de afundamentos plásticos em trilha de roda e

ondulações). Ao mesmo tempo, a existência de trincas no revestimento asfáltico

permite a entrada de águas pluviais no pavimento, gerando bombeamento de finos e

enfraquecimento do solo de subleito, o que degrada a condição estrutural do

pavimento, acelerando, por sua vez, a queda do nível de serventia e a própria

deterioração superficial.

A condição estrutural de um pavimento indica, portanto, a velocidade com que a

deterioração do pavimento está se processando, ou seja, a velocidade com que os

defeitos estão surgindo e/ou aumentando de severidade. A época mais eficaz para se

restaurar um pavimento é aquela imediatamente antes de a condição estrutural atingir

22

um nível tal que a deterioração do pavimento passa a se processar a uma velocidade

cada vez maior

Portanto, nota-se que é importante estudar a estrutura do pavimento, visto que assim

é possível conseguir informações valiosas para o projetista, como sua adequação

estrutural e seu grau de restauração, possibilitando o mesmo de escolher e

dimensionar a melhor alternativa dentre as atividades de restauração existentes.

Figura 7: Viga Belkeman

Fonte: ODA, 2014

2.5.1.2. Avaliação Funcional

A avaliação funcional é a determinação da capacidade de desempenho funcional

momentânea, conhecida como serventia, que o pavimento proporciona ao usuário, ou

seja, o conforto em termos de qualidade de rolamento. O desempenho funcional

refere-se à capacidade do pavimento de satisfazer sua função principal, que é a de

fornecer superfície com serventia adequada em termos de qualidade de rolamento

(DER/SP, 2006). A avaliação funcional de pavimentos leva em conta aspectos que

chamam a atenção do usuário, que mesmo sem conhecimento técnico é capaz de

apontar subjetivamente as principais deficiências que o pavimento apresenta e que

23

reflete em desconforto ao rolamento, maiores custos operacionais (tempo de viagem

e manutenção do veículo) e segurança (CAREY e IRICK, 1960).

2.5.1.3. Avaliação Subjetiva

As avaliações subjetivas fornecem o estado de deterioração do pavimento utilizando-

se do conceito de serventia, apresentado por CAREY e IRICK (1960) quando do

AASHO Road Test.

A serventia é definida como a habilidade de uma seção de pavimento, à época da

observação, de servir ao tráfego de automóveis e caminhões, com elevados volumes

e altas velocidades. A capacidade de um pavimento servir satisfatoriamente ao tráfego

durante um dado período é o seu desempenho, que pode ser interpretado como a

variação da serventia com o tempo e/ou tráfego (Figura 8).

Figura 8: Variação de serventia com o tráfego ou com o tempo decorrido de utilização da via

Fonte: ODA, 2014

24

2.5.1.3.1. Valor de Serventia Atual

Nos Estados Unidos, a avaliação subjetiva de conforto ao rolamento do pavimento é

denominada Present Serviciability Ratio (PSR), correspondendo no Brasil ao Valor de

Serventia Atual (VSA), que representa as condições de conforto e segurança ao

rolamento percebidas pelos usuários da rodovia.

O Valor da Serventia Atual é uma atribuição numérica compreendida em uma escala

de 0 a 5, dada pela média de notas de avaliadores para o conforto ao rolamento de

um veículo trafegando em um determinado trecho, em um dado momento da vida do

pavimento. Esta escala compreende cinco níveis de serventia, conforme expresso na

Tabela 1, a seguir, sendo também adotada no Brasil pelo Procedimento DNIT

009/2003-PRO.

Tabela 1: Níveis de serventia

Fonte: DNIT 009/2003-PRO

O valor de serventia atual (VSA) pode servir como um parâmetro para determinar se

há necessidade de interferência no pavimento ou não, mesmo não sendo um

parâmetro tão preciso, como mostram as figuras 9 e 10:

Padrão de conforto

ao rolamento

Avaliação

(faixas de

notas)

Excelente 4 a 5

Bom 3 a 4

Regular 2 a 3

Ruim 1 a 2

Péssimo 0 a 1

25

Figura 9: Exemplo de gráfico de desempenho do pavimento, M&R e custos

Fonte: adaptado de FHWA (1989), apud FERNANDES JÚNIOR et al. (1999)

Figura 10: Período recomendável para manutenção dos pavimentos

Fonte: ODA, 2016

26

2.5.1.3.2. Irregularidade longitudinal

A American Society for Testing and Materials define a irregularidade longitudinal como

sendo o "desvio de uma superfície de pavimento em relação a uma superfície plana,

cuja magnitude é capaz de afetar a dinâmica dos veículos, a qualidade do rolamento,

as cargas dinâmicas sobre a via e a drenagem" (ASTM E867-82A, 1982).

As distorções são causadas durante o processo construtivo ou podem ocorrer

posteriormente, pelo surgimento de trincas, desgaste e deformação permanente. O

aumento da irregularidade com o tempo depende da qualidade da estrutura, das

solicitações do tráfego e de fatores ambientais.

O tráfego provoca deformações permanentes no pavimento por consolidação ou

cisalhamento (fluência plástica), em decorrência de falha estrutural (espessuras

insuficientes e/ou material inadequado), por falhas de projeto de dosagem da mistura

betuminosa (falta de estabilidade, uso de agregados arredondados e excesso de

ligante betuminoso) ou por falhas construtivas (compactação inadequada).

Já os fatores ambientais contribuem para o aparecimento de irregularidade da

seguinte forma: a água enfraquece a adesividade entre o ligante betuminoso e o

agregado e, junto com o tráfego, acelera o processo de desagregação do revestimento

asfáltico; a elevada temperatura na superfície do pavimento reduz a viscosidade do

ligante betuminoso e, consequentemente, proporciona a ocorrência de deformações

plásticas do revestimento; baixas temperaturas podem provocar trincas de contração,

as quais facilitam a penetração da água, promovendo a redução de suporte das

camadas inferiores e do subleito do pavimento.

As distorções da superfície afetam a dinâmica dos veículos em movimento que, por

sua vez, influencia os custos de operação dos veículos pelo aumento do seu desgaste,

tempo de viagem e manutenção. Elas resultam em forças que provocam

deslocamento vertical e lateral do veículo. O deslocamento vertical, gerado pelas

distorções longitudinais do perfil do pavimento, é o principal fator de desconforto do

usuário. O deslocamento lateral é provocado pelas curvas horizontais e pelas

diferenças das elevações transversais do pavimento. Estes deslocamentos também

são responsáveis pelo aumento da ação das cargas dinâmicas dos veículos sobre a

27

superfície do pavimento, que acelera a deterioração da sua estrutura (Haas et al.,

1994).

A irregularidade também tem efeitos na drenagem da superfície do pavimento, na

medida em que propicia a formação de lâmina d'água que afeta a estabilidade do

veículo pela diminuição de aderência pneu/pavimento, comprometendo a segurança

do usuário e o desempenho da rodovia.

A irregularidade influencia a segurança do veículo, quando a aceleração e forças

verticais produzem cargas dinâmicas que são transmitidas sobre os pneus,

deformando-os totalmente, como se fosse uma mola comprimida, ou causando

grandes forças diferenciais sobre o veículo, diminuindo sensivelmente o

desenvolvimento das forças de atrito entre pneu e o pavimento, podendo causar o

descontrole do veículo.

O perfil longitudinal do pavimento pode ser medido no campo e avaliado utilizando um

computador, ou pode ser processado por meio de um equipamento mecânico do tipo

resposta (Haas et al., 1994).

Equipamentos capazes de medir a condição da superfície de pavimentos trabalham

com a combinação de três elementos essenciais na obtenção do perfil longitudinal ao

longo das trilhas de roda, são eles: uma elevação de referência; uma altura relativa à

referência e distância longitudinal.

Existem diversos tipos de equipamentos de medidas da irregularidade longitudinal da

superfície de pavimentos, porém, o mais utilizado atualmente é o perfilômetro inercial,

desenvolvido na década de 60 pela General Motors - GM (Haas, 1994), que se tornou

disponível comercialmente somente na década de 80. Este perfilômetro era composto

dos mesmos três elementos básicos, só que a grande diferença dele é que as medidas

podiam ser feitas a partir de um veículo trafegando a altas velocidades. Composto de

um medidor de altura sem contato, que pode ser baseado em Laser, infravermelho ou

ultrassom, um sensor de aceleração vertical (acelerômetro), um sensor de

deslocamento e um sistema eletrônico para coleta e processamento dos dados

(computador com o software adequado).

28

A figura 11 mostra um esquema do perfilômetro desenvolvido pela GM.

Figura 11: Perfilômetro inercial

Fonte: http://www.cibermetrica.com.br

Os perfilômetros inerciais a laser têm as seguintes vantagens em relação aos

medidores de irregularidade longitudinal dos pavimentos do tipo resposta:

- Medições não são afetadas pela velocidade do veículo.

- Independe de trechos de calibração.

- Medições isoladas em cada trilha de roda.

- Registro do perfil do pavimento, que se presta para a determinação dos locais de

cada trecho nos quais se encontram as deformações causadoras de irregularidade.

Em 1986, foi estabelecido como medida de irregularidade longitudinal o IRI

(International Roughness Index) ou Índice Internacional de Irregularidade. O IRI é

definido matematicamente a partir de um perfil obtido com nível e mira, visando

simular os movimentos verticais induzidos a uma roda (modelo quarto-de-carro) sob

velocidade de 80 km/h e é expresso em m/km.

http://www.cibermetrica.com.br/

29

Os valores típicos de IRI são (Sayers, Gillespie e Paterson, 1986):

Tabela 2: Condições do pavimento em função do IRI

Fonte: adaptada de Sayers, Gillespie e Paterson, 1986

Sayers et al.(1986) estabelecem uma relação aproximada entre IRI e QI (Quociente

de Irregularidade):

𝐼𝑅𝐼 =𝑄𝐼

13

Equação 1: Relação entre IRI e QI

A condição do pavimento em função do QI pode ser considerada da seguinte maneira

(Paterson, 1987):

Tabela 3: Condições do pavimento em função do QI

Fonte: adaptada de Paterson, 1987

2.5.1.4. Avaliação objetiva

Segundo DER/SP (2006), a avaliação objetiva da superfície de pavimentos flexíveis e

semirrígidos consiste no levantamento e classificação de ocorrências aparentes na

superfície do pavimento e na medida das deformações permanentes nas trilhas de

roda. Sendo o levantamento de defeitos uma das etapas mais importantes.

IRI (m/km) Condições

1,5 <IRI< 2,5 Pavimentos em excelentes condições

2,5 <IRI< 4,5 Pavimentos em boas condições

4,5 <IRI< 8,0 Pavimentos em condições regulares

8,0 <IRI< 12 Pavimentos em condições ruins

IRI >12 Pavimentos em péssimas condições

QI Condições

15 <QI< 30 Excelente

30 <QI< 45 Boa

45 <QI< 60 Regular

60 <QI< 75 Má

75 <QI Péssima

30

2.5.1.4.1. Levantamento dos defeitos

O levantamento de defeitos tem a finalidade de quantificar os defeitos na superfície

do pavimento e qualificá-los segundo o grau de deterioração em que se apresentam,

sendo necessária a avaliação da condição da superfície do pavimento, com os

seguintes objetivos:

a) identificar os tipos, severidade e extensão dos defeitos aparentes;

b) determinar índices de condição ou aptidão dos pavimentos;

c) diagnosticar os problemas apresentados pelo pavimento (mecanismos de

degradação);

d) determinar as necessidades atuais e futuras de manutenção (evitar uma

deterioração acelerada no futuro);

e) auxiliar no dimensionamento do pavimento a ser restaurado;

f) estabelecer prioridades na programação de investimentos sob restrição

orçamentária;

g) elaborar curvas de previsão de deterioração;

h) estimar a vida restante dos pavimentos.

Na maior parte dos métodos, a avaliação da condição de superfície de pavimentos é

realizada visualmente, embora alguns métodos necessitem de instrumentos

específicos para a realização da medição. Diferem também quanto ao tamanho da

amostra de pavimento a ser avaliada, os tipos de defeitos de acordo com o uso do

pavimento (aeroportuário, rodoviário ou urbano), o modo de aferir o grau de condição

do pavimento e a quais tipos de pavimento se aplicam.

Os defeitos avaliados resultam em uma redução no grau de condição do pavimento,

de acordo com o tipo de defeito, a frequência e a severidade que o pavimento

apresenta.

Tipo de Defeito: identificação dos defeitos conforme suas características, buscando

relacioná-los ao mecanismo causador.

Severidade: referente ao grau com que aquele defeito afeta a estrutura do pavimento

ou compromete seu desempenho e o grau de evolução do defeito, geralmente

classificada em baixa, média e alta.

31

Frequência: é a distribuição da ocorrência do defeito ao longo de um segmento ou

trecho avaliado, sendo expressa pela relação percentual entre área ou comprimento

do defeito em relação ao trecho total. Também é classificada em baixa, média e alta.

Nos métodos de levantamento manuais, os avaliadores anotam os defeitos presentes

em cada seção nas planilhas que devem conter as informações de localização da

seção, para posterior processamento dos dados. Já em levantamentos realizados por

vídeo as imagens capturadas são processadas com o auxílio de um software.

No que diz respeito à amostragem, Marcon, Cardoso e Aps (1995) recomendam que,

em levantamentos onde os avaliadores se desloquem em veículos ou haja auxílio de

equipamentos, seja avaliado o segmento em sua totalidade. Para o caso em que os

avaliadores percorram o trecho por caminhamento indica-se:

a) A área das amostras deve ser suficiente para não implicar em erros de

interpretação e, suas posições, devem ter caráter aleatório; a quantidade de

amostras deve ser definida em função da finalidade do estudo (maior quantidade

para uso em projetos do que para uso em gerência de pavimentos) e dos custos

inerentes, onde a maior amostragem implica em aumento de gastos com pessoal

e equipamentos;

b) recomenda-se que a área das amostras corresponda a um mínimo de 10% da

área total do pavimento quando o estudo for destinado a gerência de pavimentos

em nível de rede e 25% quando for para nível de projeto;

c) sugere-se a adoção do procedimento “DNIT-PRO 007/2003 - Levantamento para

avaliação da condição de superfície de subtrecho homogêneo de rodovias de

pavimentos flexíveis e semirrígidos para gerência de pavimentos e estudos e

projetos – Procedimento”, para determinar o tamanho e a localização das

amostras.

Atualmente existem diversos métodos para o levantamento de defeitos, sendo

amplamente utilizados por órgãos de conservação rodoviária e concessionárias.

A escolha do método mais adequado deve levar em consideração as características

e as peculiaridades dos pavimentos existentes na rede em estudo, bem como os

objetivos a serem alcançados.

32

Alguns métodos possuem modelos matemáticos para, a partir do levantamento de

defeitos, determinar um índice que exprima numericamente a condição do pavimento.

Os modelos diferem entre si, mas os parâmetros normalmente empregados são os

tipos dos defeitos existentes no pavimento, os níveis de severidade, a dimensão,

expressos pela densidade ou frequência de ocorrência, e os fatores de ponderação.

Os fatores de ponderação, também denominados pesos de responsabilidade, são

obtidos experimentalmente, através de pesquisas onde são relacionadas a condição

de trechos amostrais (obtida através da análise dos trechos por especialistas ou

através de uma avaliação subjetiva), a densidade ou frequência dos defeitos

existentes nos trechos e ainda a ponderação da gravidade de cada defeito e nível de

severidade em relação aos demais.

2.5.1.5. Métodos de levantamento

Manual de Identificação de Defeitos SHRP

Em virtude da necessidade de uniformização da coleta de dados, recomenda-se a

adoção do manual de levantamento de defeitos presente no programa SHRP

(Programa estratégico de pesquisas rodoviárias), que foi estabelecido em 1987 pelo

congresso dos Estados Unidos, contando com a participação de mais de 20 países,

inclusive o Brasil. Por essa razão este foi o método utilizado no levantamento de

defeitos de campo do estudo de caso que será apresentado neste trabalho.

Este método de avaliação foi desenvolvido com o objetivo de fornecer ao Programa

uma base uniforme para coletar dados sobre os defeitos e padronizar a linguagem

para descrever suas diversas tipologias entre todos os órgãos que participam do

programa.

O manual é constituído por um catálogo que apresenta tipologias de defeitos em

pavimentos flexíveis, revestidos com concreto asfáltico, e pavimentos rígidos,

constituídos por placas de concreto de cimento Portland, contando para cada defeito,

com descrição, níveis de severidade e formas de quantificação da extensão, além de

identifica-los através de fotos e figuras.

Segue os principais defeitos segundo o manual, com suas respectivas descrições:

33

1) Trincas por fadiga

- Características:

Áreas submetidas às cargas repetidas de tráfego

Se apresentam em forma de “couro de crocodilo” ou “tela de galinheiro”

Espaçamento inferior a 30cm

- Níveis de severidade:

Baixa: poucas trincas conectadas, sem erosão nos bordos e sem evidência

de bombeamento

Média: trincas conectadas e bordos levemente erodidos, mas sem evidência

de bombeamento

Alta: trincas erodidas nos bordos, movimentação dos blocos quando

submetidos ao tráfego e com evidências de bombeamento

- Como medir:

Registrar a área afetada (m²) para cada nível de severidade

2) Trincas em blocos

- Características:

São trincas que dividem o pavimento em pedaços aproximadamente

retangulares

Tamanho dos blocos varia de 0,1 à 10 m²

- Níveis de severidade

Baixa: trincas com abertura média inferior a 6 mm ou seladas com material

selante em boas condições

Média: trincas com abertura média entre 6 e 19 mm ou trincas aleatórias

adjacentes com severidade baixa

Alta: trincas com abertura média superior a 19 mm ou trincas aleatórias

adjacentes com severidade média a alta

- Como medir:


34

3) Trincas nos bordos

- Características:

Apenas para pavimentos com acostamentos não pavimentados

Dentro de uma faixa de 60 cm a partir da extremidade do pavimento


Baixa: sem perda de material ou despedaçamento

Média: perda de material e despedaçamento em até 10% da extensão afetada

Alta: perda de material e despedaçamento em mais de 10% da extensão

afetada

- Como medir:

Registrar a extensão afetada (m) para cada nível de severidade

4) Trincas longitudinais

- Características:

Trincas predominantemente paralelas ao eixo, podendo se localizar dentro ou

fora da trilha das rodas






Alta: trincas com abertura média superior a 19 mm ou trinca com abertura

média inferior a 19 mm, mas com trinca aleatória adjacente com severidade

média a alta

- Como medir:

Registrar a extensão das trincas (m) e o nível de severidade correspondente

(nas trilhas de rodas ou fora delas)

Registrar a extensão com selante em boas condições

5) Trincas por reflexão

35

- Características:

Reflexão de trincas ou juntas das camadas inferiores

Recapeamento ou pavimentos novos (contração da base)








média a alta

- Como medir:

Registrar, em separado, as trincas transversais e longitudinais

Registrar o número de trincas transversais

Registrar a extensão das trincas e os níveis de severidade


6) Trincas transversais

- Características:

Trincas predominantemente perpendiculares ao eixo

Severidade de uma trinca: adotar a mais elevada, desde que represente pelo

menos 10% da extensão








média a alta

36

- Como medir:

Registrar o número de trincas, a extensão e os níveis de severidade

correspondentes


7) Remendos

- Características:

Porção da superfície do pavimento, maior que 0,1 m², removida e substituída

ou material aplicado ao pavimento após a construção inicial


Função da severidade dos defeitos apresentados pelo remendo

- Como medir:

Registrar o número de remendos e a área afetada (m²) para cada nível de

severidade

8) Panelas

- Características:

Buracos resultantes da desintegração localizada, sob ação do tráfego e em

presença de água

Fragmentação, causada por trincas por fadiga, e remoção localizada de partes

do revestimento


Baixa: profundidade menor que 25 mm

Média: profundidade entre 25 e 50 mm

Alta: profundidade maior que 50 mm

- Como medir:

Registrar o número de panelas e a área afetada por cada nível de severidade

9) Deformação permanente

37

- Características:

Depressão longitudinal nas trilhas de roda, em razão da densificação dos

materiais ou ruptura por cisalhamento


Substituídos pelas medições da deformação permanente a cada 15 metros

- Como medir:

Registrar a máxima deformação permanente nas trilhas de roda

10) Corrugação

- Características:

Deformação plástica caracterizada pela formação de ondulações transversais

na superfície do pavimento

Causada por esforços tangenciais (frenagem ou aceleração)


Associados aos efeitos sobre a qualidade de rolamento

- Como medir:

Registrar o número de ocorrências e a área afetada (m²)

11) Exsudação

- Características:

Excesso de ligante betuminoso na superfície do pavimento

- Níveis de severidade

Baixa: mudança de coloração em relação ao restante do pavimento devido ao

excesso de asfalto

Média: perda de textura superficial

Alta: aparência brilhante; marcas de pneu evidentes em tempo quente;

agregados cobertos pelo asfalto

- Como medir:

Registrar a área (m²) para cada nível de severidade

38

12) Agregados polidos

- Características:

Polimento (desgaste) dos agregados e do ligante betuminoso e exposição dos

agregados graúdos

Comprometimento da segurança: redução do coeficiente de atrito pneu-

pavimento


Níveis de severidade podem ser associados à redução no coeficiente de atrito

pneu-pavimento

- Como medir:

Registrar a área afetada (m²)

13) Desgaste

- Características:

Perda de adesividade do ligante betuminoso e desalojamento dos agregados

Envelhecimento, endurecimento, oxidação, volatilização e intemperização


Baixa: início do desgaste, com perda de agregados miúdos

Média: textura superficial torna-se áspera, com perda de agregados miúdos e

de alguns graúdos

Alta: textura superficial muito áspera, com perda de agregados graúdos

- Como medir:


14) Desnível (degrau) entre pista e acostamento

- Características:

39

Diferença de elevação entre a faixa de tráfego e o acostamento: camadas

sucessivas de revestimento asfáltico; erosão do acostamento não

pavimentado; consolidação diferencial


Substituídos pela medição de desnível

- Como medir:

Registrar o desnível (mm) a cada 15m, ao longo da interface pista-

acostamento

15) Bombeamento

- Características:

Saída de água pelas trincas do pavimento sob ação das cargas do tráfego

Identificado pela deposição à superfície, de material carreado das camadas

inferiores


Não aplicáveis porque o bombeamento depende do teor de umidade das

camadas inferiores do pavimento

- Como medir:

Registrar o número de ocorrências e a extensão afetada (m²)

Outros métodos

Apesar da recomendação pela utilização do método de levantamento presente no

manual do programa SHRP, devido a ideia de padronização, alguns outros métodos

têm certa relevância em utilização, como por exemplo o manual da AASHTO (1986) -

Apêndice K: Defeitos Típicos, que conta com 17 tipos de defeitos, sendo destes,14

coincidentes com o SHRP e o Manual para Identificação de Defeitos de

Revestimentos Asfálticos de Pavimentos (DOMINGUES, 1993), que conta com uma

gama maior de defeitos, sendo eles 24 tipos.

40

2.5.1.6. Índices combinados de defeitos

Após o levantamento de defeitos estar concluído e registrado de forma adequada,

separado em grupos homogêneos e identificados por seções, deve-se fazer uma

avaliação de modo a combinar os defeitos entre si, gerando uma quantificação da

condição do pavimento, e que de acordo com a metodologia utilizada, pode ser

calculado a partir de informações detalhadas sobre a extensão e nível de severidade

de diferentes formas de deterioração dos pavimentos

Por levar em conta o nível de severidade dos defeitos, e suas respectivas extensões

e utilizar um fator de ponderação que leva em consideração a severidade de cada

defeito, partindo do princípio que certos defeitos tem uma maior influência do que

outros na perda de serventia do pavimento, assim trazendo uma quantificação mais

condizente com o estado real do pavimento, o método ICP, Índice de Condição do

Pavimento, é amplamente utilizado em todo o mundo e um dos mais recomendados

por institutos especializados no assunto, sendo assim este utilizado no

desenvolvimento do software.

Método ICP – Índice de Condição do Pavimento

O Índice de Condição do Pavimento (ICP) reflete o grau de deterioração do pavimento,

originário de estudos desenvolvidos por pesquisadores do Construction Engineering

Research Laboratory (CERL) e publicado pelo United States Army Corps of Engineers

(USACE) em 1979, como documento intitulado CERL-Tr-M-268. Inicialmente

destinado à avaliação de pavimentos aeroportuários, flexíveis e rígidos, este método

passou a ser aplicado a vias rodoviárias, urbanas e até de estacionamentos, por sua

ampla aplicabilidade.

O método pode ser usado em toda extensão da via ou por amostragem, porém cada

seção avaliada deve ter aproximadamente 225 m² para levantamento dos tipos de

defeitos avaliados conforme a severidade e a frequência com que ocorrem.

Os defeitos medidos segundo a área são trincas interligadas tipo couro de jacaré,

trincas interligadas em bloco, exsudação, corrugação, afundamentos localizados e em

41

trilhas de rodas, remendos, agregados polidos, escorregamentos, ondulação e

desgaste superficial.

Elevações, trincas isoladas longitudinais e transversais, bem como trincas de retração

são medidas segundo a extensão; os buracos são quantificados segundo a unidade.

Para o cálculo do ICP, utiliza-se a seguinte equação:

𝐼𝐶𝑃 = 100 − ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑗 𝑥 𝑓𝑖𝑗

𝑗𝑖

Equação 2: Cálculo do ICP

Onde, Dij e fij, são respectivamente, extensão e fator de ponderação do defeito i, com

severidade j.

Este modelo matemático sugere que o pavimento parte de uma condição ótima,

equivalente a 100 e cada defeito, segundo a severidade e extensão, representa um

fator de redução da nota, apresentando piores índices de condição do pavimento.

Como mostra a tabela 4:

Tabela 4: Índice de condição do pavimento

Fonte: adaptado de SHAHIN e KHON (1979)

O ICP obtido além de representar quantitativamente a condição do pavimento serve

também para dar uma ideia de quais intervenções são pertinentes e junto com outros

fatores determinar a priorização de serviços.

ICP Conceito

100-86 Excelente

85-71 Muito Bom

70-56 Bom

55-41 Regular

40-26 Ruim

25-11 Muito Ruim

10-0 Péssimo

42

Figura 12: Estratégia de manutenção e reabilitação mais indicada baseada no valor do ICP

Fonte: INSTITUTO DO ASFALTO, 1989

Para uma adaptação aos defeitos presentes no manual de levantamento do SHRP,

FERNANDES JR. et al. (1999), adaptou uma planilha do Instituto do Asfalto (1981),

sendo esta utilizada no estudo de caso deste trabalho e apresentada a seguir, na

figura 13:

Figura 13: Planilha recomendada para avaliação de pavimentos

Fonte: ODA, 2014 (Adaptada do Instituto do Asfalto)

43

Outros métodos de combinações de defeitos

Índice de gravidade global (IGG)

No Brasil, um outro índice combinado de defeitos muito utilizado é o Índice de

gravidade global (IGG), que de forma semelhante ao ICP, é um parâmetro numérico

que permite avaliação dos segmentos rodoviários, sendo este, segundo seu estado

de deterioração. Segundo Pereira (1972 e 1976), além de refletir o estado de cada

segmento considerado isoladamente, permite a comparação relativa entre os estados

apresentados por segmentos distintos.

O cálculo do IGG é baseado na norma DNER-PRO 08/94 (Avaliação objetiva de

pavimentos flexíveis e semirrígidos – DNER 1994), que estabelece uma metodologia

para quantificação numérica dos defeitos. A avaliação da superfície é feita por

levantamento à pé e amostragem, registrando-se, em uma planilha, os tipos e os

níveis de severidade dos defeitos, sem avaliação da extensão.

No cálculo do IGG são considerados dez ocorrências ou eventos distintos, sendo

desses oito representando tipos individuais de defeitos (trincas, afundamentos,

corrugação, escorregamento, exsudação, desgaste, panelas e remendos), e os outros

dois são derivados da mensuração das flechas nas trilhas de rodas, assim, o valor do

IGG é representa o efeito conjunto de uma ampla gama de deficiências estruturais

atuantes no pavimento.

Cada evento isolado corresponde à um valor especifico, e recebe o nome de Índice

de Gravidade Individual (IGI), sendo esse valor estabelecido em função do peso ou

“nível de responsabilidade” do evento correspondente, sendo assim para cada defeito

é considerado um valor de ponderação.

44

A equação que fornece o valor do IGG é:

𝐼𝐺𝐺 = ∑ 𝐼𝐺𝐼

Equação 3: Cálculo do IGG

Onde,

𝐼𝐺𝐼 = 𝑓𝑟 ∙ 𝑓𝑝

Equação 4: Cálculo do IGI

e

𝑓𝑟 =100 ∙ 𝑓𝑎

𝑛

Equação 5: Cálculo da frequência relativa

Sendo:

fp = fator de ponderação

IGI = Índice de Gravidade individual

IGG = Índice de Gravidade Global

fa = frequência absoluta (número de vezes em que a ocorrência é verificada)

fr = frequência relativa (número de vezes em que a ocorrência é verificada

em relação ao número total de estações)

A condição do pavimento pode ser conceituada segundo o valor do IGG, sendo

apresentada abaixo, na tabela 5, referente aos específicos intervalos de valores e

seus respectivos conceitos:

Tabela 5: Condição do pavimento em função do IGG

Fonte: DNIT (2003)

IGG Conceito

0-20 Bom

20-80 Regular

80-150 Mau

150-500 Péssimo

45

Algumas das limitações do IGG são os fatos de o cálculo levar em consideração

apenas o tipo de defeito, e não levar em conta o nível de severidade e considerar

apenas o número de ocorrências e não sua extensão, ocorrendo de em alguns casos

o índice não retratar a realidade da condição do pavimento, sendo por isso preterido

ao ICP por alguns especialistas da área, inclusive dentro do Brasil.

2.5.1.7. Equipamentos utilizados em levantamentos

Segundo ODA (2016), procedimentos manuais para levantamento de campo podem

ser relativamente lentos, não uniformes e passíveis de erros de transcrição,

particularmente para grandes redes viárias. Em função disso, têm sido desenvolvidos

veículos que fotografam ou filmam os pavimentos, para posterior análise em escritório.

Os veículos de última geração não apenas registram as imagens do pavimento, como

também permitem a classificação e quantificação dos tipos de defeitos com base em

um gabarito preestabelecido, eliminando a subjetividade.

Dentre os equipamentos existentes, HAAS et al. (1994) destacam o sistema ARAN

(Figura 14), que filma a superfície e registra os defeitos utilizando dois teclados (dois

avaliadores por seção).

Os equipamentos são transportados em um veículo que também carrega um sistema

de aquisição de dados computadorizados e instrumentos para avaliar a irregularidade

longitudinal (acelerômetros), a deformação permanente nas trilhas de roda (barra com

sistema a laser para obtenção do perfil transversal), a condição da faixa de domínio

(câmera de vídeo), as rampas e curvas horizontais (giroscópio) e as distâncias

percorridas (odômetro).

46

Figura 14: ARAN: Analisador automático da superfície do pavimento

Fonte: FERNANDES JR. et al, 1999

Outro equipamento utilizado para automatizar e aumentar a produtividade é o

perfilômetro inercial laser (Ciber Laser, representado na figura 15), que é destinado à

avaliação de irregularidade Longitudinal de Pavimentos (QI e IR), e que opcionalmente

também permite a avaliação dos afundamentos plásticos em trilhas de rodas (ATR).

Figura 15: Ciber Laser

Fonte: http://www.cibermetrica.com.br/CiberLaser.html

http://www.cibermetrica.com.br/CiberLaser.html

47

2.5.2. Métodos de Priorização de Intervenções de Manutenção

Na gerência de pavimentos, uma das questões de relevante importância é a

priorização nas intervenções nos pavimentos. O que ocorre muitas vezes na prática,

são priorizações de atividades de manutenção e reabilitação, feitas sem nenhuma

fundamentação, na maioria das vezes por pessoas sem conhecimentos técnicos e

embasamento cientifico, decisões tomadas algumas vezes na base do “achismo” e

muitas outras baseadas em decisões políticas. Esse modo de operação, acaba por

muitas vezes dando um fim inadequado aos poucos recursos financeiros destinados

a manutenção dos pavimentos e gerando um desperdício desse dinheiro, e um

prejuízo futuro, já que o custo de manutenção de trechos com necessidades urgentes

de manutenção e postergados para momentos futuros serão proporcionalmente

falando, muito superiores aos de trechos que não necessitam de manutenção tão

emergencial.

Tendo em vista a importância da realização das atividades de manutenção nos locais

adequados e do errôneo modo de operação sem fundamentação técnica, faz-se

fundamental o uso de métodos de priorização.

Os métodos de priorização em gerência de pavimentos são, segundo Serafini (2005),

estudos que visam como objeto final, a ordenação dos projetos em escala de

relevância reunidos até se esgotarem as previsões orçamentárias do planejamento

anual, podendo ser definidos através de índices subjetivos ou calculados através da

relação benefício-custo das intervenções.

Uma parte desses métodos se baseiam em modelos computacionais, que avaliam

milhares de dados através de métodos estatísticos ou sistemas lineares, considerando

como benefício a diferença entre irregularidade do pavimento avaliado e a previsão

da irregularidade após a intervenção em um período de análise.

E a outra parte dos métodos, provem de estudos e pesquisas na área de gerência de

pavimentos, que apresentam possibilidades simplificadas para os critérios de

priorização, como os apresentados a seguir.

Fernandes Jr. (1997) indica uma relação inversa entre o Índice de Prioridade (IP) e o

índice de condição do pavimento (ICP), como um parâmetro que representaria a

48

priorização, o que representa simplificadamente falando, quanto pior é a condição,

maior é a prioridade, expressa pela seguinte expressão:

𝐼𝑃 =1

𝐼𝐶𝑃

Equação 6: Relação entre IP e ICP

Em que,

IP = Índice de prioridade

ICP = Índice de condição do pavimento

Em relação ao tráfego, o efeito do tráfego, se dá pela seguinte relação:

𝐼𝑃 =√𝑉𝑀𝐷

𝐼𝐶𝑃

Equação 7: Relação entre IP, VMD e ICP

Em que,


VMD = Volume de tráfego médio diário


Essas duas relações representam apenas uma abordagem inicial a respeito da

priorização das atividades de manutenção e reabilitação de pavimentos, entretanto,

através desses conceitos básicos, podemos ter uma luz a respeito da base dos

modelos de priorização para um sistema de gerência de pavimentos.

2.5.2.1. Modelo empírico segundo Tavakoli

O modelo desenvolvido por Tavakoli et al. (1992), determina o índice de prioridade

(IP) em função do índice de condição do pavimento (ICP), fator de tráfego, classe da

via, tipo e volume de tráfego e da manutenção do pavimento, e é representado pela

seguinte equação:

𝐼𝑃 =1

𝐼𝐶𝑃∙ 𝑇𝐹 ∙ 𝐹𝐶 ∙ 𝑇𝑅 ∙ 𝑀𝐹

Equação 8: Índice de prioridade calculado pelo modelo empírico de Tavakoli

49

Onde:



TF = Fator de tráfego, que varia de 10 a 100 conforme volume diário médio de

trafego, seguindo os seguintes intervalos:

Tabela 6: TF em função do VDM

Fonte: adaptado de Tavakoli, 1992

FC = Fator de classe, que corresponde à:

Tabela 7: FC em função do tipo de via


TR = Tipo de tráfego, que é igual a 1,1 para os trechos que servem de itinerário para

ônibus ou onde existam prédios institucionais que atraem elevados fluxos de tráfego

(escolas, hospitais, centros comerciais, etc.), e 1,0 para os demais casos

MF = Fator de manutenção que obedece a equação abaixo:

𝑀𝐹 =1 + í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑡𝑒𝑛çã𝑜

10

Equação 9: fator de manutenção calculado pelo modelo empírico de Tavakoli

Onde o índice de manutenção varia de 0 a 5, sendo valor mínimo para pouco ou

nenhum investimento e máximo para custo elevado de manutenção, seguindo a

VDM TF

0 - 99 10

100 - 499 20

500 - 999 30

1000 - 1999 40

2000 - 4999 50

>5000 100

FC tipo de via

1 vias locais

1,1 vias coletoras

1,2 vias arteriais

50

seguinte relação, de acordo com a estratégia de manutenção/reabilitação adotada,

conforme tabela 8.

Tabela 8: Índice de manutenção em função da estratégia


As estratégias de manutenção/reabilitação são escolhidas de acordo com o ICP e

IR, conforme apresentadas nas tabelas 9 e 10:

Tabela 9: Codificação das estratégias


Estratégia Índice de manutenção

1A 0

A 1

B 2

C 3

D 4

E 5

Estratégia

1A Não fazer nada

A Manutenção de rotina

B Manutenção preventiva

C Ação emergencial

D Reabilitação

E Reconstrução

51

Tabela 10: Estratégias recomendadas em função do ICP


A escala dos resultados de IP obtidos representa uma maior prioridade de intervenção

para os trechos de maior valor de IP calculado.

2.5.2.2. Modelo de priorização baseado no HDM-III

O HDM é um modelo que simula condições físicas e econômicas das rodovias durante

o período de análise, para uma série de alternativas e cenários especificados pelos

usuários, esse modelo tem por objetivo fazer estimativas de custo e avaliações

econômicas de diferentes opções de construção e manutenção, incluindo diferentes

alternativas temporais.

Devido as características do modelo HDM, a priorização baseada no mesmo, tem

como fundamento o conceito de análise de custo-benefício para o ciclo de vida do

pavimento, onde os benefícios são quantificados com base nos custos de viagem,

principalmente no custo operacional dos veículos, tempo de viagem reduzido, menor

número de acidentes e melhoras nos efeitos ambientais.

Como produto final, temos uma priorização que visa o planejamento a longo prazo e

a divisão uniforme dos recursos destinados às atividades de M&R em cada ano,

atribuindo um Índice de Prioridade (IP) para cada subtrecho homogêneo.

ICP Considerações Opções

100 - 96 Nenhum defeito 1A

95 - 76 Nada A

Valor normal/pequenos defeitos na superficie A

Preponderância de defeitos superficiais B


Defeitos uniformemente distribuidos C

Preponderância de defeitos estruturais ou muita irregularidade (PSI < 2.0) D

Realativamente suave (PSI > 2.5) C

Irregular (PSI < 2.5) D

Suave a irregular (PSI > 2.0) D

Muito irregular (PSI < 2.0) E

25 - 0 Nada E

75 - 61

60 - 51

50 - 41

40 - 26

52

2.5.2.3. Modelo de priorização do DNER

Esse modelo foi desenvolvido pelo extinto DNER – Departamento Nacional de

Estradas de Rodagem, que é o atual DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura

em Transportes, o modelo apresenta um índice de prioridades (IP), que relaciona o

índice de estado da superfície (IES) e o custo operacional dos veículos (IC).

Esses índices foram calculados pelo DNER de forma teórica, baseados em dados

estatísticos e modelos de previsões e são encontrados em função do Índice de

Gravidade Global (IGG), do Valor de Serventia Atual (VSA), do Quociente de

Irregularidade (IR) e do Volume Médio Diário de Tráfego (VDM), como podemos

observar nas tabelas 11 e 12:

Tabela 11: Índice de estado da superfície (IES)

Fonte: DNER (1993)

Tabela 12: Índice de custo operacional (IC)

Fonte: DNER (1993)

53

O Índice de Priorização (IP), determinado em função do IES e IC, é calculado através

da seguinte equação:

𝐼𝑃 =𝑝1 ∙ 𝐼𝐶 + 𝑝2 ∙ 𝐼𝐸𝑆

𝑝1 + 𝑝2

Equação 10: índice de prioridade calculado pelo modelo de priorização do DNER

Onde:

IP = índice de priorização;

IC = índice de custo operacional;

IES = índice de estado da superfície;

p1 e p2 = pesos de ponderação para atribuir maior importância a um índice em

relação ao outro

2.5.2.4. Escolha do método de priorização a ser utilizado no software e no

estudo de caso

Apresentados os principais modelos utilizados no Brasil e no mundo, faz-se

necessário a escolha de um dos modelos a ser empregado no desenvolvimento do

software e no estudo de caso.

Em função, do público alvo do projeto, que visa atender cidades de pequeno e médio

porte, e que essas cidades, têm por característica em comum, na grande maioria das

vezes, uma ausência de informações a respeito dos pavimentos, inexistência do

histórico do mesmo, falta de um plano de investimentos e um banco de dados a

respeitos dos custos de manutenção, baixos investimentos no SGP, que impossibilita

a aquisição de equipamentos de maior valor, assim não sendo possível o cálculo de

determinados parâmetros, a escolha pelo método tende para o que utiliza menos

recursos na análise dos pavimentos.

Sendo assim, o método de priorização a ser utilizado, no desenvolvimento do

software, é o modelo proposto por Tavakoli, que é um método amplamente utilizado,

sendo um modelo simplificado, que não necessita de altos investimentos, mas apesar

disso apresenta resultados muito semelhantes aos métodos mais sofisticados,

utilizados em alguns dos melhores softwares, segundo análises de comparação entre

54

o método e a priorização do software HDM-4 por BECKER (2008), além do fato do

modelo se adequar bem as características dos pavimentos brasileiros e ser de fácil

adaptação, caso necessário.

Como o modelo sugerido por Tavakoli foi desenvolvido em 1992, e atualmente o

volume diário médio de tráfego é muito superior ao que existia naquela época, a

relação entre o fator de tráfego e o VDM está defasada, já que hoje em dia facilmente

encontramos malhas viárias em que a maioria das vias possui um VDM superior a

5000 veículos/dia, o que faz com que o fator de tráfego seja igual para todas elas, e

acabaria não influenciando na priorização. Segundo o manual de estudos de tráfego

do DNIT (2006), a taxa de crescimento do tráfego, no período 2001-2010 foi de 26%

e 30% para ônibus e veículos de carga respectivamente, e será de 20% e 25% para

o período de 2010-2020. Seguindo essa taxa de crescimento, é sugerida uma nova

relação entre os valores do fator de tráfego e VDM, mantendo os valores dos fatores

de tráfego e aumentando os valores do VDM correspondentes em 60%.

2.5.3. Softwares existentes sobre SGP

2.5.3.1. SGP desenvolvido na Finlândia

O SGP desenvolvido pela Administração Rodoviária e Hidroviária da Finlândia

(Roadway and Waterway Administration, RWA), combina um modelo de otimização

baseado no Processo de Markov que direciona as questões de reabilitação dos

pavimentos e alocação de fundos em nível de rede a um modelo que analisa a

prioridade e a programação dos projetos individuais (THOMPSON et al., 1987).

Como a gerência em nível de rede e em nível de projeto, neste caso, estão inclusos

em um mesmo menu dentro da base do programa, é possível realizar uma troca de

informações entre a gerência destes dois níveis, sendo isto considerado uma

vantagem deste tipo de SGP.

Para o nível de rede, são elaboradas normas para organizar a seleção e programação

de grupos de projetos. Como o programa é baseado no Processo de Markov, ele

analisa os gastos resultantes das possíveis estratégias alternativas para cada grupo

de pavimentos, recomendando a que tiver o melhor custo/benefício, ou seja, que

55

possa minimizar os custos visando em longo prazo. Estes custos são considerados

os custos totais, somando os custos de manutenção, construção e operação dos

veículos.

Este programa consiste de quatro módulos básicos (SHOJI, 2000):

– Um modelo probabilístico que descreve a deterioração do pavimento;

– Um modelo do custo operacional dos veículos;

– Um modelo de custo de construção para cada atividade de reabilitação;

– Análise das limitações possíveis em relação ao orçamento.

Deixando a parte econômica toda sob responsabilidade da gerência em nível de rede,

a gerência em nível de projeto considera que apenas o conjunto de variáveis não-

econômicas, que são consideradas nas decisões da programação de alocação dos

recursos, são relevantes.

Vale ressaltar que a análise em nível de projeto é desempenhada em nível distrital,

portanto a rede nacional é dividida em arquivos separados para cada distrito. Essa

parte do sistema fornece fácil acesso à base de dados de projetos e base de dados

de operações que podem ser utilizados para analisar determinados projetos e suas

relações com os demais (SHOJI, 2000).

2.5.3.2. Sistema PMS – III: SGP desenvolvido em Ohio

O sistema PMS (Pavement Management System – 3th version) trata de um SGP para

aplicação em nível de rede, sendo desenvolvido e implementado pelo Departamento

de Transportes de Ohio (Ohio Department of Transportation, ODOT), que determina

as estratégias de M&R e o orçamento anual necessário a cada seção durante um

período de 6 anos (MAJIDZADEH et al., 1990). Basicamente, levando em

consideração apenas a situação atual e um modelo de previsão determinístico, este

SGP consegue prever a futura condição da rede, além de suas necessidades e

orçamentos.

Dois critérios são adotados para selecionar a estratégia de M&R (SHOJI, 2000):

– A maximização dos benefícios produzidos pelos pavimentos a partir de um

determinado investimento anual; ou

56

– A minimização dos custos para manter a condição da rede acima de um determinado

nível mínimo.

Além disso, o programa é constituído pelos seguintes módulos (SHOJI, 2000):

– Condição do pavimento: caracteriza os defeitos do pavimento, a qualidade de

rolamento e a segurança do usuário;

– Estratégia de reparo: seleção considerando-se informações sobre a via e os defeitos

existentes (tipo, severidade e extensão), o tipo do pavimento e a classe funcional;

– Custo: determinado conforme a estratégia selecionada;

– Previsão do desempenho: inclui modelos de previsão da deterioração do pavimento

com o tempo, sendo utilizadas equações em função do volume de tráfego, estrutura

do pavimento e características do solo;

– Otimização: identifica a estratégia e o orçamento ótimos a serem alocados; –

Geração de relatórios.

2.5.3.3. Sistema NOS: SGP desenvolvido no Arizona

Inicialmente denominado de NOS (Network Optimization System), ele é um sistema

de otimização em nível de rede que tem sido utilizado pelo ADOT (Arizona Department

of Transportation) desde 1980, e foi implementado e denominado AZNOS em 1993.

É uma ferramenta que auxilia a realização de um planejamento financeiro efetivo para

programas de preservação de pavimentos através do uso de uma pequena

quantidade de informações, considerando dados apenas sobre a irregularidade

longitudinal e as trincas (WANG et al., 1992).

O modelo original de NOS recomendava uma estratégia ótima de reabilitação a longo

prazo (estacionário) e outra estratégia ótima de reabilitação a curto prazo (antes de

atingir o estado estável) para pavimentos em qualquer condição (SHOJI, 2000). Um

modelo de programação linear era utilizado para minimizar o custo total de gerência,

justamente para manter a rede acima dos padrões mínimos, enquanto que as

probabilidades de transição das condições dos pavimentos eram definidas pelo

Processo de Markov.

Então, em 1992 o programa NOS foi revisado, assim originando o programa AZNOS.

Levando em conta os dados dos últimos 13 anos existentes, novas matrizes de

57

probabilidades de transição foram geradas. Além disso, foi necessário adicionar novas

ressalvas em relação às irregularidades longitudinais e às trincas.

Um processo mais rigoroso para selecionar as estratégias de M&R foi adotado, pois

durante o desenvolvimento do antigo NOS foi percebido que mesmo para

intervenções de menor grau era necessário muito tempo para selecionar as

estratégias mais adequadas (SHOJI, 2000). Os seguintes critérios passaram a ser

obedecidos:

– A manutenção de rotina é praticável para todos os estados de condição;

– Todas as estratégias são praticáveis para os melhores estados de condição;

– Mais que uma ação deve ser praticável em cada estado de condição.

2.5.3.4. Sistema HDM: Versão HDM-4

Este sistema já foi apresentado anteriormente neste trabalho, principalmente por

conta do seu histórico e sua relação atualmente com o Brasil. O HDM é o software

mais conhecido e mais importante para análise no âmbito da rede, e hoje está na

versão HDM-4. Este programa é avançado e tornou-se uma meta que a maioria dos

órgãos rodoviários mais evoluídos busca gradativamente atingir, conforme os seus

recursos técnicos e as suas disponibilidades financeiras.

Segundo a definição do DNIT, o programa HDM-4 foi idealizado para a análise

econômica de rede rodoviária para investimentos com restrição orçamentária,

buscando atingir a maior extensão possível, visando o maior retorno através do Valor

Presente Líquido dos diversos cenários estudados, dentro de um horizonte de projeto

(por exemplo, 20 anos), podendo analisar diversas alternativas de intervenção para

cada célula, indicando a época para a realização dos investimentos, tendo como

objetivo final a melhor condição da rede no final do horizonte de projeto.

O HDM-4 necessita de alguns dados de entrada para que possa avaliar e selecionar

a melhor estratégia, estando dentre estes dados: as condições atuais dos pavimentos

das rodovias (extensões, estrutura, volume de tráfego, defeitos, irregularidade,

deflectometria, geometria – largura de pista, largura de acostamentos, declividades

médias, índice de curvatura etc. – condições climáticas, de topografia, idade do

pavimento, idade da última restauração, dentre outros); dados do perfil do fluxo de

tráfego que passa pelo local (tipo de veículos, peso, custos de aquisição e de

58

manutenção, custo do combustível); as políticas de intervenção (tipo de manutenção

ou restauração e custo) e os cenários de investimento.

Segundo DNIT (2007), na operação do HDM são utilizados alguns conceitos

financeiros, entre eles:

– Taxa de Desconto: É a taxa de oportunidade de capital do setor público, isto é, a

taxa de retorno do investimento marginal. A taxa de desconto a ser usada para os

estudos de viabilidade do HDM será definida pela autoridade de planejamento

responsável pelo projeto e, normalmente, é utilizada para calcular o valor presente

líquido (VPL) dos custos e benefícios.

– Valor Presente Líquido (VPL): É o valor presente de pagamentos futuros,

descontados a uma taxa de juros adequada, menos os custos de investimento

– Custo Econômico: Representa os custos reais, sem taxas, impostos e leis sociais.

– Custo Financeiro: Representa os custos realmente desembolsados, incluindo as

taxas, impostos e leis sociais.

– Taxa Interna de Retorno (TIR): É a taxa de juros que zera o VPL.

Após isso, o sistema avalia os dados e fornece resultados traduzidos nos tipos de

intervenção para cada segmento, custo e época, dentro de um cenário de

investimentos. A figura 16 ilustra a interação entre o SGP e o software HDM-4.

Figura 16: Interação entre SGP e o HDM-4

Fonte: adaptada de DNIT, 2012

Vale ressaltar que este programa é de uso obrigatório para obtenção de investimentos

do Banco Mundial.

59

3. Manutenção e Reabilitação de Pavimentos

Segundo Fernandes Jr. et al. (1999), as atividades de manutenção e reabilitação têm

como propósito corrigir os defeitos dos pavimentos, a fim de proteger os investimentos

e proporcionar aos usuários uma superfície de rolamento confortável, segura e

econômica. A importância da execução dessas atividades no período correto pode ser

observada na figura 17, que retrata como atrasos nas atividades de manutenção e

reabilitação quase sempre resultam em gastos adicionais, pois as estruturas dos

pavimentos sofrem deterioração acelerada à medida que ocorrem os adiamentos das

intervenções.

Figura 17: Inter-relação entre desempenho dos pavimentos, estratégia de manutenção e reabilitação,

data da intervenção e custos

Fonte: FHWA, 1989

A manutenção dos pavimentos, feita de forma adequada e oportuna, tem por objetivo

manter os padrões dos mesmos, favorecendo um ciclo de vida útil mais longo e

oferecendo melhores condições aos usuários. Nesse sentido, a manutenção aumenta

a serventia do pavimento, evita a sua deterioração precoce, preservando a estimativa

de vida útil do pavimento e impedindo, quando feita em período adequado, a evolução

dos defeitos a níveis mais severos.

Já a etapa de reabilitação é aplicada àqueles pavimentos que por um longo período

foram gerenciados de forma negligente, sem que tenha sido feito atividades de

manutenção, seja essas de caráter preventivo ou corretivo, ou que tenham sido feitas

60

de forma inadequada ou insuficiente, apresentando assim consequências mais graves

e que necessitam um serviço de restauração, prolongando a vida útil do pavimento e

proporcionando novamente ao mesmo uma condição favorável.

Dentro das atividades de manutenção, é possível separa-las em manutenção corretiva

e manutenção preventiva, sendo:

- Manutenção corretiva: é aplicada a vias em boas condições, que apresentem

defeitos em estágio inicial, representando a melhor alternativa para utilização dos

recursos. Compreende serviços de remendos superficiais, selagem de trincas,

reparos localizados a fim de conter o avanço dos defeitos.

- Manutenção preventiva: com objetivo de conter a deterioração do pavimento no

estágio inicial dos defeitos são realizados serviços de rejuvenescimento da capa

asfáltica e recapeamento delgado.

Nas atividades de reabilitação, de forma semelhante é desejável separa-las em

reforço e reconstrução, sendo:

- Reforço: atividade de reabilitação do pavimento muito cara, porém essencial, pois

seu grau de deterioração compromete o desempenho estrutural do pavimento.

Requer execução de atividades de manutenção corretiva e preventiva, reforço

estrutural e reciclagem.

- Reconstrução: consiste na remoção completa do pavimento e substituição por

outro. Devem ser revistas características de projeto como geometria, drenagem,

capacidade de tráfego e dimensionamento do pavimento para não comprometer o

desempenho do novo pavimento.

Sendo o tipo de intervenção necessária em cada seção do pavimento determinado

através das condições do pavimento, dos seus defeitos, do quociente de

irregularidade (QI) da superfície do pavimento e do volume diário médio de tráfego

(VDM).

3.1. Causas e recomendações das M&R por defeito

Como mencionado anteriormente, no tópico 2.5.1.5, que diz respeito ao levantamento

dos defeitos nos pavimentos, será utilizado para tal fim o manual do SHRP, que além

61

de capacitar para a detecção de defeitos, traz as prováveis causas dos mesmos e

sugere as melhores atividades de manutenção e reabilitação para cada tipo de defeito.

Em seguida é apresentado um resumo das causas dos defeitos considerados no

SHRP e as principais atividades de manutenção e reabilitação sugeridos no mesmo.

1) Trincas por fadiga

- Causas dos defeitos:

Problemas estruturais (espessuras inadequadas);

Enfraquecimento estrutural durante o período de chuvas

- Atividades de M&R:

Manutenção: remendos (reparo permanente, no caso de problemas

localizados) ou tratamento superficial e lama asfáltica (reparos temporários)

Reabilitação: recapeamento (reforço estrutural, no caso de áreas extensas)

Reconstrução: novos materiais ou reciclados

Observações: geralmente associadas à saturação do subleito, sub-base ou

base, as trincas por fadiga podem exigir a remoção do material saturado e a

instalação de drenagem

2) Trincas em blocos


Contração de origem térmica (revestimento formado por misturas asfálticas

com agregados finos e alto teor de asfalto com baixa penetração) ou de

variação do teor de umidade (camadas inferiores), ou ainda em razão do

envelhecimento (perda de elasticidade do revestimento causada por oxidação

em virtude do tempo de mistura muito longo, temperatura de mistura elevada

ou período de armazenamento muito longo);

Contração de bases tratadas com cimento ou com utilização de solos tropicais


Manutenção: aplicação de selante (emulsão asfáltica seguida por tratamento

superficial, lama asfáltica ou recapeamento delgado)

Reabilitação: reciclagem ou recapeamento (nos estágios avançados)

62

3) Trincas nos bordos


Compactação deficiente

Drenagem deficiente


Selagem para evitar entrada e água e consequente enfraquecimento

estrutural

4) Trincas longitudinais


Má execução de juntas longitudinais de separação entre duas faixas de

tráfego (menor densidade e menor resistência à tração)

Contração do revestimento


Manutenção: trincas com abertura menor que 3 mm não precisam ser

preenchidas; trincas com aberturas entre 3 e 20 mm devem ser limpas e

receber aplicação de selante (asfalto modificado com borracha ou

elastômeros) e lançamento de areia sobre o selante

Reabilitação: trincas com abertura maior que 20 mm devem ser reparadas

com remendo ou, no caso de estar previsto um recapeamento, devem ser

preenchidas com concreto asfáltica de granulometria fina

5) Trincas por reflexão


Movimentação de placas rígidas subjacentes (pavimento rígido, bases

tratadas com cimento ou cal, bases de solos arenosos finos lateríticos)


Manutenção: remendos e tratamento superficial ou lama asfáltica (reparos

temporários)

63

Reabilitação: recapeamento (reforço estrutural: têm sido utilizadas

geomembranas entre o pavimento antigo e o reforço para absorção do

movimento horizontal das camadas inferiores; outra técnica consiste na

reciclagem das porções mais superficiais do pavimento antigo, de modo a

eliminar o padrão das trincas e, dessa forma, ao menos retardar o

aparecimento das trincas por reflexão)

Observações: trincas com aberturas menores que 3 mm não precisam ser

preenchidas; trincas com aberturas entre 3 e 20 mm devem ser limpas e

receber aplicação de selante (asfalto modificado com borracha ou

elastômeros) e lançamento de areia seca sobre o selante; trincas com

abertura maior que 20 mm devem ser reparadas com remendo ou, no caso

de estar previsto um recapeamento, devem ser preenchidas com concreto

asfáltico de granulometria fina

6) Trincas transversais


Contração térmica do revestimento e hidráulica das outras camadas


Selante para evitar entrada de água e consequente enfraquecimento

estrutural

7) Remendos

-Atividades de M&R:

Observações: o simples preenchimento de panelas é chamado de “tapa-

buraco”

8) Panelas


Falha estrutural (revestimento com pequena espessura ou baixa capacidade

de suporte das camadas inferiores);

Segregação da mistura (falta de ligante asfáltico em pontos localizados);

64

Problema construtivo (drenagem inadequada).


Manutenção: remendos (reparo permanente);

Reabilitação: recapeamento (reforço estrutural) após a execução dos

remendos;

Observações: as atividades de M&R devem, sempre, ser precedidas de

instalação de drenagem.

9) Deformação permanente


Dimensionamento inadequado (espessuras insuficientes);

Dosagem da mistura (falta de estabilidade, que resulta em deformação

plástica em razão de elevado teor de ligante, excesso de material de

preenchimento e uso de agregados arredondados);

Compactação inadequada e posterior consolidação pelas cargas de tráfego;

Cisalhamento (fluência plástica) causada por enfraquecimento em razão de

infiltração de água.


Reabilitação: reciclagem, recapeamento delgado (nas fases iniciais,

precedido pelo preenchimento das depressões com concreto asfáltico) ou

recapeamento espesso (reforço estrutural);


10) Corrugação


Falha estrutural;

Dosagem da mistura (falta de estabilidade, em razão de excesso de asfalto,

ligante asfáltico pouco viscoso, excesso de agregados finos, agregados

arredondados);

Problema construtivo (fraca ligação entre base e revestimento).

65


Manutenção: remendos;

Reabilitação: reciclagem (fresagem dos revestimentos com espessura

superior a 5 cm, seguida de aplicação de capa selante ou concreto asfáltico);

recapeamento delgado (sobre superfície regularizada: escarificação e mistura

com material da base e compactação antes do lançamento da nova camada

de revestimento) ou recapeamento espesso (reforço estrutural);


11) Exsudação


Excesso de ligante betuminoso;

Baixo índice de vazios da mistura asfáltica;

Compactação pelo tráfego (má dosagem).


Manutenção: tratamento superficial (reparo temporário) ou aplicação de areia

quente, que deve ser imediatamente compactada e varrida após o

resfriamento;

Reabilitação: reciclagem

12) Agregados polidos


Ação abrasiva do tráfego, que elimina as asperezas e angularidades das

partículas;

Seleção dos materiais (agregados com pequena resistividade à abrasão,

como por exemplo, agregados de rochas calcárias)

- Atividades de M&R;

Manutenção: tratamento superficial ou lama asfáltica;

Reabilitação: reciclagem ou recapeamento delgado;


66

13) Desgaste


Dosagem da mistura (falta de ligante);

Problema construtivo (superaquecimento da mistura; falta de compactação,

que resulta em envelhecimento precoce; agregados sujos, úmidos ou com

pequena resistência à abrasão; segregação: com a ausência de agregados

miúdos, há apenas poucos pontos de ligação entre partículas da matriz de

agregados graúdos, facilitando a oxidação);

Perda de adesividade ligante-agregados por ação de produtos químicos, água

ou abrasão;

Abertura ao tráfego antes de o ligante aderir ao agregado;

Execução sob condições meteorológicas desfavoráveis .


Manutenção: capa selante (reparo temporário), tratamento superficial ou lama

asfáltica;

Reabilitação: reciclagem ou recapeamento delgado.

14) Desnível entre pista e acostamento

- Causas dos defeitos

Erosão do acostamento;

Consolidação do acostamento.


Recomposição do acostamento.

15) Bombeamento:


Existência de água nos vazios do revestimento;

Pressão exercida pelas cargas do tráfego.


Drenagem.

67

Em seguida será apresentado um pequeno detalhamento das principais atividades de

manutenção e reabilitação, segundo ODA (2016):

3.1.1. Detalhamento das principais atividades de manutenção

– Remendos

Os remendos constituem o método de reparo mais utilizado na manutenção de

rodovias e ruas porque todos os pavimentos, ocasionalmente, vão apresentar

buracos, resultado da ação combinada de umidade e tráfego ou em virtude da abertura

de trincheiras para construção e execução de reparos das redes de água, gás, esgoto,

telefone, energia elétrica etc. Os buracos ou panelas devem ser imediatamente

reparados, pois comprometem a segurança e o conforto e aumentam os custos

operacionais. Além disso, permitem a entrada de água, que enfraquece a estrutura e

acelera a deterioração. Em qualquer operação de remendo dos buracos, os dois

elementos principais são a seleção de materiais e os procedimentos de reparo.

Quanto ao tipo de material, podem ser usadas misturas usinadas a quente (concreto

asfáltico), no caso de reparos permanentes, ou pré-misturados a frio (PMF), no caso

de reparos emergenciais, executados sob condições climáticas desfavoráveis.

O procedimento recomendado para a execução de remendo permanente consiste em:

remoção de água e sujeira e instalação de drenagem, se a presença de água for

a causa do defeito;

corte da área retangular a ser remendada, 20 a 30 cm além das extremidades do

buraco e até atingir uma profundidade com material consistente;

aplicação de imprimadura de ligação nas faces verticais da escavação;

aplicação de imprimadura impermeabilizante no fundo, caso o material seja

granular;

lançamento da mistura asfáltica (para evitar segregação, deve-se lançar a

mistura asfáltica contra as paredes verticais dos cortes e esparramar da

extremidade para o centro);

compactação com equipamento adequado, menor do que a área do remendo

(rolo compactador pequeno ou placa vibratória). Quando a profundidade for

68

superior a 15 cm, a compactação deve ser realizada em camadas, devendo

resultar numa superfície perfeitamente nivelada com o pavimento adjacente.

O custo dos remendos normalmente é associado apenas ao custo dos materiais,

embora o custo total dependa de outros fatores (mão-de-obra e equipamentos).

Devem ser considerados, também, os atrasos associados à interrupção do tráfego

para a execução de remendo e o custo de operação dos veículos (função da condição

do pavimento). Alternativas com maior custo de construção, mas que proporcionam

uma aplicação mais rápida e maior durabilidade, podem ser vantajosas a médio e

longo prazo em razão da diminuição do custo de mão-de-obra e equipamentos,

redução da necessidade de novos remendos num mesmo local e manutenção do

pavimento em boas condições por um período de tempo maior.

Um trabalho desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos

em 1981, comentado por EVANS et al. (1993), chegou à conclusão de que os

procedimentos para execução de remendos permanentes apresentam um custo da

ordem de três vezes menor que o custo do simples “tapa-buraco”. Portanto, para a

execução dos remendos, a principal atividade realizada pelos organismos rodoviários

e prefeituras municipais consiste na adoção de procedimentos de reparos

permanentes ou, eventualmente, no lançamento de mistura asfáltica sobre uma

superfície limpa e seca, seguido de compactação pelo próprio caminhão que

transporta o material.

A prática do simples lançamento de mistura asfáltica, sem cuidados prévios (limpeza

e drenagem) ou posteriores (compactação), não deveria constar do elenco de

atividades de manutenção e reabilitação de pavimentos.

- Capas selantes

São atividades que consistem na aplicação apenas de ligante asfáltico ou de ligante

com agregados, continuamente sobre a superfície do pavimento, com a finalidade de

rejuvenescer o revestimento asfáltico, restabelecer o coeficiente de atrito pneu-

pavimento, selar trincas com pequena abertura, impedir a entrada de água na

estrutura do pavimento e retardar o desgaste causado por intemperismo.

Os tipos mais comuns de capas selantes são:

69

Selo Asfáltico Impermeabilizante (“Fog Seal”): leve aplicação de emulsão

asfáltica de cura lenta, diluída em água e sem agregado mineral, usada para

rejuvenescer revestimentos asfálticos oxidados (coloração cinza claro no lugar

da coloração preta ou cinza escuro, exceto quando são utilizados agregados de

rochas basálticas) e para selar trincas com pequena abertura (severidade baixa)

e vazios superficiais. Normalmente, aplica-se uma taxa de 0,45 a 0,70 l/m2 de

material diluído (50% de água). Essa alternativa é viável para vias que podem ser

fechadas ao tráfego durante o período necessário para a ruptura da emulsão e

desenvolvimento de atrito suficiente entre pneu e pavimento (4 a 6 horas).

Apresenta baixo custo e é capaz de retardar a necessidade de tratamento

superficial em um ou dois anos;

Tratamentos Superficiais (“Chip Seals”): camadas formadas por aplicações de

ligante e agregados, em que a dimensão máxima do agregado de cada camada

sucessiva é, geralmente, a metade da dimensão máxima do agregado da camada

subjacente. A espessura total é, aproximadamente, o diâmetro máximo das

partículas da primeira camada. Normalmente, aplica-se o ligante (cimento

asfáltico ou emulsões, pois os asfaltos diluídos, muito usados no passado, têm

sido pouco utilizados em razão de preocupações ambientais) e, em seguida,

lança-se o agregado, que deve ser compactado imediatamente. Um tratamento

superficial múltiplo contribui para a resistência do pavimento (impermeabiliza e

resiste à abrasão superficial causada pelo tráfego). Entretanto, não se considera

esse acréscimo em termos de aumento do número estrutural;

Lama Selante de Emulsão Asfáltica ou Lama Asfáltica (“Slurry Seal”): mistura

homogênea de emulsão asfáltica de ruptura lenta, agregados miúdos bem

graduados (passando totalmente na peneira de 4,75 mm e com 5 a 15%

passando na peneira de 0,075 mm) e material de preenchimento mineral (“fíler”,

de preferência cimento Portland ou cal, passando 100% na peneira de 2,0 mm e

de 65 a 100% na peneira de 0,075 mm), com adição de água para produzir a

consistência fluida (de lama). A mistura é feita, geralmente, em equipamentos

especiais (caminhão com silos para os materiais e um misturador), que aplicam

um material com espessura entre 1,5 e 3,0 mm (existem três graduações de lama

asfáltica, utilizadas para diferentes propósitos: preenchimento de trincas,

70

selagem de revestimento com textura média e duas aplicações sobre

revestimento muito áspero).

Atividades de reabilitação:

- Fresagem

Com o desenvolvimento de equipamentos durante a década de 1980, nos Estados

Unidos e países da Europa, a fresagem já é a principal forma de remoção do

revestimento antigo, tanto para reciclagem como para acerto da superfície a ser

recapeada;

- Reciclagem

Técnica utilizada para renovar e rejuvenescer misturas asfálticas envelhecidas. Serve,

também, para corrigir outros defeitos, como pequenas corrugações, agregados

polidos e exsudação. Não é efetiva para corrigir defeitos como trincas por fadiga ou

panelas. O revestimento asfáltico é escarificado, aquecido no local, misturado,

lançado e compactado. Normalmente, são adicionados agentes recicladores ou

ligantes, que têm por função garantir as propriedades da nova mistura. Se forem

adicionados agregados para ajuste da curva granulométrica e cimento asfáltico novo

à mistura, esta poderá ser utilizada como revestimento. Caso contrário, a camada

asfáltica resultante será apenas uma camada de ligação (“binder”). O aquecimento e

a escarificação do revestimento existente inibem a reflexão de trincas e proporcionam

forte ligação entre o pavimento antigo e o recapeamento;

- Recapeamento Estrutural:

Construção de uma ou mais camadas asfálticas sobre o pavimento existente,

incluindo, geralmente, uma camada para corrigir o nivelamento do pavimento antigo,

seguida de camada (ou camadas) com espessura uniforme;

- Reconstrução:

71

Necessária quando o pavimento não é reabilitado a tempo e começa a deteriorar-se

rapidamente. Muito frequentemente a causa dos defeitos é a drenagem inadequada,

com a reconstrução representando a única opção para a melhoria do sistema de

drenagem. No passado, a reconstrução consistia apenas na utilização de novos

materiais, mas, recentemente, tem sido muito utilizada a reciclagem. Neste caso, a

reciclagem (tanto a quente, para volume de tráfego pesado, como a frio, para volume

de tráfego leve) consiste na utilização da mistura antiga (ligante e agregados)

combinada com ligantes novos e agentes recicladores para produzir uma base

asfáltica, que deve ser revestida por concreto asfáltico ou tratamento superficial duplo.

3.2. Árvores de decisão

Na tomada de decisões em relação à quais atividades de manutenção, reabilitação e

reconstrução serão efetuadas existem uma série de métodos de avaliação para

estabelecimento de estratégias, dos quais alguns deles são (ODA, 2016):

Método da Matriz – que correlaciona um defeito específico com uma estratégia

apropriada de MR&R;

Árvore de Decisão – são estudadas variáveis importantes para auxiliar na seleção

de estratégias MR&R;

Método do Custo do Ciclo de Vida – que seleciona estratégias de MR&R baseado

nos custos do ciclo de vida de uma combinação de estratégia requerida em um

período de análise (construção, manutenção, reabilitação etc);

Método de Otimização – que relaciona a maximização dos benefícios aos

usuários, a maximização do padrão de desempenho da rede e a minimização dos

custos presentes totais.

Tendo em vista, que o método da matriz não leva em consideração, fatores

importantes como nível de severidade e extensão dos defeitos e volume de tráfego, e

os métodos do custo do ciclo de vida e método de otimização, modelos mais

sofisticados que necessitam de uma gama maior de informações e maiores

investimentos, será adotado neste trabalho para a escolha das atividades de

manutenção e reabilitação a árvore de decisões, que se adequa muito bem as

características do SGP que está sendo proposto.

72

Tendo em vista esse ponto negativo, FERNANDES JR. e PANTIGOSO (1998)

propõem uma “árvore de decisão” para a seleção de atividades de manutenção e

reabilitação de pavimentos, que leva em consideração fatores como os tipos de

defeitos (nível de severidade e extensão) e o volume de tráfego (quando este

influencia a ocorrência do defeito), sendo adotadas as seguintes atividades de

manutenção e reabilitação:

Não fazer nada;

Capa selante;

Lama asfáltica;

Tratamento superficial;

Selagem de trincas;

Preenchimento de buracos;

Remendo;

Regularização;

Drenagem;

Reciclagem;

Recapeamento;

Reconstrução;

Recomposição do acostamento;

Aplicação de areia quente.

Os critérios para definição dos níveis de severidade, extensão e tráfego são indicados

na figura 18:

Figura 18: Critérios para classificação dos fatores nas árvores de decisão

Fonte: adaptado de FERNANDES JR. E PANTIGOSO, 1998

1 2 3

Severidade Baixa Média Alta

1 2

Extensão do defeito Pequena Grande

VDM (x1000) 1 - baixo 2 - médio 3 - pesado

Tráfego (VDM) <1 1 - 5 >5

Severidade do defeito

Tráfego (VDM)

Extensão do defeito

73

Abaixo segue a árvore de decisões proposta

- Trincas por fadiga do revestimento:

Figura 19: Árvore de decisões para trincas por fadiga

Fonte: Adaptado de FERNANDES JR. E PANTIGOSO, 1998

- Trincas em blocos

Figura 20: Árvore de decisões para trincas em blocos


74

- Trincas laterais

Figura 21: Árvore de decisões para trincas laterais


- Trincas longitudinais

Figura 22: Árvore de decisões para trincas longitudinais


- Trincas por reflexão

Figura 23: Árvore de decisões para trincas por reflexão


75

- Trincas transversais

Figura 24: Árvore de decisões para trincas transversais


- Remendos

Figura 25: Árvore de decisões para remendos


- Panelas

Figura 26: Árvore de decisões para panelas


76

- Deformações permanente nas trilhas de roda

Figura 27: Árvore de decisões para deformações permanentes nas trilhas de roda


- Corrugação

Figura 28: Árvore de decisões para corrugação


- Exsudação

Figura 29: Árvore de decisões para exsudação


77

- Agregados polidos

Figura 30: Árvore de decisões para agregados polidos


- Desgaste

Figura 31: Árvore de decisões para desgaste


- Desnível entre pista e acostamento

Recomposição do acostamento com material não erodível e boa capacidade de

suporte

- Bombeamento

Drenagem e capa selante, tratamento superficial ou recapeamento

78

Essas árvores de decisões proposta por FERNANDES JR. & PANTIGOSO (1998),

sugerem a melhor atividade para cada defeito de acordo com suas características,

fato este que, na prática, pode ser uma limitação, já que é muito comum a existência

de trechos com mais de um defeito, e que talvez a melhor estratégia não seja a

execução das atividades indicadas pela árvore, mas sim uma atividade de

reabilitação, como recapeamento, ou até mesmo de reconstrução. Nesse sentido o

ASPHALT INSTITUTE (1981), sugere uma estratégia de manutenção e reabilitação

com base no ICP, como podemos observar abaixo:

Figura 32: Estratégia de manutenção e reabilitação mais indicada com base no valor do ICP

Fonte: ASPHALT INSTITUTE, 1989

Essa estratégia foi proposta em 1981, e apesar de ser uma boa base, possui uma

pequena gama de opções, com o desenvolvimento de novas técnicas, surgiram mais

opções de atividades, com base nisso, BECKER (2012), sugere uma estratégia

semelhante, com base no ICP, mas com uma maior variedade de atividades,

distribuídas em uma menor amplitude de intervalo nos valores do ICP, fornecendo

assim, uma estratégia mais precisa.

Tabela 13: Estratégias com base nos valores do ICP


ICP Considerações Opções

100 - 96 Nenhum defeito 1A

95 - 76 Nada A

Valor normal/pequenos defeitos na superficie A



Defeitos uniformemente distribuidos C

Preponderância de defeitos estruturais ou muita irregularidade (PSI < 2.0) D

Realativamente suave (PSI > 2.5) C

Irregular (PSI < 2.5) D

Suave a irregular (PSI > 2.0) D

Muito irregular (PSI < 2.0) E

25 - 0 Nada E

75 - 61

60 - 51

50 - 41

40 - 26

79

Tabela 14: Estratégia e intervenções

Fonte: adaptado de BECKER, 2012

Ressaltando que as intervenções sugeridas podem ser alteradas por outras de acordo

com as características da malha viária em análise, e que as espessuras de fresagem

e das camadas usadas na reconstrução devem ser dimensionadas de acordo com as

solicitações calculadas para o trecho.

4. Desenvolvimento de software

4.1. Características

O software tem por principal objetivo ser uma ferramenta que auxilie na tomada de

decisões do sistema de gerência de pavimentos, mais especificamente nas decisões

que dizem respeito a manutenção e reabilitação dos pavimentos. O foco é atender a

sistemas de gestão de pavimentos de cidades de pequeno à médio porte, e talvez de

forma emergencial e provisória, servir como base de um SGP, para cidades que não

possuem um até então, onde na grande maioria das vezes efetuem a gestão dos seus

pavimentos de forma equivocada, com manutenção sendo realizada sem

fundamentos técnicos, ocasionando um desperdício de recursos, alocando-os em

projetos e atividades que não são ideais ou até mesmo desnecessárias.

Na grande maioria das vezes, salvo raras exceções, essas cidades padecem de

informações a respeito da sua malha viária, muitas vezes inclusive sem nenhum

histórico dos seus pavimentos e até mesmo sem o projeto do pavimento original. Outra

característica comum é o baixo orçamento destinado a gerência dos pavimentos e

pouco investimento na reabilitação dos mesmos, o que impossibilita um bom

levantamento a respeito das informações da atual situação do pavimento,

principalmente no que diz respeito a condição estrutural do pavimento, onde se faz

necessário o uso de máquinas especificas e ensaios, que tem um custo relativamente

Estratégia Intervenções

1A Não fazer nada Nenhuma

A Manutenção de rotina Tapa-buracos

B Manutenção preventiva Tapa-buracos, microrevestimento

C Ação emergencial Remendos grandes, tapa-buracos, afundamento de trilha de roda

D Reabilitação Fresagem da superfície, recobrimento da superfície

E Reconstrução Remoção e substituição da estrutura do pavimento

80

alto, restringindo na maioria das vezes esse levantamento aos defeitos dos

pavimentos, que pode ser realizado sem uso de muitos recursos.

Conhecidas essas restrições, o software foi desenvolvido de modo a atender, da forma

mais correta e precisa possível, com a mínima alocação de recursos na análise dos

pavimentos, e com uma interface simples, de fácil uso e entendimento, possibilitando

assim a introdução de um modelo técnico e sério de gestão de pavimentos a lugares

em que outrora executavam tal atividade de forma amadora, baseados em achismos

e decisões infundadas, restringindo ao usuário a possibilidade de uma viagem

confortável dentro de sua malha viária e fazendo mau uso dos recursos

disponibilizados. Para que isso seja possível serão utilizados, como premissas do

programa, os modelos e métodos que mais se adequam a essa realidade, que talvez

mesmo sendo os mais simplificados, são utilizados amplamente em todo o mundo e

apresentam resultados compatíveis com modelos muito mais sofisticados, mas que

exigiriam grandes recursos para sua utilização, proporcionando assim uma solução

confiável aliada a um baixo investimento.

4.2. Linguagem

O programa será desenvolvido no VBA (Visual Basic for Applications), que é uma

implementação do Visual Basic, da Microsoft, incorporada em todos os programas do

pacote Office (Word, Excel, Power Point etc.), sendo uma linguagem de programação

rica em funcionalidades e extremamente flexível.

Essa linguagem, quando utilizada junto ao Excel, tem recursos para agilizar e

automatizar diversos processos nas planilhas de cálculos, navegação entre as

mesmas, buscas mais detalhadas, permitindo que pastas de trabalho e planilhas

enormes sejam gerenciadas de forma mais racional pelos usuários. Um dos seus

principais usos é para automatizar tarefas repetitivas, como por exemplo, uma análise

dos diversos trechos de uma malha viária com o cálculo dos diversos parâmetros que

são necessários em um sistema de gerência de pavimentos.

Aliado a essa adaptabilidade aos cálculos necessários, outro fator que influenciou na

escolha, é o fato de o Excel ser umas das principais ferramentas do mercado para

armazenamento e organização de informações, servindo em muitos lugares como

81

uma base para bancos de dados, sendo um programa de fácil entendimento e

utilização, além de fácil acesso à empresas e órgãos públicos.

4.3. Mapeamento da árvore de processos e desenvolvimento do algoritmo

O programa terá como primeira entrada de dados, as informações acerca da rede

viária onde se implementará o sistema de gerência de pavimentos, com informações

gerais, como extensão total, número de vias, assim como seus respectivos nomes,

número de faixas de trafego, largura das faixas, extensão, volume médio diário de

trafego e uma nomeação para os sentidos das vias. A rede viária será então dividida

em trechos homogêneos, neste caso sendo feita a divisão por vias.

A partir desses dados iniciais, esses trechos, ou as vias por assim dizer, serão

divididos em subtrechos de extensão a ser definida pelo usuário, com um valor default

de 200 metros. O programa gerará a partir das informações iniciais planilhas para

cada trecho, que serão preenchidas pelo usuário com as informações a respeito das

condições do pavimento, que por restrições financeiras já mencionadas anteriormente

se limitarão a avaliação subjetiva do pavimento, através do Valor de Serventia Atual

(VSA), ao levantamento dos defeitos do pavimento, que usará a metodologia de

levantamento do SHRP, com a escolha por esse método também já explicada

anteriormente, e um esquema de localização dos defeitos.

A partir do preenchimento com as informações referentes à avaliação dos pavimentos,

o programa lerá todos os dados, calculando para cada sub-trecho seu respectivo

índice combinado de defeitos, no qual será utilizado como base para o cálculo o Índice

de Condições do Pavimento (ICP), onde a avaliação para cada defeito será calculada

de acordo com as extensões afetadas por cada nível de severidade registrado, além

do número de ocorrências em determinados defeitos.

Com os Índices de condição dos pavimentos de cada subtrechos já calculados, o

programa passará a etapa de priorização, onde através do modelo empírico de

Tavakoli, com algumas pequenas adaptações necessárias, devido às características

do sistema de gestão de pavimentos proposto, e que serão explicadas mais a frente,

calculará o Índice de Priorização para cada trecho, ao final desta etapa, o programa

82

gera uma tabela dispondo os subtrechos ordenadamente em função da prioridade,

informando seus índices de prioridade e seu índice de condição do pavimento.

Já com os IP e ICP calculados é estabelecida a melhor estratégia de manutenção e

reabilitação, onde o programa obedecerá três premissas, que servirão como uma

árvore de decisões, ou um fluxograma, que serão fundamentais na escolha da melhor

e mais adequada estratégia. Na primeira triagem, os subtrechos serão direcionados

às estratégias de manutenção, reabilitação ou reconstrução, de acordo com o valor

do seu ICP, conforme as recomendações para cada faixa de valor presentes na Figura

32, mencionada acima. Dentro das estratégias de manutenção e reabilitação, será

utilizada a árvore de decisões proposta por FERNANDES JR. e PANTIGOSO, que

indica qual a melhor atividade a ser executada para cada defeito. A última análise a

ser feita é referente a parte financeira, onde será verificado se o somatório dos custos

das atividades de manutenção para cada defeito superam o custo de reabilitação,

caso esse fato seja confirmado, a opção a ser adotada fica sendo a de reabilitação

que trará um nível de serventia maior por um valor menor, lembrando que a

comparação dos custos será feita a partir de cálculos que usaram como base os

custos unitários por serviços, que já estão cadastrados no banco de dados, e que

serão externados de fontes confiáveis, inseridos manualmente pelo usuário ou

provenientes de atividades executadas anteriormente pela gerência de pavimentos.

Como o output gera uma planilha, com os subtrechos ordenados de acordo com a

prioridade de execução das atividades de manutenção e reabilitação, com as

respectivas atividades recomendadas, os custos das atividades para cada trecho, o

custo parcial acumulado para a sequência dos trechos e o custo total.

Figura 33: Fluxograma do funcionamento do software

Fonte: criação própria

Usuário

• Informações da rede viária

• Dados sobre custos das atividades de manutenção e reabilitação

Programa

• Divisão da rede viária em vias e das vias em subtrechos

Usuário

• Informações a respeito das condições do pavimento

Programa

• Cálculo do ICP

• Cálculo do IP

Programa

• Escolha da melhor estratégia de manutenção e reabilitação

Programa

•Relatório final:

subtrechos em ordem

de prioridades

com suas respectivas atividades e custos.

83

4.4. Obtenção de fonte dos preços

Devido à falta de tempo hábil, para o desenvolvimento de um programa pleno, alguns

fatores acabaram sendo preteridos, como foi o caso da criação de um banco de dados

com os preços das atividades de manutenção e reabilitação praticados na região.

Sendo este um projeto para um futuro upgrade do software.

4.5. Criação do banco de dados

A criação e alimentação do banco de dados são realizadas de forma intuitiva pelo

usuário, que ao seguir as instruções de uso, fornece todas as informações

necessárias ao funcionamento do programa. Uma vez inseridas as informações, os

dados ficam armazenados para futuras consultas.

4.6. Desenvolvimento da interface gráfica

De interface fácil e intuitiva, o programa possui apenas 4 botões na tela principal.

Sendo eles, uma para as informações iniciais a respeito da malha viária, o segundo

gera as planilhas de levantamento de defeitos a serem alimentadas, já divididas em

seções, faixas e sentidos da via, com apenas um clique, o terceiro botão faz com que

o programa efetue os cálculos dos ICP e IP, e o ultimo botão nos fornece o relatório

final, com as seções dispostas na ordem de máxima prioridade, com os respectivos

valores de ICP apresentados e com as atividades recomendadas.

Na tela principal também temos algumas linhas de instruções, para orientar o usuário,

garantindo um perfeito funcionamento da ferramenta.

84

Figura 34: Interface do software

Fonte: Software de gerência de pavimentos aplicado a vias urbanas de cidades de pequeno a médio

porte

5. Estudo de Caso

A região escolhida para o estudo de caso, onde será feito uma aplicação real do

software em caráter experimental, é a Cidade Universitária da Universidade Federal

do Rio de Janeiro, que fica localizada na Ilha do fundão, localizada no Rio de Janeiro,

na região sudeste do Brasil.

5.1. Localização

Localizada na margem oeste da baía de Guanabara, a ilha do fundão faz limites com

Ilha do Governador, Galeão, Maré e Caju, e tem acesso pelas principais vias do Rio

de Janeiro, como Avenida Brasil, Linha Vermelha e Linha Amarela.

Figura35: Localização da Ilha do Fundão

Fonte: Google Maps

85

5.2. Características

A ilha que é artificial, e foi criada a partir da aplicação de aterro a um arquipélago de

oito ilhas, possui uma área total correspondente a 5238337,82 metros quadrados e

uma população de 1556 pessoas conforme último levantamento.

Além de abrigar a maior parte das unidades da UFRJ, a ilha também hospeda

importantes empresas que estão instaladas no seu parque tecnológico. Sendo assim

a maior parte das pessoas que ali trafegam são alunos, professores e funcionários

das empresas locais, nos horários de pico de trânsito existe também uma grande

movimentação de veículos que utilizam a ilha para cortar caminho ou evitar

engarrafamentos nos trechos adjacentes das vias expressas. A ilha conta com linhas

internas de ônibus que circulam 24 horas por dia, todos os dias da semana, além das

linhas regulares e da linha de integração com o metrô.

A respeito da malha viária, temos uma extensão de pouco mais de 20 quilômetros,

distribuídos em pouco menos de 40 vias

Figura 35: Desenho esquemático da ilha do fundão

Fonte: Site da UFRJ

5.3. Levantamento de dados

O levantamento dos dados foi realizado, juntamente com a aluna Júlia Furtado

Guerrini, que utilizará dos mesmos em sua tese, assim como em conjuntos com os

alunos da disciplina Sistemas de Transportes III, que fizeram a cargo de atividade

extra. Os dados levantados correspondem a avaliação de defeitos de campos. Os

86

valores de VDM, foram retirados de levantamento feito em trabalho acadêmico da

disciplina Pavimentação B. Como os dados foram levantados por alunos, não

capacitados como profissionais da área e que diferentes seções foram feitas por

diferentes alunos, existe uma discrepância e imprecisão em relação aos dados, mas

como se trata de um estudo de caso para testar o software, não existirá alteração

significativa no resultado final.

5.4. Aplicação do programa

Para teste inicial do programa, será usada a Avenida Horácio de Macedo, que é a

principal via da Cidade Universitária. A via foi dividida em seções, que foram

distribuídas aos alunos para o levantamento de dados, e a localização dessas seções

ao longo da via são mostradas nas figuras 36 a 42, nas figuras 43; 44; e 45 é mostrada

a aplicação do programa. Como o estudo de caso será realizado apenas em uma das

vias da malha viária, e os valores do VDM de todas as seções dessa via são iguais,

acontecerá de o fator de tráfego do modelo de priorização não influenciar no índice de

prioridade, porém em uma aplicação em um maior número de vias, que

ocasionalmente possuirão valores de VDM diferentes esse fator influenciará

normalmente.


87



88



89



90

Figura 43: Tela de cadastramento de vias (Exemplo: Av. Horácio de Macedo)

91

Figura 44: Exemplo de tabela de levantamentos preenchida (Av. Horácio de Macedo, Seção 2 - faixa

1)

Seção: 2 Faixa: 1 Largura: 3,5 VSA: 3 VDM:Inicio +0 +20 +40 +60 +80 +100 +120 +140 +160 +180

Fim +20 +40 +60 +80 +100 +120 +140 +160 +180 +200Baixa 0,25 0,25 0,5 0,007143

Média 1 1 1 0,5 0,05

Alta 0

Baixa 0

Média 1 2 3 1 0,033333

Alta 0

Baixa 0

Média 0

Alta 0

Baixa 4 0,033333

Média 4 5 4 6 5 3 0,45

Alta 0

Baixa 5 0,041667

Média 1 4 2 3 5 4 12 0,516667

Alta 0

Baixa 0

Média 0

Alta 0

Baixa 0

Média 0

Alta 0

Baixa 0,5 0,75 0,010417

Média 1 2 0,05

Alta 0

Baixa 0

Média 0

Alta 0

Baixa 0

Média 1 1 0,019048

Alta 0

Baixa 30 20 30 0,571429

Média 25 40 20 10 10 30 1,928571

Alta 0

Baixa 0

Média 0

Alta 0

Baixa 1 0,5 0,5 1 0,5 0,5 2 0,014286

Média 4 3 4 0,052381

Alta 0

Baixa 0

Média 20 20 20 20 0,380952

Alta 0

Baixa 0

Média 2 1 2 4 0,042857

Alta 3 10 20 15 10 5 0,45

Baixa 0

Média 0

Alta 0

ICP 53,47917

Exsudaçã

o (m²)

Agregado

s polidos

(m²)

Desgaste

(m²)

Bombea

mento

(m)

Trincas

por

reflexão

Trincas

transvers

ais (m)

Remendo

s (m²)

Panelas

(m²)

Deformaç

ão

pemanen

Corrugaç

ão (m²)

Trincas

por

fadiga

Trincas

em

blocos

Trincas

nos

bordos

Trincas

longitudin

ais nas Trincas

longitudin

ais fora

das trilhas Trincas

por

reflexão

92

Figura 45: Relatório final gerado pelo programa, no exemplo foi usado apenas a via Horácio de

Macedo

Via Seção Faixa ICP Estrategia IP Considerações Atividades de M&R

Horácio de Macedo - Sentido1 2 1 53,48 C 0,905 Defeitos uniformemente distribuidos e relativamente suave Remendos grandes; tapa-buracos; açoes direcionadas




Horácio de Macedo - Sentido1 2 3 62,72 B 0,579 Preponderancia de defeitos superficiais Tapa-buracos; microrevestimento; ações direcionadas











Horácio de Macedo - Sentido1 6 1 75,02 A 0,323 Pequenos defeitos na superficie Tapa-buracos; ações direcionadas





























Horácio de Macedo - Sentido1 38 2 95,14 1A 0,127 Nenhum defeito Nenhuma intervenção

















































93

6. Considerações finais e sugestões de trabalhos futuros

O programa se mostrou eficaz em relação a sua proposta, que é de servir como um

sistema de gerência de pavimentos para administradoras de pequenas malhas viárias,

que não possuem tal até então, ou que se utilizam de modelos ultrapassados ou

inadequados.

Devido ao pouco tempo de desenvolvimento e ao seu caráter acadêmico, em que o

desenvolvimento ficou inteiramente por parte do aluno, sem qualquer tipo de

consultoria de desenvolvedores e aporte financeiro, o programa possui certas

limitações, como utilizar como premissas os modelos mais simplificados e não dar ao

usuário a opção de outros modelos para utilização, mas esse fator não impede o bom

funcionamento e a confiabilidade dos resultados emitidos.

Como melhorias futuras para o programa, é necessária, a inclusão de modelos mais

complexos de análise dos pavimentos, assim como a implementação de um módulo

de previsão do desempenho do pavimento ao longo do tempo, que permitiria a

utilização de métodos de priorização mais avançados que levam mais fatores em

consideração. Um módulo onde o usuário poderia realizar um planejamento financeiro

anual ou plurianual também é desejável, pois junto com modelos de desempenho,

permitiria maximizar a priorização das atividades de manutenção e reabilitação,

fazendo melhor uso dos recursos disponíveis com o melhor retorno possível,

possibilitando abranger uma maior área de intervenção ao longo do tempo.

Devido ao tempo reduzido de desenvolvimento, não foi possível a implementação da

parte financeira, que ficará para uma versão futura, assim como uma amplificação da

árvore de decisões, que ficou limitada decisões baseadas nos valores do ICP e do

VSA, sendo o planejado ser baseado tanto nos valores do ICP e do VSA, tanto quanto

na árvore de decisões proposta por FERNANDES JR. E PANTIGOSO (1998), que

leva em consideração o tipo de defeito, sua severidade e o volume de trafego médio

diário.

É pensado também uma integração com mapas digitais georreferenciados, através do

uso de sistemas de informação geográfica (GIS), que é uma tecnologia que vem sendo

cada vez mais difundida, com vários softwares já existentes no mercado, e que será

94

amplamente utilizada em vários campos da engenharia civil, e principalmente na

engenharia de transportes e engenharia urbana, daqui a alguns anos no Brasil, e que

em outros países já vem sendo implementada. Isso possibilitaria o usuário acessar

em tempo real, no mapa, o local dos defeitos, das atividades a serem realizadas, e

outros pontos de interesse, com uma precisão muito boa, e inclusive por aparelhos

móveis como por exemplo um smartphone, assim como caso haja uma melhoria do

software cadastrar os defeitos automaticamente pelo smartphone e o mesmo já os

envia para o banco de dados com a localização exata, captada pelo GPS do aparelho.

95

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Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a vias ...monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10019667.pdf · Software de gerenciamento de pavimentos aplicado a ... reabilitação,