ÍNDICE DE IRREGULARIDADE INTERNACIONAL – IRI

O Índice de Irregularidade Internacional ou Índice de Rugosidade Internacional (IRI) resume matematicamente o perfil longitudinal de uma rodovia sobre uma trilha de roda, representando a vibração induzida por um veículo que trafega sobre uma superfície irregular. O IRI é um padrão de medida relacionado àqueles fornecidos pelos medidores tipo resposta, sendo definido como a razão entre o total dos deslocamentos ocorridos na suspensão de um veículo dividido e a distância percorrida.

Os detalhes de cálculo do IRI e as normas de procedimento de aplicação do índice na calibração dos equipamentos são discutidas em Sayers et al. (1986). O método de calibração adotado foi o mesmo definido nos estudos brasileiros (GEIPOT, 1982) e proposto por Hudson (1975).

Segundo Sayers (1995), o desenvolvimento do IRI ocorreu em três etapas: 1. Simulação quarto-de-carro em perfilômetros de alta velocidade:

Nos anos 60, a General Motors (Spangler e Kelly, 1964 – apud Sayers, 1995) desenvolveu um medidor de alta velocidade que poderia medir o “perfil verdadeiro” de uma rodovia na faixa de comprimentos de onda que afeta as vibrações do veículo. Uma das primeiras aplicações deste tipo de sistema combinou medidas de perfil com um modelo matemático quarto-de-carro. 2. A pesquisa da National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) e Golden Car :

No final dos anos 70, a NCHRP incentivou um estudo sobre os sistemas medidores tipo resposta. O objetivo era desenvolver métodos de calibração para estes sistemas. Concluíram que o único método válido foi a “calibração por correlação” com um índice pré-definido. Foram testados e simulados vários índices e a melhor correlação foi obtida usando uma simulação de veículo com um conjunto de parâmetros chamado de Golden Car (o nome foi baseado no conceito de um instrumento de ouro que servia de referência, mantido em uma câmara e usado para calibrar outros instrumentos). Alguns pesquisadores acreditam que os parâmetros Golden Car descrevem um carro médio americano de 1978. As constantes das molas foram selecionadas para igualar as duas maiores freqüências ressonantes (choque entre carroceria e eixo), mas o amortecedor com os parâmetros Golden Car apresentou um valor bem maior do que de muitos veículos. O alto valor do amortecedor foi escolhido por apresentar a melhor correlação entre a variedade de sistemas tipo-resposta.

Quase todos os equipamentos medidores de irregularidade são capazes de produzir medidas em uma única escala, desde que esta escala seja adequadamente selecionada. O IRI deveria ser relevante, transportável e estável com o tempo. Para assegurar a transportabilidade, o índice deve ser mensurável por vários tipos de equipamentos, incluindo os sistemas tipo- resposta. Para ser estável com o tempo, o IRI deve ser descrito por uma transformação matemática do perfil medido. As melhores correlações entre o índice do perfil e os sistemas tipo-resposta foram encontradas em duas simulações de veículos utilizando os parâmetros Golden Car: a análise quarto-de-carro e a análise metade-de-carro. A análise quarto-de-carro foi selecionada pois pode ser usada por todos os métodos medidores disponíveis na época. A velocidade de 80 km/h foi escolhida como padrão, pois nesta velocidade o IRI foi sensível aos mesmos comprimentos de onda que causavam vibrações no veículo. Em 1990, a Federal Highway Administration (FHWA) começou a exigir o IRI como índice padrão para os relatórios de irregularidade da Highway Performance Monitoring System (HPMS).

Assim, após esta última etapa, o IRI foi selecionado como a escala universal de irregularidade longitudinal. A medida é classificada tanto pelo seu nome técnico como pela sua unidade (m/km, mm/m ou pol/mi). O sistema de medida tipo resposta de referência usado na determinação do IRI foi um modelo matemático chamado “simulação quarto-de-carro”, e quando obtido a partir de uma simulação de referência, a medida chama-se “declividade média retificada de referência”.

O IRI descreve uma escala de irregularidade na qual o valor zero é para uma superfície planar verdadeira. É um número que resume o impacto da qualidade da irregularidade longitudinal na resposta do veículo e é apropriado quando for necessário para ser relacionado com: custo operacional do veículo; qualidade de rolamento; carga dinâmica dos pneus e condição superficial. Atualmente existem diferentes classificações quanto aos valores limites destinados a avaliar um determinado pavimento a partir da irregularidade longitudinal. A Tabela 1.4 (Souza et al., 2002) apresenta as faixas de classificação de irregularidade com base no IRI de diversas fontes, inclusive a usada pelo DNER (1998).

Desde 1990, a Federal Highway Administration (FHWA) tem exigido o uso da escala do IRI para avaliar as irregularidades longitudinais (anteriormente este órgão utilizava o PSR). A Tabela 1.5 contém os termos qualitativos das condições dos pavimentos e os respectivos valores correspondentes do IRI e do PSR, usando o modelo dado por Al-Omari e Darter (1994).

A Tabela 1.5 também indica o termo descritivo “qualidade de rolamento aceitável” introduzido em 1998 e usado pela National Highway System da FHWA. Para ser avaliado como “aceitável”, o desempenho do pavimento deve ter um valor máximo do IRI de 2,68 m/km (170 pol/mi). Não

existem na literatura dados que suportam este limite de aceitabilidade dos usuários. A explicação provável encontrada pelos autores é que, tradicionalmente, um valor de PSR entre 2 a 3 tem sido usado para definir a “ruptura” no método de projeto estrutural de pavimentos da AASHTO. O valor médio do intervalo de 2,5, o que corresponde a um IRI de 2,68 m/km (170 pol/mi), é usado para designar a diretriz do parâmetro.

Tabela 1.4 – Faixas de classificação de irregularidade com base no IRI (adaptado de Souza et al., 2002).

País Classificação e escala Fonte

Funcional Muito bom Bom Regular Ruim -

EUA

IRI 0 – 0,95 0,95 – 1,5 1,5 – 2,7 > 2,7 AASHTO (1999)

Funcional Excelente Bom Regular Ruim Péssimo

IRI 1 – 1,9 1,9 – 2,7 2,7 – 3,5 3,5 – 4,6 > 4,6 Pinto e Preussler (2001) Brasil

IRI - 1 – 3,5 3,5 – 4,5 > 4,5 - DNER (1998)

Funcional Excelente Aceitável Regular Não aceitável - Espanha

IRI 0 – 1,5 1,5 – 2,5 2,5 – 4 > 4 - Rios (1997)

Funcional - Bom Regular Ruim -

Chile

IRI - 0 – 3 3 – 4 > 4 - Patiño e Anguas (1998)

Funcional Muito bom Bom Regular Ruim -

Uruguai

IRI 0 – 3,2 3,2 – 3,9 4 – 4,6 > 4,6 - Patiño e Anguas (1998)

Tabela 1.5 – Limites de irregularidade de pavimentos no “Interstate System” (adaptado de Al- Omari e Darter, 1994).

Condição PSR IRI Qualidade rolamento

Muito bom ≥ 4,0 < 0,95 m/km _{(< 60 pol/mi)} Bom 3,5 – 3,9 0,95 – 1,48 m/km _{(60 – 94 pol/mi)} Regular 3,1 – 3,4 1,50 – 1,88 m/km _{(95 – 119 pol/mi)} Ruim 2,6 – 3,0 _{(120 – 170 pol/mi)} 1,89 – 2,68 m/km Aceitável: 0 – 2,68 m/km (0 – 170 pol/mi)

Muito ruim ≤ 2,5 _{(> 170 pol/mi)} > 2,68 m/km Menos que aceitável: > 2,68 m/km (> 170 pol/mi) Fonte: Federal Highway Administration (FHWA).