O IRI, International Roughness Index como é conhecido internacionalmente, é o parâmetro utilizado para medir a regularidade (ou a irregularidade) dos pavimentos, sendo uma das poucas medidas da condição do pavimento com genuína aceitação internacional. É uma medida usada primordialmente em autoestradas ou pistas de aeroporto, onde são praticadas velocidades superiores a 80 km/h (Terzi, 2013).
A avaliação da irregularidade longitudinal da camada de desgaste deverá proceder-se, no final de todos os trabalhos de pavimentação, por medição em contínuo recorrendo a equipamentos munidos de sensores tipo laser (geralmente do tipo multifunções) que permitem o levantamento do perfil longitudinal da superfície e a obtenção do IRI, ou a equipamentos tipo APL (Analyseur du Profil en Long). A medição da irregularidade longitudinal deverá ser efetuada ao longo da rodeira externa ou, preferencialmente ao longo das duas rodeiras de cada via de tráfego (EP, 2009).
Os valores de IRI são calculados por troços de 100 metros e o valor médio obtido nas duas rodeiras por cada troço de 100 metros será o representativo desse troço (EP, 2009).
Os comprimentos de onda associados à irregularidade longitudinal, estão geralmente compreendidos entre 0,5 metros e 40 metros ou mais, sendo as condições de circulação dos veículos, em regra, afetadas por irregularidades de comprimentos de onda tanto maiores, quanto maior for a sua velocidade (Fontul, 2005).
Pode ser medido de várias maneiras, a mais simplificada será, pela amplitude do movimento dos sistemas de suspensão de um veículo estandardizado que circula ao longo de uma estrada, medido em metros acumulados do movimento do sistema de suspensões por quilómetros percorridos (m/km ou mm/m) (Thom, 2008).
Existem outras formas de avaliação físicas, como o perfilómetro a laser (Fontul, 2005) e vários modelos matemáticos de previsão (European Commission Directorate General Transport, 1997; Freitas, 2004; Khattak et al., 2013; Sun, 2003).
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Na medição do IRI utilizando equipamentos baseados na resposta dinâmica de um veículo (Response-type Road Roughness Measurement Systems), que fornecem uma resposta da suspensão de um determinado veículo ou atrelado, quando este circula a determinada velocidade sobre a superfície ensaiada, os resultados correspondem, a um número de impulsos correspondentes aos deslocamentos relativos quadro-eixo para determinadas classes de amplitude desses deslocamentos. O equipamento utilizado neste tipo de análise é o Wisconsin Road Meter (Fontul, 2005; Oliveira, 2012).
O IRI exprime matematicamente o perfil longitudinal da superfície da estrada ao longo da rodeira, por forma a representar as vibrações induzidas pela irregularidade num veículo típico de passageiros. É definido através de um declive retificado médio de referência (Reference
Average Rectified Slope, RARS80), correspondente ao quociente dos movimentos acumulados
de uma “suspensão” teórica e a distância percorrida, para uma velocidade de referência de 80 km/h (Fontul, 2005; Sun, 2003).
Um dos mais populares equipamentos do tipo resposta (response-type), desenvolvido para o
Texas Highway Department em 1960 é o Bump Integrator (Figura 2.7), em que os
movimentos são calculados através de um modelo matemático de um quarto de veículo, com base no perfil longitudinal da superfície (oscilação da suspensão, em metros, pela distância percorrida, em quilómetros) (Fontul, 2005; Sun, 2003).
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No entanto, a fragilidade na utilização deste tipo de equipamento prende-se pela dependência de resultados de acordo com o estado do veículo de ensaio, obrigando a uma calibração periódica (Fontul, 2005).
De acordo com o Caderno de Encargos de 2009 das Estradas de Portugal, desaconselha-se a utilização de equipamentos que efetuem a medição da irregularidade com base na resposta da suspensão de um veículo (response-type), atendendo às limitações que estes equipamentos apresentam. Considera-se, com efeito, desejável o fornecimento dos resultados em termos de perfil longitudinal da superfície segundo o alinhamento ensaiado, para além dos valores do IRI por troços de 100 metros, de modo a poderem visualizar-se quaisquer deficiências pontuais existentes na superfície, facilitando a sua localização e tendo em vista a posterior correção das mesmas quando se justifique (EP, 2009).
Equipamentos baseados na obtenção de uma “imagem” do perfil do pavimento – perfilómetros, em diferentes versões, são os mais utilizados. Os perfilómetros permitem conhecer a distribuição em frequência dos comprimentos de onda das ondulações do pavimento, fornecer dados para prever a resposta dos veículos e avaliar a influência das forças dinâmicas sobre o pavimento (Fontul, 2005).
Os objetivos da utilização do perfilómetro são: acompanhar a evolução do estado dum pavimento (a nível de rede); avaliar a qualidade de um pavimento (construído ou reconstruído); diagnosticar o estado de um trecho específico (determinar as medidas de correção) e investigar o estado de secções específicas para investigação (Oliveira, 2012).
O modo de funcionamento do perfilómetro a laser, representado na Figura 2.8, consiste na medição em contínuo através de dois lasers, montados numa viga de alumínio e posicionados sobre dois alinhamentos coincidentes com as rodeiras. Ambos os lasers medem o perfil longitudinal dos pavimentos e eventualmente a profundidade de textura (Fontul, 2005).
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Figura 2.8 – Perfilómetro Laser (adaptado de Fontul, 2005)
No entanto, o perfilómetro, só por si, não mede exatamente o IRI, mas sim as componentes de um perfil do pavimento que considere relevante (Minnesota Department of Transportation, 2007). A operação de um perfilómetro compreende as seguintes componentes: uma referência para quota, uma altura relativa à referência e uma distância horizontal (Fontul, 2005).
Outro perfilómetro de tecnologia laser (conhecido também por equipamento multifunções) é representado na Figura 2.9 (Ferreira, 2009).
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Em que a definição do índice do IRI é dado pela Equação 1 (N. D. Lea International Ltd., 1995):
IRI |z x z x |dx (1)
Onde:
B é a base de cálculo (comprimento em metros), x é a abcissa sobre o perfil,
z é a diferença de cotas.
De acordo com os requisitos de conformidade, na irregularidade longitudinal devem ser respeitados os valores admissíveis para o IRI, definidos nas Tabelas 2.5 e 2.6 (EP, 2009).
Tabela 2.5 – Valores admissíveis de IRI (m/km), calculados por troços de 100 metros (EP, 2009; Fontul, 2005)
Percentagem da extensão do lote
Camada 50% 80% 100%
Camada de desgaste 1,5 2,5 3,0
1ª Camada sob a camada de desgaste 2,5 3,5 4,5 2ª Camada sob a camada de desgaste 3,5 5,0 6,5
Aos valores apresentados na Tabela 2.5 aplica-se a classificação apresentada na Tabela 2.6 (EP, 2009).
Tabela 2.6 – Classificação dos valores de IRI (EP, 2009)
Classificação
Muito Bom Excede largamente os parâmetros exigidos Bom
Cumpre os parâmetros exigidos, exceção feita à percentagem da extensão do traçado com valores inferiores a 3,0 e 3,5, que deverá ser superior ou igual a 95%
Razoável
Cumpre os parâmetros exigidos, exceção feita às percentagens de extensão do traçado com valores inferiores a 1,5 e 2,0 e 3,0 e 3,5, onde se admitem respetivamente as percentagens 40 e 90
Medíocre
Não cumpre as exigências anteriores (razoável), mas apresenta valores de IRI de 1,5; 2,5 e 3,0 e 2,0, 3,0 e 3,5 em percentagens do traçado, superiores a 15, 60 e 85, respetivamente
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Nas situações em que se pretende avaliar o IRI na ausência ou inviabilidade de medição direta, pode-se recorrer a métodos que se baseiam na análise subjetiva da irregularidade (Rodrigues, 2013; Sayers et al., 1986).