A pesquisa realizada para o presente estudo tem caráter essencialmente teórico/ bibliográfico. Teve como base a análise comparativa de características técnicas e estimativas de custos. Para a comparação das características técnicas, consistiu em um levantamento bibliográfico pertinente ao tema tratado, que teve como finalidade uma análise e correlação das informações colhidas, possibilitando assim a elaboração de parte das conclusões indicadas sobre os respectivos tipos de pavimento. A estimativa de custos abordou a análise de: custo inicial, custo de manutenção, e custo total acumulado. Quanto à estimação dos custos iniciais, ocorreu de forma que foi realizada a implantação fictícia de um pavimento flexível de revestimento asfáltico, assim como a aplicação de um pavimento de concreto, considerando como variáveis comuns o tráfego, o período de projeto, e o suporte do subleito. Estes pavimentos foram dimensionados pelos respectivos métodos atualmente mais difundidos, e indicados nos manuais de pavimentação do DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Determinadas as espessuras das camadas da estrutura do pavimento, foram levantados os preços referentes à execução da obra em consulta às tabelas disponibilizadas pelo SICRO – Sistema de Custos Rodoviários. Deste modo foram elaboradas as composições de custo dos serviços, possibilitando a análise financeira relativa aos custos iniciais de construção dos dois tipos de pavimentação. Para a estimativa dos custos decorrentes de eventuais ações de manutenção, teve como base estudos da aplicação de modelos de previsão de desempenho realizados por Xavier (2009) e pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland (2004). Para a estimativa do custo acumulado total, foi considerado o mesmo estudo utilizado para estimação dos custos de ações de manutenção realizado pela ABCP.
5. ANÁLISE COMPARATIVA
Nesta seção estarão expostos os resultados da pesquisa. Apresentam-se as correlações efetuadas entres as informações coletadas e a aplicação das teorias abordadas no capítulo 3 – Revisão Bibliográfica. As características observadas para comparação foram:
5.1. Estrutura
Visto que o pavimento flexível é composto por um número de camadas superior ao da solução rígida, já aparentemente, a estrutura do pavimento flexível acaba por se mostrar mais complexa frente à estrutura do pavimento rígido. Considerando isso – o maior número de camadas constituintes, esta aparente complexidade se afirma como fato, pois o modo como a carga será absorvida pelo pavimento dependerá da interação entre as camadas que o constituem. Como o pavimento flexível tem maior heterogeneidade na composição de seu perfil, exige uma interação mais sofisticada entre suas camadas. Porém, esta sofisticação na interação entre camadas do pavimento não resulta em benefício direto à função da pavimentação, ela acaba por tornar a execução mais trabalhosa e predisposta à incidência de defeitos. O pavimento rígido, apesar de sua relativa simplicidade estrutural, por ser menos heterogêneo, em termos macros, e por ser constituído de material resultado de processo industrial mais rigorosamente controlado, possibilita um maior controle da qualidade das camadas constituintes do mesmo, o que atribui maior qualidade ao pavimento.
Outro detalhe, que se observa na comparação estrutural dos dois tipos de solução, é a espessura total do pavimento, que no caso do pavimento rígido é caracterizada, geralmente, por ser bem mais delgada que a do flexível. Isto mostra que há uma maior capacidade de suporte à carga, oferecida pelo pavimento rígido; o que ocasiona menor exigência quanto ao suporte da camada de fundação – o subleito. A seguir, na figura, pode-se ver o comparativo do padrão de distribuição de tensões.
Figura 15 - Comparação de distribuição de tensões
Fonte: ABCP (2012)
5.2. Dimensionamento
Por serem de naturezas distintas os pavimentos aqui abordados têm métodos de dimensionamento diferentes. A complexidade, e/ou mesmo a precisão de um método qualquer utilizado para dimensionar um pavimento rodoviário, poderia ser vista como um fator atrativo, porém não determinante na escolha do tipo de pavimentação a ser adotada. Considerando, para efeito comparativo, apenas os dois métodos abordados na revisão bibliográfica, os quais são os mais difundidos, tem-se que o método direcionado ao pavimento rígido é mais preciso e confiável. O método PCA/84, atribuído ao dimensionamento do pavimento rígido é considerado mais preciso e confiável por se basear em uma teoria mais sofisticada e relativamente mais atual – a teoria dos elementos finitos. Enquanto o método empírico, dado ao dimensionamento do pavimento flexível, tem como base observações experimentais realizadas em território estrangeiro.
5.3. Execução
Como dito anteriormente, o pavimento flexível tende a ter maior espessura e é composto por número maior de camadas que o pavimento rígido. Em sua construção é necessária a realização de compactação em diversas etapas do processo construtivo, o que implica em maior quantidade de serviços a serem realizados, que por sua vez podem ocasionar aumento nos custos. Ressalta-se que, por ter maior capacidade de suporte que o pavimento flexível, o pavimento rígido pode dispensar uma eventual camada de regularização do subleito, o que não é possível, na maioria dos casos, para o pavimento flexível. Outro ponto relevante, na comparação da execução destes dois tipos de pavimentação, é o fato de que o pavimento flexível possibilita a liberação do tráfego na via pavimentada em pouco tempo após sua implantação, fato inquestionavelmente benéfico e desejável.
5.4. Manutenção
Em ambos os tipos de pavimento, o aparecimento de defeitos está associado à má execução, ao excesso de carga, ou à baixa qualidade dos materiais empregados, porém, observa-se que, em geral, a vida útil do pavimento rígido é bem maior que a vida útil do pavimento flexível. Entretanto, apesar de a vida útil da solução rígida ser bem maior que a da solução flexível, o número de intervenções nessa é menor.
No pavimento flexível a necessidade de manutenção é mais frequente, mas estas constituem ações de pouco vulto e de baixo valor. No pavimento rígido, a exigência de realização de ações de manutenção é menos frequente, entretanto de valor mais significativo. Uma vantagem, no quesito manutenção, do pavimento flexível com relação ao pavimento rígido, é que o flexível possibilita pouco incômodo aos usuários. Apesar de as ações de manutenção serem ações frequentes, o pavimento flexível possibilita que o fluxo de veículos seja logo reestabelecido.
5.5. Custos
De modo geral e simplificado, os custos associados à pavimentação rodoviária compreendem custos que vão desde o custo de implantação – os custos iniciais, aos custos de manutenção, dos quais resulta o custo global durante a vida útil do pavimento. Para a análise dos custos iniciais foram dimensionados um pavimento flexível e um pavimento rígido, ambos aplicados a um mesmo período de projeto (P), tráfego (Vf), e subleito fictício. Os métodos utilizados para o dimensionamento são os métodos abordados no capítulo de revisão bibliográfica - o método empírico, para o flexível, e o PCA/84 para o rígido.
Variáveis consideradas:
Vf = 2500 veículos (VDM); CBR = 13%;
P = 20 anos;
Aplicando os procedimentos de dimensionamento descritos nas seções 3.6.1.2 e 3.6.2.2, temos os respectivos pavimentos assim determinados:
Tabela 5- Espessura dos pavimentos Espessura Total dos Pavimentos (cm)
Flexível Rígido
38 23
O pavimento flexível está composto por: 15 cm de sub-base de solo estabilizado granulometricamente sem mistura; 13 cm base granular; e 10 cm de revestimento em CBUQ (5 cm de binder + 5 cm de capa de rolamento)
O pavimento rígido tem 13 cm de placa de concreto de 4,5 MPa e sub-base de 10 cm de concreto rolado. Em ambos os tipos de pavimento o reforço do subleito foi dispensado.
Abaixo, encontram-se os custos relativos à execução dos pavimentos acima dimensionados. Os preços dos insumos têm por base as composições fornecidas pelo SICRO2 – DNIT.
Tabela 6 - Custo por metro
Custos Associados a 1 m de Pavimento Flexível - e = 38 cm; L = 3,5 m
Item Serviço Custo (R$)
1 Sub-base de solo estabilizado granul. sem mistura [15 cm] 5,10
2 Base de brita graduada [13 cm] 28,31
3 Imprimação 0,70
4 Pintura de ligação 0,49
5 CBUQ - binder [5 cm] 9,06
6 CBUQ - capa de rolamento [5 cm] 13,31
TOTAL 56,96 Custos Associados a 1m de Pavimento Rígido - e = 23 cm; L = 3,5 m
1 Sub-base de concreto rolado [10 cm] 39,17
2 Placa de conc. simples 4,5 MPa aplic. com formas deslizantes [13 cm] 52,01 TOTAL 91,18
5.5.1.Custo inicial
Como se esperava, o pavimento rígido apresenta um custo inicial maior que o pavimento flexível. Mas isto não significa que sua escolha, durante todo o período de projeto, seja a escolha mais onerosa. A escolha pela pavimentação flexível se dá em maior número que a escolha pela rígida, possivelmente, por causa de uma análise que considera apenas os custos iniciais envolvidos, que se mostram bem mais vantajosos. Entretanto, durante a vida útil do pavimento de concreto, a qual é maior que a do pavimento flexível, os custos iniciais se diluem, considerando as ações de manutenção requeridas em ambos os pavimentos. O pavimento flexível logo tenderá a ser restaurado, enquanto o pavimento rígido, nesse mesmo período, apenas exigirá manutenções pontuais.
5.5.2.Custo de manutenção
Para a avaliação dos custos de manutenção, o presente trabalho se sustenta na experiência de Xavier (2009), que utilizou em sua pesquisa modelos de previsão de intervenções de manutenção baseados em simulações de defeitos no revestimento e na estrutura, e na variação de PSI (Present Serviceability Index). No seu estudo, decorrente de sua análise de cenários de desempenho, para o pavimento flexível, a manutenção do pavimento ocorreu nos anos dois, quatro e oito, e no ano dez ocorreu o reforço. O PSI variou de 3,8 para 2,3, do segundo para o décimo ano de vida do pavimento. Para o pavimento rígido, ainda segundo Xavier, a melhor opção técnica de cenário para previsão de manutenção é um modelo que prevê a primeira intervenção no pavimento com 12 anos de vida; e logo
após, intervenções a cada dois anos. Deste modo, Xavier obteve os seguintes valores: Tabela 7 - Custos de Manutenção
Custo de Manutenção Pavimento Flexível Ano Custo R$/m² 2 4,46 4 8,75 8 15,64 10 17,33 Pavimento Rígido
Custo de Manutenção Pav. Rígido
Ano Custo R$/m² 12 31,11 14 2,64 16 2,61 18 2,60 20 2,54 Fonte: Xavier (2009)
Realizado pela ABCP, outro estudo a cerca de custos de manutenção demostrou resultados que corroboram a tendência dos encontrados por Xavier. Estes resultados indicam que os custos de manutenção do pavimento rígido tendem a ser bastante elevados na primeira intervenção, e logo após diminuir mantendo-se quase constante. Para os custos associados ao pavimento flexível, verifica-se a tendência de ocorrer aumento com o avançar do tempo. Os resultados deste estudo podem ser vistos no gráfico a seguir.
Figura 16 - Comparativo de custo de manutenção
Fonte: ABCP (2004). 5.5.3.Custo total
Para compor o custo total do investimento empregado em uma obra de pavimentação, soma-se o custo inicial ao custo de manutenção realizada no período a que o projeto atende. Tem-se, assim, o custo acumulado total. A análise de estimativa deste custo, para o presente trabalho, se baseia no mesmo estudo da ABPC anteriormente mencionado.
Como pode ser visto na figura a seguir, o custo total do pavimento flexível tende a ser maior que o custo total do pavimento rígido. Inicialmente, como tendência geral, o investimento é menor, ao se optar pela solução flexível. Mas com o passar do tempo, o pavimento flexível exigirá mais ações de manutenção, que serão cada vez mais caras, até chegar o ponto em que existirá a exigência de restauração para evitar o colapso total da estrutura.
Figura 17 - Comparativo de custo total
Fonte: ABCP (2004).
5.6. Resumo comparativo
Tabela 8- Resumo do comparativo
Principais Características dos Tipos de Pavimentos Comparados
Parâmetro Pavimento Flexível Pavimento Rígido
Estrutura mais espessa esbelta
Subleito exige maior suporte não exige muito soprte
Interação com agentes
químicos reage com óleos e graxas resiste a ataques químicos
Freq. de manutenção mais frequente menos frequente
Custo inicial baixo elevado
Custo de manutenção baixo elevado
Vida útil menor maior
Segurança escorregadio quando molhado evita derrapagem devido a sua textura
Absorção de luz absorve mais; mais gastos com iluminação da via bsorve menos; economia de energia na iluminação da via
Dimensionamento método arcaico e experimental método mais sofisticado e confiável
Qualidade dos mat.
empregados Menor possiblidade de controle possibilita maior controle
6. CONCLUSÃO
Com base nas informações anteriormente levantadas e analisadas, pode-se concluir que:
Considerando as características do subleito, indica-se a pavimentação rígida para solos com baixa resistência, já que esse tipo de pavimento não exige grande capacidade de suporte do subleito. Enquanto que, ainda considerando a capacidade de suporte do subleito, a pavimentação flexível seria melhor empregada em solos com alta resistência, solos que não necessitariam de grandes serviços de melhoramento do subleito, pois assim não haveria a exigência de camada de reforço e/ou sub-base, ou que pelo menos possibilitariam a diminuição da espessura destas camadas, o que deixaria a solução flexível ainda mais barata.
Por apresentar uma distribuição de tensões mais concentrada, e ter a capacidade de resistência menor, o pavimento flexível tem facilidade em desenvolver trilhas de rodas. Sua aplicação, portanto, deve ser evitada em locais com movimentação de veículos concentrada.
O comparativo entre as duas soluções distintas na engenharia de pavimentação rodoviária demonstrara a importância da avaliação dos custos referentes à manutenção destes pavimentos.
O pavimento rígido se mostra mais caro no seu período inicial de construção, contudo, quando a análise de custos considera as futuras ações de conservação e restauração da estrutura do pavimento, a tendência observada é a de que a solução rígida se torne mais barata que a pavimentação flexível.
Por fim, observa-se que a pavimentação rígida tem custo-benefício melhor devido à baixa necessidade de manutenção durante o período de vida útil. Também, pode-se afirmar que, dados os métodos e características comparadas, o pavimento rígido se apresenta como um produto mais confiável e de elaboração mais sofisticada.
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ANEXO A – QUADROS E FIGURAS PARA DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO RÍGIDO PELO MÉTODO PCA/84