Modelo de Marcon (1996)

Objetivando contribuir com o desenvolvimento de um Sistema de Gerência de Pavimentos para a rede rodoviária do estado de Santa Catarina (SC), Marcon (1996) desenvolveu modelos de desempenho para variados parâmetros, entre eles a irregularidade longitudinal. O autor abordou e analisou as rodovias pavimentadas até 1990, avaliando o QI com o equipamento Integrador IPR/USP, verificando a variação deste índice com a idade dos segmentos desde a sua construção e o número de repetições do eixo padrão.

O banco de dados utilizado pelo autor contou com informações referentes a 199 trechos, localizados em segmentos unindo duas cidades, bairros ou entroncamentos com rodovias estaduais e federais. Entende-se que a composição do tráfego analisado por Marcon (1996) foi suficientemente abrangente, incluindo características tanto de pavimentos urbanos quanto de pavimentos rodoviários, englobando regiões distintas do estado de SC.

Em relação ao clima das regiões avaliadas pelo autor, os conjuntos de valores médios anuais variaram entre 15 e 25ºC, com amplitudes térmicas entre 7ºC e 10ºC, verificadas nas localidades dos levantamentos. A precipitação média anual,

determinada com base em dados de duas estações pluviométricas (Xanxerê e Araranguá) foi quantificada em 1.630mm/ano.

Tratando-se dos materiais empregados na construção dos pavimentos avaliados, a composição estrutural é relativamente homogênea. As estruturas das pistas estudadas contam com revestimento alternando entre CA, PMF (Pré- Misturado a Frio) e PMQ (Pré-Misturado a Quente), ou sobreposição de ambos os materiais, com espessuras variando de 3,5 a 12cm. Todas as bases empregas nos trechos foram efetuadas com materiais granulares (brita graduada, solo brita, solo selecionado, seixo britado ou macadame seco), com espessuras entre 12 e 40cm.

As sub-bases granulares dos pavimentos adotados no estudo de Marcon (1996) foram construídas com macadame seco, seixo bruto ou solo selecionado. Suas espessuras variaram entre 12 e 50cm. Vale salientar que esta camada não foi empregada em todos 199 pavimentos avaliados pelo autor. Nas situações em que foi empregado reforço do subleito, este foi efetuado com solo selecionado, com espessuras entre 15 e 40cm.

A análise do tráfego atuante nas estruturas consideradas no estudo de Marcon (1996) foi realizada a partir de séries históricas, originadas de levantamentos executadas periodicamente pelo DEINFRA (Departamento Estadual de Infraestrutura do Estado de Santa Catarina) – antigo DER/SC, contagens classificatórias efetuadas por empresas consultoras e estudos especiais realizados para planejamento do Sistema de Transporte de Santa Catarina. Foram estimados os números de solicitações do eixo padrão pelos métodos do DNER (com aplicação dos fatores de equivalência de carga da USACE) e AASHTO; todavia, para desenvolvimento do modelo de previsão do QI, apenas foram utilizados os números N calculados pelo método da AASHTO.

Devido à inexistência de dados referentes à pesagem de veículos efetuada ao longo do período do estudo, o autor utilizou fatores de veículos calculados com base em cargas de eixos representativos de referências literárias, expostas em sua metodologia.

Em relação à magnitude do tráfego atuante nas rodovias avaliadas, o maior tráfego acumulado quantificado pelo autor, representado pelo N calculado pelo método da AASHTO, foi quantificado em 7,0x106. Marcon (1996) utilizou, em seu banco de dados, rodovias com idades de funcionamento variando de 1 a 18 anos.

Ressalta-se aqui que o autor realizou todo o inventário de defeitos nas estruturas que compõem os pavimentos de seu estudo; todavia, optou por não utilizar as informações referentes à condição da superfície na composição do modelo de irregularidade. O mesmo ocorre para a análise deflectométrica, não incluída na previsão de evolução do QI.

Destaca-se também que, na época dos levantamentos, 88% dos trechos revestidos em concreto asfáltico resultaram em valores de QI médios menores do que 39 contagens/km, indicando uma condição aceitável de trafegabilidade na maioria dos trechos. O QI médio de um trecho quantificado com o maior valor exibiu irregularidade igual a 60 contagens/km.

Por fim, Marcon (1996) gerou seis modelos de irregularidade (dois para cada uma das três regiões avaliadas). As localidades foram divididas de acordo com o posicionamento geológico no qual as pistas estão situadas, tomando por base os tipos de rochas e os respectivos solos residuais. A Região 1 foi formada por trechos construídos na região das rochas de embasamento, cujos solos foram originados principalmente de gnaisses, granulitos e granitos. Este grupo abrange a faixa leste do estado de SC, limitada ao norte pela divisa com o estado do Paraná e ao Sul pela união dos municípios de Criciúma e Morro da Fumaça.

Na Região 2, designaram-se os trechos construídos em localidades originadas por rochas sedimentares da categoria gonduânica, cuja decomposição originou solos como argilitos, siltitos e arenitos. Já a Região 3 foi composta por trechos construídos nas localidades de rochas vulcânicas da categoria gonduânica, dando origem a solos que resultaram da decomposição do basalto. Pode-se localizar os trechos agrupados nas Regiões 2 e 3 entre os limites à oeste com a Região 1, definida pelo autor, indo até a fronteira com a Argentina.

As Equações (2.42) e (2.43), Região 1, (2.44) e (2.45), Região 2, (2.46) e (2.47), Região 3, ajustam os dados de irregularidade determinados no estado de Santa Catarina:

( ) (2.42)

(2.43)

(2.44) _(2.45) ( ) (2.46) ( ) (2.47) Em que:

AGE = idade do pavimento desde a sua construção ou última reabilitação (anos);

N = número acumulado de repetições do eixo padrão, calculado pelo método da AASHTO.

Ao contrário do ocorrido no modelo de Paterson (1987), Marcon (1996) opta pela realização de uma modelagem matemática relativamente simples para cada uma das situações avaliadas. Ainda, a opção por avaliar separadamente cada uma das três regiões limita a aplicação prática das equações elaboradas pelo autor, já que estas ficam intimamente relacionadas com as condições de contorno nas quais foram elaboradas.

Percebe-se que o autor não utiliza os parâmetros de idade e tráfego no mesmo modelo, evitando trabalhar com indicadores que, na concepção de Marcon (1996), representam situações análogas. Pode-se também constatar que os modelos que incluem o número N, para todas as três regiões avaliadas, exibem coeficientes de determinação (R²) maiores do que aqueles elaborados mediante utilização da idade do pavimento como variável independente.

Ainda em relação aos coeficientes de determinação, percebe-se os ajustes estatisticamente pouco representativos obtidos pelos modelos desenvolvidos pelo

autor, originando valor de R² menores que 0,5 em todos os casos, exceto para o modelo desenvolvido para a Região 1, utilizando como parâmetro de previsão o número N. Salienta-se também que a Região 3 compilou o maior número de trechos avaliados nas análises de regressão; mesmo assim, resultou no menor ajuste matemático para previsão de evolução do QI, tendo como critério o coeficiente de determinação.