SÍNTESE DOS MODELOS DE PREVISÃO DE IRREGULARIDADE RECOMENDADOS PELO PRESENTE ESTUDO

4.5.1 Análise de razoabilidade: exemplo de dimensionamento simplificado utilizando a rotina empírico-mecanicista com critério funcional ... 304 4.6 COMPARAÇÃO COM OS MODELOS EXISTENTES NA LITERATURA CONSULTADA ... 308 4.7 ANÁLISE ECONÔMICA COM O HDM-4 ... 315 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 324 5.1 CONCLUSÕES ... 324 5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 328 REFERÊNCIAS ... 330 APÊNDICE A ... 343 APÊNDICE B ... 350 APÊNDICE C ... 355 APÊNDICE D ... 357 APÊNDICE E ... 364

1 INTRODUÇÃO

A irregularidade longitudinal medida na superfície é um dos principais parâmetros de avaliação das condições de funcionalidade de uma estrutura de pavimento rodoviário. Apesar de bastante difundidos, os índices que determinam e quantificam a irregularidade longitudinal envolvem uma série de aspectos que podem alterar a magnitude de seus resultados. No Brasil, o parâmetro normatizado para avaliação de irregularidade é o Quociente de Irregularidade (QI). Todavia, a boa prática rodoviária e os Manuais de Restauração (DNIT, 2006a) e Gerência de Pavimentos (DNIT, 2011a) já adotaram o International Roughness Index (Índice Internacional de Irregularidade - IRI) como o principal quantificador dos desvios da superfície em relação a um plano ideal de referência.

No cenário internacional, data do final da década de 1980 e início da década de 1990 a adoção efetiva do IRI como indicador da irregularidade longitudinal. A publicação dos relatórios técnicos do Banco Mundial (Sayers et al, 1986a e 1986b) marcam o início da utilização deste índice, visto que os referidos documentos apresentam as equações que quantificam o IRI, partindo dos conceitos desenvolvidos na World Bank International Road Roughness Experiment (IRRE), realizada em 1982 no Brasil.

A efetiva elaboração do IRI consolidou este parâmetro como o indicador utilizado para diagnosticar a ruptura funcional do pavimento a partir do grau de irregularidade em sua superfície, antes verificado por níveis subjetivos de serventia. Desta forma, a necessidade dos métodos de dimensionamento de pavimentos novos e restaurações de prever o desempenho da estrutura em relação aos índices estruturais e funcionais fez com que Paterson (1987), com uso de boa parte do banco de dados compilado por Queiroz (1981), desenvolvesse as bases do modelo de previsão de irregularidade incorporado ao Highway Design and Maintenance

Standards Model (HDM-3), documentado pelo Banco Mundial em Watanatada et al

(1987).

Já atualizado em uma nova versão (Highway Development and Management

Tool - HDM-4), o sistema informatizado do Banco Mundial busca definir prioridades e

soluções para procedimentos de manutenção rodoviária, visando à melhor relação custo/benefício para variados níveis de investimento. Na prática da Engenharia Rodoviária contemporânea, qualquer empresa ou órgão que buscar financiamentos

junto ao Banco Mundial deve apresentar projetos e justificativas econômicas com análises efetuadas pelo programa HDM-4. Os Contratos de Restauração e Manutenção Rodoviária (CREMA), elaborados pelo Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (DNIT), também adotaram o software para realizar o monitoramento técnico das deflexões e irregularidades longitudinais das rodovias, avaliando assim o retorno sobre os investimentos realizados.

Inspirados pelo trabalho de Paterson (1987), tanto no cenário nacional quanto internacional, surgiram variados modelos visando prever o desempenho funcional das estruturas de pavimento, servindo como base nas tomadas de decisão de projetos rodoviários. No Brasil, a maior parte dos trabalhos que buscam desenvolver equações matemáticas representativas do dano funcional sofrido pelos pavimentos é voltada à elaboração de Sistemas de Gerência de Pavimentos (SGP), tanto em nível de rede quanto em nível de projeto.

Resumidamente, a gerência de pavimentos consiste em uma ferramenta de administração pública, utilizada para determinar a forma mais eficaz de aplicação dos recursos disponíveis, garantindo a melhor relação custo/benefício. O Manual de Gerência de Pavimentos (DNIT, 2011a) reúne as informações necessárias para utilização do SGP, resumindo os métodos e procedimentos considerados mais eficientes. Adicionalmente, DNIT (2011b) elaborou um relatório com os levantamentos funcionais realizados nas rodovias federais, visando à unificação de um banco de dados que permita a avaliação das condições da rede rodoviária e alimentação do HDM-4.

No cenário nacional, importantes estudos já foram efetuados visando obter equações que representassem a progressão da irregularidade em rodovias revestidas por material asfáltico. Destacam-se os trabalhos realizados com implantação de trechos experimentais, tais como Yshiba (2003), Nakahara (2005) e Soncim (2011), que modelaram a progressão do IRI baseados em trechos restaurados em rodovias e vias urbanas. Tais modelos têm em comum um aspecto: o caráter puramente empírico, fundamentado na correlação entre o desempenho dos pavimentos com os parâmetros estruturais, de tráfego e climáticos considerados nas respectivas equações.

Em paralelo, outros trabalhos elaboraram equações matemáticas para previsão da ruptura funcional a partir dos resultados de softwares internacionais de cálculo de esforços e dimensionamento de pavimentos. Um dos exemplos deste

formato de modelo está exposto em Fernandes (2016), que utilizou o AASHTOWare

Pavement ME Design, desenvolvido pela AASHTO, para prever mecanismos de

deterioração de pavimentos, entre eles a irregularidade longitudinal.

Não é intenção de o presente trabalho reduzir os méritos atingidos pelos autores que abordaram o assunto previamente, mas sim buscar um elo entre os modelos empíricos e mecanicistas, visando contribuir para o conhecimento técnico da previsão de desempenho funcional. Dentro desta temática, a hipótese que esta tese busca avaliar está relacionada à existência ou não de uma associação entre o dano médio acumulado limitado (calculado com base em propriedades fundamentais dos materiais e o auxílio de programas computacionais) e a irregularidade longitudinal medida na superfície, juntamente com um indicador inicial da qualidade de execução da implantação ou reabilitação de uma estrutura rodoviária.

Vale também mencionar que, ainda no contexto da presente pesquisa, o Grupo de Estudos e Pesquisas em Pavimentação e Segurança Viária (GEPPASV) da UFSM trabalha paralelamente, no estudo em andamento de Pavi (2017), investigando o comportamento da irregularidade longitudinal nas camadas estruturais do pavimento, acompanhando este parâmetro a partir da sub-base até a camada final do revestimento. A autora também analisa a redução na irregularidade longitudinal ocasionada pela reabilitação do pavimento, mediante recapeamento com prévia realização de fresagem.

Concomitantemente, o trabalho de Bordin (2018), também em andamento, objetiva avaliar o desempenho de pavimentos monitorados em campo na cidade de Santa Maria/RS (os mesmos utilizados nesta tese, com alguns segmentos adicionais), visando comparar as estruturas projetadas com ensaios laboratoriais e simulações computacionais utilizando softwares de análises de esforços. A referida autora faz uso de informações geradas no decorrer dos trabalhos de Santos (2015), Bueno (2016), Faccin (2018) e Schuster (2018), todos inseridos na filosofia integrada de trabalho do GEPPASV.

1.1 JUSTIFICATIVA

O cenário da pavimentação asfáltica brasileira é de mudanças. Está em desenvolvimento um novo método de projeto empírico-mecanicista de pavimentos revestidos por concreto asfáltico, baseado em um banco de dados elaborado pela

Rede de Tecnologia em Asfaltos, uma parceria entre ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis)/PETROBRAS, DNIT e diversas instituições de ensino espalhadas pelo Brasil, dentre elas a UFSM.

Esforços conjuntos exemplificados pelos trabalhos de Franco (2007), Nascimento (2008), Guimarães (2009), Nascimento (2015) e Fritzen (2016) já trouxeram evoluções significativas para a modelagem dos principais mecanismos de ruptura estrutural: deformação permanente e trincamento por fadiga. Todavia, entende-se haver uma lacuna na previsão do comportamento funcional, associada às condições climáticas, geológicas e de tráfego do Brasil, com o caráter empírico- mecanicista empregado na sistemática de modelagem.

No âmbito prático, órgãos de administração rodoviária e empresas responsáveis por concessões espalhadas pelo país também demandam uma associação mais significativa entre melhor desempenho na camada de revestimento e um indicador funcional da qualidade da rodovia. A existência de uma previsão funcional, associada a modelos de desempenho com base em parâmetros estruturais e de tráfego, pode permitir a delimitação de bonificações ou penalizações para os executores responsáveis, já que a condição de trafegabilidade na superfície acarreta em impacto direto nos custos operacionais demandados por usuários de rodovias.

Neste contexto, com a projeção de evolução da irregularidade ao longo do tempo, gestores rodoviários podem delimitar escolhas de misturas asfálticas, composições estruturais e investimentos em qualidade de execução com bases mecanicistas atreladas a relações de custo/benefício, gerenciadas em consequência dos indicadores de irregularidade longitudinal.

Vale salientar, todavia, que os indicadores de irregularidade longitudinal são parâmetros de abordagem relativamente complexa, principalmente quando são investigados os padrões de comportamento em campo destes índices de desempenho funcional. Tanto o IRI quanto o QI são medidas que, no decorrer do processo construtivo e da vida de serviço de uma estrutura rodoviária, podem ser influenciadas por variados fatores que intensificam o processo de degradação do pavimento. Desta forma, previsões de comportamento dos parâmetros de irregularidade são consideradas desafiadoras, devido à aparente ausência de um elemento principal relacionado ao seu desempenho.