Gestão da Conservação dos Pavimentos da Rede ... da... · Gestão da Conservação dos...

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede

Rodoviria de Coimbra Recorrendo Utilizao

do Software SIGPAV Dissertao apresentada para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil

na Especialidade de Urbanismo, Transportes e Vias de Comunicao

Autor

Roberto Pestana de Faria

Orientador

Professor Doutor Adelino Jorge Lopes Ferreira

Esta dissertao da exclusiva responsabilidade do seu autor, no tendo sofrido correes aps a defesa em provas pblicas. O Departamento de Engenharia Civil da FCTUC declina qualquer responsabilidade pelo uso da informao apresentada.

Colaborao Institucional

Cmara Municipal de Coimbra

Coimbra, Janeiro, 2015

Agradecimentos

Este trabalho foi realizado no mbito do projeto MODAT - Sistema de Apoio Deciso Multiobjectivo para Gesto de Infraestruturas Rodovirias (PTDC/ECM/112775/2009) e do projeto EMSURE - Energia e Mobilidade para Regies Sustentveis (CENTRO-07-0224-FEDER-002004). Agradeo a todas as pessoas que me ajudaram a tornar possvel a realizao desta dissertao. Ao Professor Doutor Adelino Ferreira, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade de Coimbra, orientador deste trabalho, por toda a disponibilidade e apoio prestados. equipa de investigao do DEC-UC, Rita Silva e Fbio Simes, pelas suas crticas sugestes e incentivos. Aos meus familiares, em especial minha me Agostinha Pestana, pelo apoio incondicional e motivao ao longo dos meus anos de estudo.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra RESUMO

Roberto Pestana de Faria i

RESUMO Esta dissertao apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de gesto de pavimentos da rede rodoviria a propor ao Municpio de Coimbra, orientado tanto ao nvel de rede como ao nvel de projeto. Para alcanar esse objetivo foram efetuadas as seguintes tarefas: reviso de conhecimentos sobre os Sistemas de Gesto de Pavimentos; levantamento das degradaes superficiais dos pavimentos (fendilhamento, pele de crocodilo, covas, peladas, rodeiras e IRI), recolha das caractersticas da rede (classificao rodoviria, histria dos pavimentos, dados de trfego e geometria da rede); definio de uma metodologia de avaliao da qualidade e a definio de uma metodologia de apoio deciso. O Sistema de Gesto de Pavimentos proposto constitudo por uma Base de Dados Rodoviria, um Sistema de Avaliao da Qualidade e um Sistema de Apoio Deciso. A Base de Dados Rodoviria armazena e trata os dados dos diferentes sectores de atividade do sistema. O Sistema de Avaliao da Qualidade disponibiliza o estado de conservao dos pavimentos atravs de uma avaliao mista. O Sistema de Apoio Deciso permite a definio das melhores estratgias de aplicao dos recursos utilizando uma programao corretiva a um ano por nveis mnimos de qualidade e utiliza o mtodo de avaliao multicritrio TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) na priorizao dos trechos a intervir.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra ABSTRACT

Roberto Pestana de Faria ii

ABSTRACT This dissertation presents the development of a pavement management methodology to propose to the Municipality of Coimbra, focusing on the network level and the project level. To achieve this goal the following tasks were performed: review of the sate-of-the-art in terms of Pavement Management Systems; pavement degradations survey of the road network of Coimbra (cracking, alligator cracking, potholes, raveling, patching, rutting and longitudinal roughness), survey of data about the road network (road classification, pavement history, traffic data and road geometry); definition of a pavement quality evaluation methodology and the definition of a decision-aid tool methodology. The proposed Pavement Management System includes the following components: a Road Network Database; a Quality Evaluation Tool; and a Decision-Aid Tool. The Road Network Database stores and processes the data of the system activity sectors. The Quality Evaluation Tool establishes the state quality of road pavements using a mixed analysis. The Decision-Aid Tool allows the definition of the best strategies of resource application using a one year corrective programming methodology by minimum quality levels and uses the multi-criteria evaluation method TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) to prioritize the interventions on the road sections.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra NDICE

Roberto Pestana de Faria iii

NDICE 1 INTRODUO ....................................................................................................................... 1 1.1 Estrutura da Dissertao ....................................................................................................... 2 2 GESTO DA CONSERVAO DOS PAVIMENTOS RODOVIRIOS ........................... 4 2.1 Introduo ............................................................................................................................. 4

2.1.1 Base de Dados Rodoviria ............................................................................................. 4 2.1.1.1 Novos Desenvolvimentos nos Sistemas de Aquisio de Dados em Portugal ....... 8

2.1.2 Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos .................................................. 10 2.1.3 Sistema de Apoio Decio .......................................................................................... 13

2.2 Sistema de Gesto de Pavimentos do Municpio de Viseu ................................................ 14 2.3 Sistema de Gesto de Pavimentos Flexvieis Proposto para o Estado do Cear ................ 17 2.4 Consideraes Finais .......................................................................................................... 24 3 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................. 27 3.1 Introduo ........................................................................................................................... 27

3.1.1 Enquadramento do Distrito e Municpio de Coimbra ................................................. 27 3.1.2 Organizao da Cmara Municipal de Coimbra ......................................................... 28

3.2 Rede Rodoviria de Coimbra ............................................................................................. 29 3.3 Metodologia de Gesto Utilizada pela Cmara Municipal de Coimbra ............................. 31 3.4 Metodologia de Gesto Proposta ........................................................................................ 31

3.4.1 Base de Dados Rodoviria do Municpio de Coimbra ................................................ 32 3.4.2 Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos .................................................. 34 3.4.3 Sistema de Apoio Deciso ........................................................................................ 40

3.5 Consideraes Finais .......................................................................................................... 50 4 CONCLUSES E TRABALHOS FUTUROS ..................................................................... 51 4.1 Concluses .......................................................................................................................... 51 4.2 Trabalhos futuros ................................................................................................................ 51 5 REFERNCIAS .................................................................................................................... 52 ANEXO A .............................................................................................................................. A-1 ANEXO B .............................................................................................................................. B-1 ANEXO C .............................................................................................................................. C-1

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra NDICE DE FIGURAS

Roberto Pestana de Faria iv

NDICE DE FIGURAS Figura 1.1 - Estrutura do Sistema de Gesto de Pavimentos da EP ........................................... 2 Figura 2.1 - Estrutura de um Sistema de Gesto de Pavimentos ................................................ 4 Figura 2.2 - Equipamento VIZIROAD ....................................................................................... 7 Figura 2.3 - Arquitetura geral do sistema ................................................................................... 8 Figura 2.4 - Levantamento com apoio do OpenStreetMap ........................................................ 9 Figura 2.5 - Estrutura do Sistema de Gesto de Pavimentos do Municpio de Viseu .............. 14 Figura 2.6 - Sistema de Apoio Deciso do SGP de Viseu ..................................................... 16 Figura 2.7 - Esquema grfico para definio de Unidades de Amostragem de acordo com a

metodologia do DNIT ....................................................................................................... 18 Figura 2.8 - Atividades do SGP que integram a BDR .............................................................. 19 Figura 2.9 - Classificao funcional do pavimento .................................................................. 21 Figura 2.10 - rvore de Deciso das solues de reparao a aplicar ..................................... 23 Figura 3.1 - Localizao geogrfica do Municpio de Coimbra e respetivas freguesias .......... 28 Figura 3.2 - Organograma funcional da Cmara Municipal de Coimbra ................................. 29 Figura 3.3 - Rede rodoviria de Coimbra ................................................................................. 30 Figura 3.4 - Metodologia de gesto proposta ........................................................................... 31 Figura 3.5 - Avaliao do estado superficial dos pavimentos betuminosos no ano 2014 ........ 39 Figura 3.6 - Sistema de apoio deciso do programa SIGPAV............................................... 41 Figura 3.7 - Sequncia e interao das degradaes ................................................................ 41 Figura 3.8 - rvore de Deciso das intervenes a aplicar aos pavimentos ............................ 43 Figura 3.9 Relatrio de cusos ................................................................................................ 46 Figura 3.10 - Comparao do estado dos pavimentos entre o ano 2014 e aps reparao dos

trechos ............................................................................................................................... 47 Figura 3.11 - Relatrio de Qualidade dos Pavimentos aps reparao .................................... 49

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra NDICE DE QUADROS

Roberto Pestana de Faria v

NDICE DE QUADROS Quadro 2.1 - Ficha de observao dos pavimentos .................................................................... 5 Quadro 2.2 - rea ou valor adotado em cada de gradao consoante o nvel de gravidade ...... 6 Quadro 2.3 - Comparao entre medies ................................................................................. 9 Quadro 2.4 - Nveis mnimos de qualidade .............................................................................. 17 Quadro 2.5 - Fator de Equivalncia .......................................................................................... 20 Quadro 2.6 - Classificao climtica da UNESCO .................................................................. 22 Quadro 3.1 - Classificao rodoviria ...................................................................................... 33 Quadro 3.2 - Atribuio numrica dos trechos urbanos ........................................................... 33 Quadro 3.3 - Cdigo de freguesias ........................................................................................... 34 Quadro 3.4 - Ficha de observao dos pavimentos .................................................................. 35 Quadro 3.5 - rea ou valor adotado em cada de gradao consoante o nvel de gravidade .... 36 Quadro 3.6 - rea degradada/valor adotado por nvel de gravidade ........................................ 37 Quadro 3.7 - Clculo da rea de fendilhamento, pele de crocodilo, covas e peladas, reparaes,

rodeiras e IRI .................................................................................................................... 38 Quadro 3.8 - Nmero de trechos que apresentam valores de rea de degradao superiores ao

estipulado .......................................................................................................................... 42 Quadro 3.9 - Solues de interveno e respetivos custos ....................................................... 42 Quadro 3.10 - Plano de Manuteno dos Pavientos ................................................................. 44 Quadro 3.11 Descrio dos critrios utilizados na anlise multicritrio .................................. 47 Quadro 3.12 - Definio dos pesos associados a cada critrio ................................................. 48 Quadro 3.13 Ordenao dos trechos e respetivos critrios .................................................... 48

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra SIMBOLOGIA

Roberto Pestana de Faria vi

SIMBOLOGIA ai Coeficiente estrutural corrigido da camada i; C Classificao climtica; C2 Proporo (1/1000) de superfcie com pele de crocodilo ou com desagregao; CBR California Bearing Ratio; CM Custo de manuteno do pavimento associado ao valor PCRatual do trecho rodovirio; COVt Custos de operao de veculos (/km/ano) no ano t; Ct a rea com fendilhamento e pele de crocodilo no ano t; D0FWDt Deflexo determinada com FWD no ano t; ET0 Evapotranspirao potencial (mm); FE Fator de Equivalncia; Hi Espessura da camada i; IA ndice de Aridez; N Nmero acumulado de trfego; Nacum Nmero acumulado de solicitaes de eixos padro de 8,2 tf ; P Proporo (1/1000) de superfcie com reparaes localizadas; PCR0 Valor de PCR calculado com o modelo de previso de desempenho aps a aplicao da interveno; PCRatual Valor de PCR calculado com o modelo de previso de desempenho para o ano de anlise; Pr Precipitao mdia (mm); PSI2014 ndice de qualidade do pavimento no ano de 2014; PSIr ndice de qualidade do pavimento aps reparao do trecho; Pt rea com reparaes no ano t; RD Profundidade mdia (polegadas) das rodeiras; Rt Profundidade mdia das rodeiras no ano t (mm); S Capacidade estrutural do pavimento; SNC Nmero estrutural corrigido; St rea de covas e peladas no ano t; SV Varincia de desnveis do perfil longitudinal medido na faixa de rodagem com o perfilmetro CHLOE; TMDA Trfego Mdio Dirio Anual de veculos; VD Valor Deduzido; xi Extenso do Defeito (m); xt Extenso do Segmento.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra ABREVIATURAS

Roberto Pestana de Faria vii

ABREVIATURAS AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials; ARAN Automatic Road Analyser; BDR Base de Dados Rodoviria; CBR California Bearing Ratio; CI+RE Remoo parcial do pavimento e aplicao de camada granular intermdia e reperfilamento; CL Camadas ligadas; Cov. Covas; DEC-UC Departamento de Engenharia Civil Universidade de Coimbra; DEC-UM Departamento de Engenharia Civil - Universidade do Minho; DL Distribuidora Local; DNIT- Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DP Distribuidora principal; EP Estradas de Portugal; Fend. Fendilhamento; FR+RE Fresagem total ou parcial das camadas asflticas e reperfilamento; FWD Falling Weight Deflectometer; GEO+RE Rega de colagem e aplicao de manta anti propagao de fendas e reperfilamento; GPS Global Positioning System; HDM-4 Highway Development and Management System 4; HDM-III World Bank Highway Design and Maintenance Standards Model III; IC Itinerrios Complementares; IP Itinerrios Principais; IQ ndice de Qualidade; IRI Irregularidade longitudinal; ISOHDM International Study of Higway Devolopment and Management; IST Instituto Superior Tcnico; JAE Junta Autnoma de Estradas; M&R Manuteno e Reabilitao; P.C. Pele de crocodilo; PCI Pavement Condition Index; PCR Pavement Condition Rating; Pel. Peladas; PSI Present Serviceability Index - ndice de qualidade dos pavimentos;

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra ABREVIATURAS

Roberto Pestana de Faria viii

RC Rega de colagem; RE Reperfilamento; Rep. Reparaes; RP Reparao profunda; RRT Remoo e reconstruo total das camadas asflticas; RS Reparao superficial; RST Laser Road Surface Tester; RTP Reconstruo total do pavimento; SAD Sistema de Apoio Deciso; SAQ Sistema de Avaliao de Qualidade; SGP Sistema de Gesto de Pavimentos; STH Segmentos homogneos; TOPSIS Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution; TSD Tratamento superficial duplo; TSS Tratamento superficial simples; UAs Unidades de Amostragem; VC Via coletora.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra 1 INTRODUO

Roberto Pestana de Faria 1

1 INTRODUO As vias de comunicao constituem uma importante infraestrutura para o desenvolvimento de uma sociedade. Durante dcadas a rede rodoviria portuguesa constituiu um problema de estrangulamento do crescimento da economia devido s suas inadequadas caractersticas geomtricas e sua deficiente qualidade. Ao longo dos anos, principalmente na dcada de 90, esse problema tem vindo a ser resolvido atravs da construo de Autoestradas, Itinerrios Principais (IP), Itinerrios Complementares (IC) e Estradas Municipais. Segundo Ferreira (2013) o pas tem cerca de 82900 km de rede de estradas, dos quais 71294 km so pavimentadas e 2613 km fazem parte de um sistema de autoestradas. O ciclo de vida dos pavimentos divide-se em duas fases, uma primeira que termina com a construo do trecho da rede rodoviria e uma segunda fase que engloba a conservao segundo o perodo de vida til. A inexistncia de Sistemas de Gesto de Pavimentos (SGP) capaz de manter a qualidade funcional e estrutural dos pavimentos tornou-se um problema incontornvel. Um SGP eficiente capaz de garantir a todas as seces de uma rede de estradas um elevado nvel de servio requerendo um baixo oramento e uso de recursos sem criar impactos adversos nas operaes de trfego e nas atividades sociais (Meneses e Ferreira, 2013). Os primeiros desenvolvimentos em Sistemas de Gesto de Pavimentos tiveram incio nos finais dos anos sessenta e envolviam o que muitos consideram as primeiras aplicaes de tecnologias de computao na Engenharia Civil (Markow, 1995; Thompson, 1994). Estes sistemas permitiam o tratamento de grandes quantidades de informao de modo a determinar indicadores que eram utilizados para a tomada de decises. A publicao do primeiro guia de gesto de pavimentos em 1985 pela American Association of State Highway and Transportattion Official (AASHTO) e a posterior imposio por parte da administrao federal de estradas norte americana de utilizao de um SGP como requisito para receber investimento impulsionaram a investigao e o seu desenvolvimento (Albuquerque, 2007). O primeiro Sistema de Gesto de Pavimentos surge em Portugal em 1990, desenvolvido pela extinta Junta Autnoma de Estradas (JAE). Atualmente a Estradas de Portugal, S.A. a entidade pblica que possu a responsabilidade de manuteno cerca de 13000 quilmetros de extenso de estradas. Em 2003 encomendou a trs universidades portuguesas um novo SGP (Figura 1.1) (Ferreira et al., 2011; Picado-Santos et al., 2006). A equipa de investigadores do Instituto Superior Tcnico (IST) teve a responsabilidade de criar uma Base de Dados Rodoviria habilitada para ser explorada por um Sistema de Informao (SIG) desenvolvida pela equipa de



investigadores do Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Universidade de Coimbra (UC) e pelo DEC da Universidade do Minho (UM). O Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos bem como Sistema de Apoio Deciso foram desenvolvidos pela equipa de investigadores do DEC-UC.

Figura 1.1 - Estrutura do Sistema de Gesto de Pavimentos da EP (Picado-Santos et al., 2006)

Podem ser agrupadas em dois nveis as atividades de um Sistema de Gesto de Pavimentos, a nvel de rede e a nvel de projeto. O nvel de rede compreende as decises relativas poltica do organismo apoiando os responsveis financeiros e a administrao das estradas na definio da poltica de conservao de maior rentabilidade para a rede considerando trs fatores fundamentais: o estado da rede; os padres de qualidade definidos para a rede; e as restries financeiras existentes. Ao nvel de projeto, os sistemas de gesto so utilizados principalmente pelo nvel tcnico da administrao na procura da soluo mais adequada do ponto de vista tcnico-econmico para cada trecho da rede (Branco et al., 2006).

1.1 Estrutura da Dissertao Esta Dissertao encontra-se desenvolvida ao longo de quatro captulos, incluindo este que descreve a necessidade de implementao de um Sistema de Gesto de Pavimentos e faz um



breve enquadramento histrico do tema apresentando as origens dos primeiros SGP no mundo e em Portugal. Distinguem-se, ainda neste captulo, os diferentes nveis de gesto dos SGP. No captulo 2 faz-se uma reviso de conhecimentos sobre os Sistemas de Gesto de Pavimentos descrevendo as suas componentes, funcionalidades e funcionamento. Apresenta-se tambm o Sistema de Gesto de Pavimentos que foi proposto para o Municpio de Viseu e o Sistema de Gesto de Pavimentos Flexveis proposto para o estado do Cear. No captulo 3 comea-se por fazer um enquadramento espacial e social do Municpio de Coimbra e da sua rede rodoviria, e descreve-se o Sistema de Gesto de Pavimentos proposto para o Municpio de Coimbra. O captulo 4 apresenta as concluses deste trabalho de investigao e possveis trabalhos futuros. O captulo 5 apresenta as referncias bibliogrficas ulilisadas. No Anexo A apresentam-se os dados relativos aos trechos da rede rodoviria. O Anexo B apresenta as reas de degradao superficial dos pavimentos, a profundidade mdia das rodeiras, o IRI e o PSI em cada trecho. No Anexo C apresenta-se o relatrio de qualidade dos pavimentos aps interveno.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra 2 GESTO DA CONSERVAO DOS PAVIMENTOS RODOVIRIOS


2 GESTO DA CONSERVAO DOS PAVIMENTOS RODOVIRIOS

2.1 Introduo Um Sistema de Gesto de Pavimentos fundamentalmente um processo de ajuda deciso constitudo pelas seguintes componentes (Figura 2.1): uma Base de Dados Rodoviria (BDR); um Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos (SAQ) e um Sistema de Apoio Deciso (SAD) (Branco et al., 2006, Ferreira e Picado-Santos, 2007; Picado-Santos et al., 2006).

Figura 2.1 - Estrutura de um Sistema de Gesto de Pavimentos (Branco et al., 2006)

2.1.1 Base de Dados Rodoviria Uma Base de Dados Rodoviria constitui o ncleo de qualquer sistema. Esta regista todas as informaes relevantes e trata os dados dos diferentes sectores de atividade dos diversos mdulos do sistema. Numa primeira fase do seu funcionamento, so inseridas na base de dados as caractersticas dos respetivos projetos obtidos por consulta ou por vistoria ao local, isto , so reunidos todos os dados que so fornecidos pelo exterior do sistema. Na fase de utilizao, o utilizador realiza o pedido de informao geralmente facilitado pela existncia de menus de procura de informao e esses pedidos so executados pelo sistema (Branco et al., 2006). A Base de Dados Rodoviria configurada de acordo com o nvel de administrao das estradas, quer seja ao nvel de rede ou ao nvel de projeto, de forma a responder s necessidades especficas relacionadas com a avaliao da qualidade dos pavimentos e a aplicao da ferramenta de apoio deciso (Ferreira et al., 2009a).

Base de Dados

Modelos de

Comportamento

Sistema de

Avaliao da

Qualidade

Sistema de

Apoio Deciso

Programa de

Conservao



Segundo Ferreira et al. (2009a), as caractersticas relevantes dos pavimentos so identificadas e includas na Base de Dados Rodoviria a fim de proporcionar ferramenta de avaliao da qualidade uma descrio da situao existente em relao ao estado de conservao dos pavimentos. A ferramenta de apoio deciso tambm considerada na escolha das caractersticas relevantes a incluir na Base de Dados Rodoviria. As caractersticas relevantes para a ferramenta de avaliao da qualidade dos pavimentos podem ser obtidas de forma manual ou forma automtica. A forma manual consiste num levantamento visual em que o operador se desloca a p, ao longo do trecho, e regista as degradaes observadas de acordo com um catlogo de patologias e preenche uma ficha de observao dos pavimentos (Quadro 2.1) com auxlio de uma rgua e uma roda de medio.

Quadro 2.1 - Ficha de observao dos pavimentos

Nome do observador: Trecho n: Data da observao: /. /.

Material Esp. (m)

Estrada: Data de construo: //

Estrutura do pavimento:

Desgaste

Classe da estrada: Data da ltima reabilitao: // Regularizao

Classe de trfego:

TMDA: TMDAp:

Base

Comprimento mdio do trecho:

Sub-base

Largura mdia do trecho: Leito do pav. CBR= %

Distncia (m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Fendilhamento

Pele de crocodilo

Covas

Peladas

Def. localizada

Rodeiras

Reparaes

Irregularidade

Aderncia

De forma a reduzir a subjetividade presente numa avaliao visual de um pavimento utilizado um catlogo de patologias (Quadro 2.2) que agrupa as degradaes em trs nveis de gravidade de acordo com as caractersticas da degradao. Os nveis gravidade variam de um a trs, sendo que um o menor nvel de gravidade e trs o maior nvel de gravidade.



Quadro 2.2 - rea ou valor adotado em cada de gradao consoante o nvel de gravidade (Picado-Santos e Ferreira, 2004)

Degradao Gravidade Descrio rea afetada/valor

adotado

Fendilhamento

1 Fenda isolada 0,5m comprimento

afetado

2 2mm



Existem diversos equipamentos capazes de efetuar o levantamento de defeitos da superfcie de rodagem de forma automtica tais como, o Automatic Road Analyser, o Laser Road Surface Tester e o VIZIROAD (Hass et al.,1994). O Automatic Road Analyser (ARAN) consiste num conjunto de equipamentos instalados numa carrinha que registam os defeitos da superfcie atravs de cmaras de filmar para posterior catalogao das patologias. Possu tambm sensores laser para medio das reas de fendilhamento e instrumentos para avaliar o IRI e a profundidade das rodeiras. O Laser Road Surface Tester (RST) utiliza uma barra laser, montada num veculo, para medir a profundidade e largura do fendilhamento, a profundidade das rodeiras, a macrotextura e o IRI. O RST poder ser equipado com dispositivos GPS a fim de fornecer um posicionamento das degradaes e cmaras de filmar para registo das mesmas. O VIZIROAD um conjunto de equipamentos de observao visual instalado em veculos (Figura 2.2) constitudo por um computador, dois teclados e um Transformador Diferencial Varivel. No computador instalado o software de controlo que recebe a informao das degradaes inserida por dois operadores nos teclados e as distncias captadas pelo Transformador Diferencial Varivel. Essa informao posteriormente tratada de forma a ser enviada para a BDR.

Figura 2.2 - Equipamento VIZIROAD (Picado-Santos et al., 2006)

A Base de Dados Rodoviria contm tambm os seguintes dados; identificao e referenciao dos trechos rodovirios; trfego; histria dos pavimentos; tipo de pavimento; classificao das vias; restries oramentais; solues de conservao e respetivos custos unitrios.



2.1.1.1 Novos Desenvolvimentos nos Sistemas de Aquisio de Dados em Portugal As atuais solues de aquisio de dados so pouco eficientes a nvel de tempo e de mo-de-obra ou consomem demasiados recursos. A aplicao iROAD uma soluo eficiente de baixo custo que recorre s novas tecnologias para agilizar o processo de recolha de dados dos pavimentos de redes rodovirias (Ferreira et al., 2014a). Essa aplicao executada num Tablet com sistema operativo Android, permitindo mobilidade e facilidade de utilizao por parte dos operadores, tornando a aplicao flexvel e adaptvel s vrias necessidades dos operadores que se podem deslocar num veculo ou a p. O sistema encontra-se apresentado na (Figura 2.3) onde se podem visualizar as suas principais componentes.

Figura 2.3 - Arquitetura geral do sistema (Oliveira, 2014)

Nos levantamentos da rede so registadas todas as caractersticas encontradas na seco com recurso aos cones dos teclados correspondentes aos diferentes parmetros de qualidade. Estas caractersticas podem ser pontuais tais como tampas de esgoto ou sinalizao vertical, ou contnuas, tais como o fendilhamento, a pele de crocodilo, etc. As caractersticas so georreferenciadas com recurso ao Global Positioning System (GPS) e para complementar a informao registada por este sistema possvel adicionar informao adicional em formato de imagem, vdeo, texto ou notas udio. Caso exista uma ligao de dados disponvel, possvel visualizar a informao registada nos mapas de uso livre designado por OpenStreetMap (Figura 2.4).



Figura 2.4 - Levantamento com apoio do OpenStreetMap (Ferreira et al., 2014a)

Para validao dos levantamentos feitos com a aplicao iROAD foram realizados alguns testes em vrias seces do Municpio de Coimbra. Nestes testes foram realizados levantamentos manuais usando uma ficha de observao e uma roda de medio de distncias e a aplicao iROAD, realisando as medies com o GPS. O equipamento escolhido para execuo dos testes foi o Samsung Galaxy Tab3 10.1 usando o GPS interno para a recolha das coordenadas de georeferenciao. Existem ainda algumas oscilaes entre as medies efetuadas manualmente (Quadro 2.3), o que se deve a problemas de hardware e/ou problemas de software. Para obteno de coordenadas, o sistema operativo Android usa uma srie de parmetros de configurao que visam a poupana de bateria em sacrifcio da preciso e rapidez do GPS. Essas configuraes j foram alteradas com o objetivo de melhorar a preciso mesmo que no sejam favorveis ao consumo de bateria. No entanto, essas novas configuraes ainda no foram testadas (Ferreira et al., 2014a).

Quadro 2.3 - Comparao entre medies

Trecho Comprimento do

levantamento manual (m)

Comprimento do levantamento com iROAD

(m)

Diferena (m)

Erro (%)

9b 357,9 345,7 12,2 3,4 10a 1520,9 1465,1 55,8 3,7 11a 50,1 53,6 -3,5 6,9 11b 59,0 56,9 2,1 3,5



Para alm dessas configuraes de obteno de coordenadas, tambm existe a pretenso de fazer alteraes no mtodo de clculo da distncia, que data dos levantamentos, eram calculadas usando os mtodos integrados no sistema operativo Android que fazem o clculo da distncia medindo-a entre dois pontos em linha reta. Visto que uma distncia medida em linha reta inferior distncia medida sob uma linha curva, os resultados so tendencionalmente inferiores. A nvel de antena do GPS, existem algumas variaes na sua preciso que influenciam os resultados, isto porque a preciso no prioridade neste tipo de dispositivos, o que compromete os resultados. 2.1.2 Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos A partir da informao armazenada e manipulada na Base de Dados Rodoviria, o Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos capaz de disponibilizar o estado de conservao dos pavimentos em determinado instante e dar essa informao ao gestor rodovirio. A avaliao da qualidade dos pavimentos pode ser realizada segundo trs metodologias diferentes: avaliao global; avaliao paramtrica; e avaliao mista.

Avaliao global A avaliao global, a mais utilizada na rede rodoviria de Portugal (Ferreira e Picado-Santos, 2007; Ferreira e Meneses, 2006; Meneseses e Ferreira, 2004; Picado-Santos et al., 2004; Santos e Ferreira, 2013), consiste na agregao pesada dos parmetros de estado dos pavimentos num ndice global capaz de traduzir o estado dos pavimentos numa nota global. O peso de cada parmetro de estado atribudo consoante a poltica de conservao e o desenvolvimento da rede rodoviria. Esta metodologia apresenta como principais vantagens a facilidade de classificar o estado dos pavimentos atravs de uma nota nica atribuda a cada trecho do pavimento e a representao cartogrfica clara e evidente do estado de conservao dos pavimentos da rede rodoviria. Apresenta ao mesmo tempo como desvantagens a possibilidade da mesma nota representar diferentes estados dos pavimentos devido compensao dos parmetros e a dificuldade na definio dos coeficientes de ponderao a atribuir a cada parmetro de estado considerado no algoritmo de clculo da nota global (Branco et al., 2006). Existem diversos ndices desenvolvidos nesta metodologia para pavimentos flexveis, entre outros, podem referir-se os seguintes (Paterson, 1987): Present Serviceability Index (PSI)



resultante dos estudos dos ensaios da AASHO; a nota R, utilizada pelo sistema de gesto do estado de Washington nos Estados Unidos da Amrica (EUA); o Pavement Condition Index (PCI), desenvolvido pelo sistema de gesto do estado Ontrio no Canad; e o Pavement Condition Rating (PCR), utilizado pelo sistema de gesto do estado de Ohio nos EUA. O ndice de qualidade (IQ) mais utilizado na rede rodoviria portuguesa o Present Serviceability Index (PSI), baseando-se na informao obtida no ensaio da AASHTO (Equao 2.1) e adotado pelo sistema de gesto de pavimentos do Estado do Nevada (Equao 2.2). Os ndices so caracterizados atravs do estado da superfcie do pavimento considerando os seguintes parmetros de qualidade: fendilhamento; pele de crocodilo; covas; peladas; reparaes; rodeiras; e irregularidade longitudinal.

25,0 38,1)2(01,0)1log(91,103,5 RDPCSVPSI ++= (2.1)

Onde: PSI = ndice de qualidade do pavimento; SV = Varincia de desnveis do perfil longitudinal medido na faixa de rodagem com perfilmetro

CHLOE; C2 = Proporo (1/1000) de superfcie com pele de crocodilo ou com desagregao; P = Proporo (1/1000) de superfcie com reparaes localizadas; RD = Profundidade mdia (polegadas) das rodeiras.

5,020002598,0 )(03,0002139,05 tttt

IRIt PSCRePSI

t ++= (2.2)

Onde: PSIt = ndice de qualidade do pavimento no ano t;

IRIt = Irregularidades longitudinais no ano t; Rt = Profundidade mdia das rodeiras no ano t (mm);

Ct = rea com fendilhamento e pele de crocodilo no ano t;

St = rea de covas e peladas no ano t;

Pt = rea com reparaes no ano t.

Avaliao Paramtrica

A metodologia de avaliao paramtrica considera a definio de valores, ou intervalos de valores, para cada um dos parmetros considerados relevantes para a caracterizao do estado do pavimento em funo das consequncias previsveis para os utentes ou para o pavimento. Em princpio, estas classes so definidas em funo das consequncias que o estado do



pavimento correspondente a cada uma delas ter quer para a qualidade estrutural, quer para a qualidade funcional do pavimento (Pereira e Miranda, 1999). A avaliao da rede realizada atravs da verificao de percentagem de rea degradada dos diferentes parmetros de estado e comparando os valores das percentagens de degradao existentes numa determinada data com os valores pr estabelecidos. Seguidamente efetuada a definio dos trabalhos de conservao que devero ser realizados na rede rodoviria ao nvel dos pavimentos. Este tipo de metodologia tem como inconvenientes o facto de requerer um grande volume de informao e uma anlise muito exaustiva ao ter que considerar vrios parmetros em separado. No entanto, permite uma definio mais correta do estado do pavimento, possibilitando assim uma maior preciso na escolha do tipo de interveno que dever ser tomada na vida do pavimento.

Avaliao Mista Uma avaliao mista considera uma combinao entre os dois tipos de avaliao anteriormente descritos, pretendendo-se neste caso a eliminao das desvantagens associadas anlise global e manter as vantagens associadas anlise paramtrica. Este tipo de avaliao consiste na combinao de diferentes parmetros de estado de modo a definir classes de estado de conservao de cada trecho de pavimento observado, utilizando grelhas de dupla ou tripla entrada (Branco et al., 2006). Grande parte das administraes opta por este tipo de avaliao, tal como o estado da Califrnia que utiliza trechos de 60 metros de extenso para a anlise das degradaes da superfcie do pavimento. As degradaes so quantificadas quanto ao tipo, extenso e gravidade considerando o fendilhamento, a pele de crocodilo, as rodeiras, as reparaes parciais e o estado das bermas (Paterson, 1987). A metodologia desenvolvida para a antiga Junta Autnoma de Estradas (JAE) utiliza uma grelha de tripla entrada onde so combinados trs parmetros (Pereira e Miranda, 1999): a capacidade de suporte (deflexo); o estado superficial do pavimento; e a irregularidade longitudinal. A considerao desses 3 parmetros e as suas diferentes classes, atravs de uma grelha de tripla entrada, permite a definio de 90 estados possveis para cada trecho (3 classes de deflexo 10 classes de estado 3 classes de irregularidade longitudinal).



2.1.3 Sistema de Apoio Decio O Sistema de Apoio Deciso permite a definio das melhores estratgias de aplicao de recursos mediante os objetivos e metas a alcanar pela administrao rodoviria. Promove tambm o equilbrio quando existem conflitos de interesse na escolha das solues de interveno que minimizem os custos para a administrao e ao mesmo tempo minimizem os custos para os utentes. O planeamento das atividades de conservao deve ser executado tendo em conta o tempo e o espao da rede, sendo que a administrao tem o dever de decidir sobre qual a metodologia de programao a adotar. Segundo Picado-Santos e Ferreira (2004), as administraes dispem de trs metodologias diferentes a adotar:

Programao corretiva a um ano por nveis mnimos de qualidade; Programao plurianual corretiva-preventiva com objetivo de minimizar os custos de

conservao; Programao plurianual corretiva-preventiva com o objetivo de minimizar todos os

custos. Na programao corretiva a um ano por nveis mnimos de qualidade (NMQ) so definidos valores mnimos de qualidade para os parmetros de estado dos pavimentos. Os trechos que possuem valores abaixo do nvel estabelecido so selecionados de forma que seja estabelecido o tipo de intervenso de recuperao e os respetivos custos unitrios. Com a programao plurianual corretiva-preventiva com objetivo de minimizar os custos de conservao so estabelecidos nveis mnimos de qualidade para os parmetros de estado dos pavimentos. No entanto para que seja acionada uma ao de conservao o estado do pavimento no necessita de se encontrar no nvel mnimo. O perodo de programao dos trabalhos efetuado para o ano do levantamento e o restante perodo de planeamento tendo como objetivo a minimizao dos custos de conservao (Min. CC). Dado que o planeamento das intervenes realizado ao longo de um perodo de planeamento, existe a necessidade de prever o estado de conservao ao longo do tempo, o que implica a utilizao de modelos de comportamento dos pavimentos. A programao plurianual corretiva-preventiva com o objetivo de minimizar todos os custos idntica programao plurianual corretiva-preventiva com objetivo de minimizar os custos de conservao. No entanto, considera adicionalmente os custos para os utentes (CU) e o valor residual dos pavimentos (VR).



Nos problemas de avaliao e deciso existem diversos critrios ou dimenses a ter em conta em simultneo. Geralmente esses critrios esto em conflito e so expressos em unidades incomensurveis. A adoo de um mtodo de avaliao multicritrio permite a seleo de estratgias de recuperao que mais se aproximam da soluo tima, dentro das solues apresentadas e que satisfaam as restries de forma a otimizar as funes objetivo. No entanto, a aplicao de mtodos de anlise multicritrio apresentam a desvantagem de aumentar a complexidade da formulao matemtica dos Sistemas de Gesto de Pavimentos. Por esse motivo frequentemente aplicar uma anlise de otimizao monocritrio (Fwa et al.,2000; Wu e Flintsch, 2009).

2.2 Sistema de Gesto de Pavimentos do Municpio de Viseu O Sistema de Gesto de Pavimentos (SGP) foi proposto inicialmente ao Municpio de Viseu no ano de 2008, tendo sido continuado e melhorado at ao ano de 2012 (Figueiredo, 2008; Ferreira, 2011; Jorge e Ferreira 2012). Este SGP constitudo por uma Basse de Dados Rodoviria (BDR), um Sistema de Avaliao da Qualidade dos pavimentos (SAQ) e por um Sistema de Apoio Deciso (SAD) (Figura 2.5). Este SGP surge na mesma linha de investigao dos investigadores do DEC-UC que propuseram o primeiro SGP aplicado a um municpio em Portugal, o SGP do Municpio de Lisboa.

Figura 2.5 - Estrutura do Sistema de Gesto de Pavimentos do Municpio de Viseu



A Base de Dados composta pelos seguintes grupos de informao: identificao e referenciao dos trechos rodovirios; tipo de pavimento; histria dos pavimentos; condies climticas; caracterizao do trfego; obras de construo e manuteno; avaliao da qualidade dos trechos; e os dados resultantes da aplicao do sistema. Na ferramenta de avaliao da qualidade dos pavimentos considerada uma anlise mista, considerando separadamente os valores de cada parmetro de estado (fendilhamento, pele de crocodilo, covas, peladas, reparaes, rodeiras e irregularidade longitudinal) mas tambm um ndice de qualidade do pavimento, o Present Serviceability Index (PSI) (Equao 2.3), o mesmo ndice utilizado no Sistema de Gesto de Pavimentos proposto para o municpio de Lisboa (Picado-Santos et al., 2006). O clculo do PSI efetuado tendo em conta os nveis de gravidade definidos para cada parmetro de estado.

5,02

4

0002598,0

)(03,074

002139,05 ttt

tIRI

t PSCR

ePSIt

++=

(2.3)

5,02000065,0 )(21,00005348,05 ttttIRI

t PSCRePSIt ++=

(2.4)

Onde: PSIt = ndice de qualidade do pavimento no ano t;

IRIt = Irregularidades longitudinais no ano t; Rt = Profundidade mdia das rodeiras no ano t (mm);

Ct = rea com fendilhamento e pele de crocodilo no ano t;

St = rea de covas e peladas no ano t; Pt = rea com reparaes no ano t.

A Equao (2.4) apresentada anteriormente uma verso modificada da equao utilizada no Sistema de Gesto de Pavimentos utilizado no Estado do Nevada. No entanto procedeu-se a uma alterao nos pesos dos parmeros de estado de forma a ajustar o clculo do ndice de qualidade a uma rede rodoviria municipal, reduzindo a contribuio da irregularidade longitudinal e das rodeiras, e aumentando a contribuio do fendilhalhento, da pele de corcodilho, das covas e peladas e das reparaes. O Sistema de Apoio Deciso (SAD) tem como objetivo a minimizao dos custos totais de conservao e a maximizao da qualidade da rede rodoviria (Figura 2.6). Este constitudo pelas seguintes componentes: o objetivo de anlise; os dados do pavimento e os modelos; as restries que o modelo deve garantir; e os resultados (Ferreira et al., 2009b).



A principal diferena entre o SAD aplicado em Lisboa e o SAD aplicado em Viseu consiste na substituio dos modelos de previso de comportamentos dos pavimentos do World Bank Highway Design and Maintenance Standards Model III (HDM-III) pelos modelos de previso de comportamentos dos pavimentos Highway Development and Management System 4 (HDM-4). Os modelos HDM conseguem prever o desempenho para cada tipo de degradao ao longo do tempo e por esse motivo so utilizados por agncias de crdito, governos e departamentos responsveis por investigar as consequncias econmicas de investimentos em infraestruturas rodovirias. Estes modelos foram obtidos atravs do estudo de colaborao rodovirio chamado International Study of Higway Devolopment and Management (ISOHDM) tendo como principais financiadores o Banco de Desenvolvimento Asitico, o Departamento de Estradas do Reino Unido, a Administrao de Estradas da Sucia e o Banco Mundial (Jorge, 2010).

Figura 2.6 - Sistema de Apoio Deciso do SGP de Viseu (Jorge e Ferreira, 2012)



Os modelos de previso de comportamento dos pavimentos HDM-4 foram implementados no programa GENEPAV-HDM4 utilizando a linguagem de programao do Microsoft Visual Studio, adaptando e introduzindo novas funcionalidades a um algoritmo j existente, designado por GENETIPAV-D (ISOHDM, 1995; Ferreira, 2001) previamente desenvolvido para resolver modelos de otimizao determinsticos e desagregados tendo como objetivo a minimizao de custos. A metodologia adotada consiste na definio de nveis mnimos de qualidade, ou seja os valores mnimos considerados para o PSI e os valores mximos considerados para as restantes degradaes (Quadro 2.4).

Quadro 2.4 - Nveis mnimos de qualidade (Jorge e Ferreira, 2012)

Parmetro de qualidade do pavimento Valor

Fendilhamento rea afetada = 20,0%

Rodeiras Profundidade mdia das rodeiras = 20 mm

Covas e peladas rea afetada = 20,0%

Irregularidade longitudinal IRI = 5500 mm/km

ndice global de qualidade PSI = 1,5

Para este estudo foram consideradas nove aes de conservao dos pavimentos, com os respetivos custos unitrios, considerando trs estratgias de conservao diferentes: a Estratgia I corresponde a uma poltica corretiva, abrangendo apenas as operaes simples de manuteno e reabilitao (M&R); a Estratgia II corresponde a uma abordagem de otimizao dos custos de conservao (corretiva, preventiva), envolvendo todas as possveis operaes de M&R; e a Estratgia III corresponde a uma abordagem de otimizao (corretiva, preventiva) dos custos totais (somatrio dos custos de conservao e dos custos para os utentes, deduzindo o valor residual dos pavimentos no ltimo ano do perodo de planeamento). 2.3 Sistema de Gesto de Pavimentos Flexvieis Proposto para o Estado do Cear O Sistema de Gesto de Pavimentos proposto para o estado do Cear composto por uma BDR, por um SAQ e por um SAD. As ferramentas de anlise que o compem devem seguir a seguinte cronologia de atividades: dimensionamento das Unidades de Amostragem (UAs); estabelecimento de um Plano de Monotorizao; elaborao de Modelos de Previso de Desempenho dos pavimentos; Elaborao de rvores de Deciso para a seleo das Tcnicas Alternativas de Manuteno e Reabilitao; estabelecimento do Mtodo de Priorizao (Albuquerque, 2007).



As UAs so os trechos representativos preestabelecidos de acordo com as caractersticas de trfego, clima, estrutura dos pavimentos, idade, estado da superfcie e geometria da malha rodoviria. Estas tm como principal objetivo fornecer um mecanismo de otimizao das campanhas de levantamentos defletomtricos com FWD e de levantamentos da irregularidade longitudinal (IRI). Para o dimensionamento das UAs realizado um levantamento visual contnuo de forma a determinar segmentos homogneos (STH) dentro de cada trecho estabelecido pelo Plano Nacional Virio, onde as UAs representam um quilmetro desse trecho (Visconti, 2000). Em cada UAs so estabelecidos 3 segmentos testemunha, no incio, no meio e no fim, com 100 metros de comprimento onde so estabelecidas as reas de levantamento de degradaes de 6m de extenso no incio e no final dos segmentos testemunha (Figura 2.7).

Figura 2.7 - Esquema grfico para definio de Unidades de Amostragem de acordo com a metodologia do DNIT (Visconti, 2000)

A Base de Dados Rodoviria armazena todas as partes integrantes do Sistema de Gesto de Pavimentos contendo os dados pluviomtricos, altitude, contagens de trfego, datas de intervenes, espessura e tipo de materiais utilizados na construo, classificao e distribuio espacial dos solos, levantamento defletomtricos com FWD e levantamento do IRI. Na Figura 2.8 podem observar-se as principais componentes da BDR.



Figura 2.8 - Atividades do SGP que integram a BDR (Cardoso, 1994)

No SAQ utilizado no estado do Cear so considerados dois parmetros de qualidade dos paviemtntos: a Deflexo Mxima com FWD (D0FWD) e a Irregularidade Longitudinal (IRI), e um ndice de qualidade do pavimento o ndice de Condio do Pavimento (PCR). O clculo do ndice de qualidade do pavimento Pavement Condition Rating (PCR) baseado na metodologia utilizada pelo Departamento de Transportes do estado de Ohio sendo calculado atravs da Equao (2.5). Para o clculo do PCR so considerados cinco tipos de degradaes superficiais: rodeiras; desgaste superficial; reparaes; fendilhamento em bloco (causado pela variao volumtrica das camadas ligadas, devido variao da temperatura, que por sua vez induz tenses de trao superiores s tenses de rutura do material ligado); e fendilhamento. Os dados referentes extenso e severidade das degradaes superficiais so obtidos atravs de um levantamento visual contnuo realizado em toda a largura e extenso do pavimento. Os restantes parmetros so obtidos diretamente atravs dos respetivos levantamentos. Um pavimento novo apresenta um PCR igual a 100 e medida que os defeitos surgem so contabilizados e calculado o Valor Deduzido associado a cada defeito (Equao 2.6) atravs da multiplicao entre o Fator de Equivalncia (Quadro 2.5) e a extenso relativa do defeito no trecho analisado (Albuquerque, 2007).



= VDPCRt 100 , com 1000 VD (2.5)

t

i

x

xFEVD

=

(2.6)

Onde: PCRt = Pavement Condition Rating no ano t; VD = Valor Deduzido; FE = Fator de Equivalncia; xi = Extenso do Defeito (m); xt = Extenso do Segmento (m).

Quadro 2.5 - Fator de Equivalncia (Albuquerque, 2007)

A Figura 2.9 apresenta a classificao para cada intervalo de valores de PCR proposta para o SGP do estado do Cear. Esta classificao baseia-se no SGP do Departamento de Transportes do Estado Americano de Ohio (ODOT, 2004).

Tipo de Degradao

Descrio Extenso do Defeito (%)

Severidade Fator de Equivalncia

(FE) Mnimo Mximo

Rodeiras

Pouco 0 8 0 0,10

Razovel 8 20 1 0,30 Alto 20 40 2 0,50

Excessivo 40 100 3 0,80

Desgaste Superficial

Pouco 0 8 0 0,10

Razovel 8 35 1 0,30

Alto 35 60 2 0,50

Excessivo 60 100 3 0,80

Reparaes

Pouco 0 6 0 0,10

Razovel 6 17 1 0,30

Alto 17 32 2 0,50

Excessivo 32 100 3 0,80

Fendilhamento em Bloco

Pouco 0 8 0 0,10

Razovel 15 20 1 0,30

Alto 50 40 2 0,50

Excessivo 70 100 3 0,80

Fendilhamento

Pouco 0 15 0 0,10

Razovel 15 32 1 0,30

Alto 32 60 2 0,50

Excessivo 60 100 3 0,80



Figura 2.9 - Classificao funcional do pavimento (ODOT, 2004)

O Sistema de Apoio Deciso utiliza modelos de previso de desempenho dos pavimentos do tipo emprico-determinsticos, elaborados por regresso com Crescimento Exponencial no caso da IRIt (Equao 2.7) e D0FWDt (Equao 2.8) e utiliza o mtodo de estimativa Quasi-Newton e Regresso Mltipla Linear no caso do PCRt (Equao 2.9) (Albuquerque, 2007). Estes modelos so codificados por variveis independentes N, S, e C. Onde N o nmero acumulado de trfego calculado atravs dos fatores de carga da AASHTO, S a capacidade estrutural do pavimento determinado pelo mtodo da AASHTO, e C a classificao climtica (Quadro 2.6) utilizada pela Organizao das Naes Unidas para a Educao Cincia e Cultura (UNESCO) (Albuquerque, 2007).

N)0,0046S0,0023C-0,0011(5,1770

t e 173,35- IRI+++= (2.7)

)6,143263,00601,06783,3(

0 FWDD NSC

te +=

(2.8)

N14,6-S3,5C4,1- 71,3 PCR t += (2.9)

6

6

PCR 1049,8

1051,8N

= acumN

(2.10)

6

6

IRI 1047,5

1058,8N

= acumN

(2.11)



6

6

D0 1053,6

1054,6N

FWD

= acumN

(2.12)

11,2

17,3S PCR

= SNC (2.13)

11,2

17,3S IRI

= SNC (2.14)

11,2

17,3S DO

= SNCFWD (2.15)

+= 43,1)log(5,8)log(5,3a SNC2

i CBRCBRHi (2.16)

Quadro 2.6 - Classificao climtica da UNESCO (Albuquerque, 2007)

Classificao Climtica da UNESCO C

Hmido Sub-hmido

hmido Sub-hmido

Seco Semi-rido

rido e hper-rido

(-1) (-0,5) (0) (+0,5) (+1) IA > 1,0 0,65 < IA< 1,00 0,50 < IA < 0,65 0,20 < IA< 0,50 IA < 0,20

0AI ET

P r= (2.17)

Onde: IRIt = Irregularidade longitudinal no ano t; D0FWDt = Deflexo determinada com FWD no ano t; PCRt = Pavement Condition Rating no ano t; C = Classificao climtica; S = Capacidade estrutural do pavimento; N = Nmero acumulado de trfego; Nacum = Nmero acumulado de solicitaes de eixos padro de 8,2 tf ; SNC = Nmero estrutural corrigido; ai = Coeficiente estrutural corrigido da camada i; Hi = Espessura da camada i; CBR = California Bearing Ratio IA = ndice de Aridez; Pr = Precipitao mdia (mm); ET0 = Evapotranspirao potencial (mm).



Os critrios de reparao dos trechos baseiam-se numa metodologia de mnimos de qualidade do parmetro de estado IRI e do ndice de qualidade do pavimento PCR, utilizamdo faixas des valores do IRI e do PCR para determinar e indicar as alternativas de manuteno atravs de rvores de Deciso (Figura 2.10). A grande vantagem da utilizao de uma metodologia baseada numa rvore de Deciso a possibilidade de transformar ou decompor um problema complexo em diversos subproblemas de resoluo mais simples. Para a construo da rvore de Deciso, os parmetros de qualidade so agrupados numa sequncia segundo a sua relevncia, e so traadas as diretrizes que indicam as solues de recuperao at que se chegue ao resultado final.

Figura 2.10 - rvore de Deciso das solues de reparao a aplicar (Albuquerque, 2007)



Onde: RS = Reparao superficial; RP = Reparao profunda; RC = Rega de colagem; TSS = Tratamento superficial simples; TSD = Tratamento superficial duplo; RE = Reperfilamento; RRT = Remoo e reconstruo total das camadas asflticas; FR+RE = Fresagem total ou parcial das camadas asflticas e reperfilamento;

CI+RE = Remoo parcial do pavimento e aplicao de camada granular intermdia e reperfilamento;

GEO+RE = Rega de colagem e aplicao de manta anti propagao de fendas e reperfilamento; RTP = Reconstruo total do pavimento.

O SAD efetua uma priorizao dos trechos a recuperar aplicando um mtodo de anlise multicritrio PROMETHEE II considerando critrios de cinco categorias diferentes (tcnica, econmica, social, ambiental e de transporte). Os resultados da anlise multicritrio so comparados com os resultados obtidos atravs do mtodo de classificao direta do parmetro PCR, menor PCR, e pelo mtodo de classificao baseado na relao Benefcio/Custo (Equao 2.18), maior Benefcio/Custo.

TMDACM

PCRPCR atual = 0Custo

Benifcio (2.18)

Onde: CM = Custo de manuteno do pavimento associado ao valor PCRatual do trecho rodovirio; PCRatual = Valor de PCR calculado com o modelo de previso de desempenho para o ano de

anlise; PCR0 = Valor de PCR calculado com o modelo de previso de desempenho aps a aplicao

da interveno; TMDA = Trfego Mdio Dirio Anual de veculos que circula no trecho rodovirio.

2.4 Consideraes Finais A informao apresentada neste captulo permite um melhor conhecimento dos Sistemas de Gesto de Pavimentos e um melhor conhecimento dos diferentes sectores de atividade. A grande vantagem da aplicao destes sistemas reside na sua capacidade de apoio relativamente deciso de aplicao dos recursos disponveis. A utilizao de formas manuais de recolha de dados sobre a rede rodoviria apresenta uma baixa eficincia a nvel do tempo e da mo-de-obra. Por outro lado, a aplicao de formas



automticas de recolhas de dados convencionais so muito dispendiosas e no possibilitam a recolha de todas as informaes relevantes no ato do levantamento. A aplicao iROAD possibilita a configurao de um vasto conjunto de caractersticas a serem observados nas infraestruturas rodovirias, quer seja pelo seu baixo custo de implementaoou pela reduo dos recursos de mo-de-obra. uma soluo de baixo custo capaz de substituir os mtodos manuais e automticos atualmente existentes na grande parte das identidades gestoras de infraestruturas, adequada especialmente para Cmaras Municipais. No entanto os problemas ainda associados s oscilaes das medies revelam a necessidade de melhoramentos na aplicao. Ambos os SGP aplicados no Municpio de Lisboa e no Municpio de Viseu beneficiam das vantagens de utilizao de uma avaliao mista na ferramenta de avaliao da qualidade dos pavimentos e de uma alterao aos pesos dos parmetros de estado dos pavimentos de forma a ajustar o clculo do ndice de qualidade a uma rede rodoviria municipal. Com a implementao do SGP, a Cmara Municipal de Viseu tem a capacidade de prever quais as mais vantajosas operaes de manuteno e reabilitao a aplicar a cada trecho e a sua distribuio ao longo do perodo de planeamento. Tal possvel devido aos seguintes documentos produzidos: plano de conservao e manuteno multianual; relatrio de custos; relatrio de qualidade estrutural e funcional dos pavimentos. No entanto os modelos de comportamento HDM-4 devem ser calibrados de acordo com as condies locais de forma que as taxas de degradao dos pavimentos correspondam ao observado. O modelo de otimizao proposto para o Municpio de Viseu vem fechar uma lacuna da gesto de pavimentos que existia entre o nvel de rede e o nvel de projeto, uma das principais concluses das mais recentes conferncias internacionais de gesto de pavimentos. Isto possvel atravs de uma substituio da abordagem tradicional, que usa modelos de variveis independentes no processo de degradao do pavimento (mdulo de deformabilidade, coeficiente de Poisson, caractersticas dos agregados, etc) por uma abordagem que utiliza modelos de gesto de previso do estado do pavimento com base nas degradaes superficiais (fendilhamento, pele de crocodilo, peladas, covas, reparaes, rodeiras, irregularidade longitudinal, aderncia, etc.). O estabelecimento de Unidades de Amostragem mostra-se ser um mecanismo eficaz na reduo dos custos associados s campanhas de monitorizao apresentado uma reduo de at cerca de 75%, apresentado erros mdios absolutos bastante baixos.



A utilizao de rvores de Deciso na definio das solues de interveno apresenta as seguintes vantagens: identifica as vrias possibilidades analisadas pela relao entre os seus elementos; facilita a visualizao do sistema; serve de base para as regras de referncia; e apresenta todas as informaes graficamente. Neste captulo referiu-se a importncia de aplicao de mtodos de anlise multicritrio na priorizao dos trechos a intervir, considerando diferentes categorias de critrios representando as diferentes necessidades dos agentes de gesto rodovirios do estado do Cear e, por outro lado, as necessidades da populao. Os SGP apresentados anteriormente apresentam muitas semelhanas em termos de funcionamento dos seus mdulos estruturantes e ambos so aplicveis tanto ao nvel de rede como ao nvel de projeto. A ferramenta de avaliao da qualidade e a ferramenta de apoio deciso do SGP proposto para o estado do Cear foram ajustados dimenso da rede e s caractersticas ambientais da regio.

Gesto da Conservao dos Pavimentos da Rede Rodoviria de Coimbra 3 CASO DE ESTUDO


3 ESTUDO DE CASO 3.1 Introduo As vias de comunicao tm uma grande influncia na qualidade de vida da populao. A gesto destas infraestruturas tem como objetivo providenciar populao servios de circulao eficientes e de qualidade a custos reduzidos. Essa gesto deve ser estruturada de modo a que o seu funcionamento possa articular-se de acordo com o contexto poltico (muitas vezes preponderante), orgnico, tcnico, econmico e com a identidade da qual se integra (Pereira e Miranda,1999). Atravs de uma anlise dos Sistemas de Gesto de Pavimentos propostos para as redes rodovirias dos municpios Portugueses constatou-se que existe uma necessidade de adaptao dos mesmos situao econmica e poltica do pas. Este captulo apresenta uma proposta de implementao de um Sistema de Gesto de Pavimentos para a rede rodoviria do Municpio de Coimbra, pois at data no existe nenhum em vigor. O Caso de Estudo dividido em cinco subcaptulos. No subcaptulo 3.1 feito um enquadramento do Municpio de Coimbra e a descrio do funcionamento da Cmara municipal de Coimbra. No subcaptulo 3.2 apresentada a rede rodoviria de Coimbra com a indicao das vias estudadas. O subcaptulo 3.3 apresenta a metodologia de gesto da qualidade dos pavimentos utilizada pelo municpio de Coimbra. O subcaptulo 3.4 apresenta-se a metodologia proposta para gerir a rede rodoviria de Coimbra. No subcaptulo 3.5 so apresentadas as consideraes finais.

3.1.1 Enquadramento do Distrito e Municpio de Coimbra Coimbra localiza-se na regio central de Portugal continental, sendo limitada a sul pelo distrito de Leiria, a oeste pelo Oceano Atlntico, a norte pelo distrito de Aveiro e pelo distrito de Viseu, a leste pelos distritos da Guarda e de Castelo Branco. Este distrito divide-se em 17 municpios: Arganil; Cantanhede; Coimbra; Condeixa-a-Nova; Figueira da Foz; Gis, Lous; Mira; Miranda do Corvo; Montemor-o-Velho; Oliveira do Hospital; Pampilhosa da Serra; Penacova; Penela; Soure; Tbua e Vila Nova de Poiares. O Conselho de Coimbra atualmente constitudo por 8 juntas de freguesia: Almalagus; Brasfemes; Ceira; Cernache; Santo Antnio dos Olivais; S. Joo do Campo; S Silvestre; Torres do Mondego, e por dez Unies de freguesia: Antuzede e



Vil de Matos; Assafarge e Antanhol; Eiras e S. Paulo de Frades; Coimbra; Lamarosa e S. Martinho de Arvore; Ribeira de Frades e S. Martinho do Bispo; Castelo de Veigas e Santa Clara; Boto e Souselas; Taveiro Ameal e Arzila; Trouxemil e Torre de Vilela (Figura 3.1). Segundo dados relativos aos Censos de 2011, estima-se que a populao residente no concelho de Coimbra de 143.052 habitantes, tendo sofrido um decrscimo de 5.391 habitantes face aos valores dos Censos de 2001 em que tinha 148.443 habitantes. Coimbra um concelho onde se tem assistido a um decrscimo de populao devido falta de condies de fixao dos jovens recm-licenciados na sua universidade, por falta de um tecido empresarial capaz de os absorver e devido escassez de emprego.

Figura 3.1 - Localizao geogrfica do Municpio de Coimbra e respetivas freguesias ([email protected], 2014a)

3.1.2 Organizao da Cmara Municipal de Coimbra A Cmara Municipal de Coimbra dirigida segundo uma estrutura orgnica que define e regula a organizao, o funcionamento dos servios de administrao autrquica, bem como os nveis de direo e hierarquia que os articulam. No topo dessa hierarquia encontra-se o Presidente e os Vereadores, em seguida encontra-se a Direo Municipal e o Gabinete de Planeamento e Controlo. A Direo Municipal encontra-se dividida em seis departamentos sendo que o Departamento de Obras e Infraestruturas o responsvel pela manuteno da rede rodoviria de Coimbra. Para melhor compreenso da caracterizao da organizao da Cmara Municipal de Coimbra apresentado na Figura 3.2 o seu organograma.



Figura 3.2 - Organograma funcional da Cmara Municipal de Coimbra ([email protected], 2014b)

3.2 Rede Rodoviria de Coimbra Devido localizao geogrfica e tambm pela sua dimenso histrica, Coimbra desempenha um papel de grande relevncia na rede rodoviria de Portugal visto que se encontra entre os dois distritos com mais populao no pas, a cerca de 120 km da cidade do Porto e a 210 km da cidade de Lisboa. Atualmente a cidade de Coimbra servida pela autoestrada A1 que liga Portugal de norte a sul, pela estrada A14 que liga Coimbra cidade Figueira da Foz, pelo IP3 e pelo IC2 e IC3. O estudo de caso correspondente rede rodoviria de Coimbra centra-se no estudo de cerca de 40 km de pavimento flexvel das vias rodovirias de maior importncia do Municpio (Figura 3.3), para servir de base para uma proposta de SGP para o Municpio de Coimbra.



Figura 3.3 - Rede rodoviria de Coimbra



3.3 Metodologia de Gesto Utilizada pela Cmara Municipal de Coimbra Atualmente a Cmara Municipal de Coimbra no possui nenhum Sistema de Gesto de Pavimentos em vigor, sendo que as intervenes nos trechos da rede ficam condicionadas aos recursos financeiros, s avaliaes realizadas pelos tcnicos e de quem tem o poder de decidir se intervm ou no com base no seu bom senso e na utilizao de critrios subjetivos que definem a qualidade dos pavimentos.

3.4 Metodologia de Gesto Proposta A metodologia de gesto proposta para o Sistema de Gesto de Pavimentos (SGP) do Municpio de Coimbra consiste numa estrutura dividida em trs mdulos estruturantes (Figura 3.4): uma Base de Dados Rodoviria (BDR); um Sistema de Avaliao da Qualidade (SAQ); e um Sistema de Apoio Deciso (SAD).

Figura 3.4 - Metodologia de gesto proposta

Para a definio de um SGP a propor Cmara Municipal de Coimbra comeou-se por selecionar as vias rodovirias com maior trfego na cidade e realizou-se uma consulta pormenorizada dos respetivos projetos de modo a recolher toda a informao relevante das vias selecionadas. A definio das intervenes de recuperao dos pavimentos tem em conta o estado do pavimento no ano do levantamento, os nveis mnimos de qualidade.



A avaliao do estado do pavimento de um trecho realizada atravs de uma avaliao manual e uma avaliao automtica, utilizando a aplicao iROAD onde so avaliadas as seguintes patologias: fendilhamento; pele de crocodilo; covas e peladas; reparaes; rodeiras; e irregularidade longitudinal. Aps essa avaliao calculado o ndice de qualidade do pavimento PSI (Present Serviciability Index). Os nveis mnimos de qualidade dos pavimentos so estabelecidos para uma programao de conservao para o perodo de um ano de acordo com o tipo hiertico de cada via (coletora, distribuidora local, ou de acesso local). A necessidade da utilizao racional dos recursos financeiros implica a utilizao de solues de otimizao capazes de identificar as estratgias de interveno que maximizam a qualidade dos pavimentos e minimizam os custos numa malha rodoviria ou num trecho de pavimento.

3.4.1 Base de Dados Rodoviria do Municpio de Coimbra Uma das tarefas mais importantes e onerosas de um SGP a definio e aquisio dos dados a serem armazenados na BDR, pois essa informao influencia todos os resultados. A BDR composta pelos seguintes grupos de dados: classificao das vias; identificao e referenciao dos trechos rodovirios; tipo de pavimento; caracterizao do trfego; obras de construo e manuteno; avaliao da qualidade dos trechos; e os dados resultantes da aplicao do sistema.

Classificao rodoviria As vias so classificadas de acordo com a funo que elas desempenham: as vias coletoras so vias de circulao por excelncia, onde a funo de acesso residual; as distribuidoras principais so vias que apresentam uma funcionalidade de circulao em convivncia com uma funo de acesso dando suporte vivncia urbana; as distribuidoras locais so vias com peso de acesso significativo, onde a funo de circulao comum; as vias de acesso local servem maioritariamente funo de acesso sendo que a circulao deve ser evitada; e por fim as vias dedicadas so, por exemplo, vias dedicadas aos transportes pblicos e vias para ciclistas. A rede em estudo possui 16 trechos com aproximadamente 1,8 quilmetros de extenso classificados como via coletora e 50 trechos com aproximadamente 21,1 quilmetros de extenso classificados como distribuidora principal.

Identificao e referenciao dos trechos A definio dos trechos feita tendo em conta a formao de trechos homogneos do ponto de vista do trfego, da estrutura do pavimento e a limitao do comprimento dos trechos



compatvel com a execuo de trabalhos de conservao. Assim, foram definidos sessenta e seis segmentos, todos pertencentes rede rodoviria da cidade de Coimbra. Identificando os trechos com um cdigo de referncia e considerando como exemplo o trecho 1a que tem como cdigo 1 001a 01 17, o primeiro caractere corresponde classificao rodoviria (trecho da Circular Externa), em que sendo uma via coletora ter o algarismo 1 (Quadro 3.1), os seguintes quatro caracteres representam o nmero do trecho (001a), os seguintes dois dgitos representam a designao da estrada (como as vias escolhidas pertencem malha urbana da cidade, estas no apresentam uma designao numrica, contudo foi atribuda uma numerao s diversas vias da rede em estudo) e por fim (Quadro 3.2), os dois ltimos dgitos representam o cdigo da freguesia a que o trecho pertence (Quadro 3.3).

Quadro 3.1 - Classificao rodoviria

Classe da Estrada Municipal Identificao

Via Coletora 1

Distribuidora Principal 2

Distribuidora Local 3

Acesso Local 4

Pedonal 5

Quadro 3.2 - Atribuio numrica dos trechos urbanos

Avenidas Identificao

Circular Externa 01

Via de Augusto Vaz Seabra 02

IC3 03

Av. Elsio de Moura 04

Av. de Fernando Namora 05

Av. de Antnio Ferrer Correia 06

Estrada das Beiras 07

Av. da Boavista 08

Av. de Urbano Duarte 09

Av. da Lous 10

Av. de Emdio Navarro 11

Av. de Ferno de Magalhes 12

Circular Interna 13

Av. de Mendes Silva 14



Quadro 3.3 - Cdigo de freguesias

Freguesias Identificao

Almedina 02

Santa Cruz 17

Santo Antnio dos Olivais 18

So Bartolomeu 19

Histria dos pavimentos A histria dos pavimentos contm os dados relacionados com a seguinte informao: a idade; a caracterizao da geometria do perfil transversal; e a caracterizao da estrutura do pavimento; e a respetiva fundao. A idade do pavimento estabelecida atravs da consulta dos projetos das diferentes vias e aquando da sua inexistncia, fornecida pela Cmara Municipal de Coimbra, dando a data da ltima reabilitao ou a data de construo. As geometrias dos perfis transversais dos trechos foram tambm retiradas dos projetos e posteriormente verificados no local, como por exemplo, a largura das vias.

Dados de trfego Para os dados de trfego foi necessrio efetuar contagens de trfego nas horas de ponta.Esses dados foram recolhidos com a colaborao de uma equipa de investigao do DEC-UC visto que nem todos os projetos tinham esta informao ou ento encontrava-se desatualizada. No Anexo A poder ser consultada a informao recolhida. 3.4.2 Sistema de Avaliao da Qualidade dos Pavimentos O Sistema de Avaliao da Qualidade dos pavimentos (SAQ) uma ferramenta utilizada para analisar a informao reunida sobre a condio do pavimento de forma a caracterizar o estado do pavimento (Picado-Santos et al., 2004). Para o estudo da rede foi efetuado um levantamento das patologias presentes nos trechos rodovirios atravs de um levantamento lisual de forma automtica com auxlio da aplicao iROAD, e de forma manual com o auxlio de uma roda de medio, um catlogo de patologias, uma ficha de observao Quadro 3.4 e uma mquina fotogrfica digital.



Quadro 3.4 - Ficha de observao dos pavimentos

Nome do observador: Trecho n: Data da observao: /. /.

Material Esp. (m)

Estrada: Data de construo: //

Estrutura do pavimento:

Desgaste

Classe da estrada: Data da ltima reabilitao: // Regularizao

Classe de trfego:

TMDA: TMDAp:

Base

Comprimento mdio do trecho:

Sub-base

Largura mdia do trecho: Leito do pav. CBR= %

Distncia (m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Fendilhamento

Pele de crocodilo

Covas

Peladas

Rodeiras

Reparaes

Irregularidade

O SAQ adotado para o Municpio de Coimbra utiliza uma anlise isolada das patologias superficiais dos pavimentos e o ndice de qualidade PSI (Present Serviciability Index) calculado para cada trecho atravs da Equao (3.1) (Ferreira e Duarte 2007; Picado-Santos et al., 2004) e com o auxlio da Quadro 3.5. Este ndice global varia de 0 a 5, tendo como 0 pavimentos com muito m qualidade de circulao e 5 pavimentos com muito boa qualidade de circulao. Na prtica este ndice raramente excede o valor de 4,5 em pavimentos novos. Por outro lado, o valor 2 geralmente definido como valor mnimo para redes municipais tendo em conta a segurana e o conforto dos utentes.

5,02000065,0 )(21,00005348,05 ttttIRI

t PSCRePSIt ++= (3.1)

Onde: PSIt = ndice de qualidade do pavimento no ano t; IRIt = Irregularidades longitudinais no ano t (mm/Km); Rt = Profundidade mdia das rodeiras no ano t (mm); Ct = rea com fendilhamento e pele de crocodilo no ano t (m2/100m2); St = rea de covas e peladas no ano t (m2/100m2); Pt = rea com reparaes no ano t (m2/100m2), (Ct + St + Pt 100%).



Quadro 3.5 - rea ou valor adotado em cada de gradao consoante o nvel de gravidade (Picado-Santos et al., 2004)

Degradao Gravidade Descrio rea afetada/valor

adotado

Fendilhamento

1 Fenda isolada 0,5m comprimento

afetado

2 2mm



No trecho 23b que se situa entre o Hospital Peditrico e a Avenida Gouveia Monteiro com 598,7 m de comprimento e 6,5 m de largura perfazendo um total de 3891,55 m2 de rea, foram levantados respetivos comprimentos e nveis de gravidade de degradao de forma a calcular a rea degradada (Quadro 3.6). No Quadro 3.7 apresenta-se a soma das referidas reas.

Quadro 3.6 - rea degradada/valor adotado por nvel de gravidade

Degradao Nvel

Gravidade Comprimento afetado (m) rea degradada (m2)/valor adotado

Fendilhamento

1 87,6 0,5115,6 = 57,8

2 151,4 2154,9 = 309,8

3 68,5 6,534,7 = 225,9

Pele de Crocodilo

1 0 0

2 0 0

3 0 0

Covas

1 2 0,52 = 1

2 0 0

3 0 0

Peladas

1 3,2 0,53,2 = 1,6

2 2,2 22,2 = 4,4

3 0 0

Reparaes

1 0,7 0,256,50,7=1,1

2 0 0

3 4,6 6,54,6 = 29,9

Rodeiras

1 398,3 398,310 = 3983

2 42,6 42,630 = 1278

3 140,4 140,450 = 7020

Irregularidades Longitudinais

1 245,7 2000245,7 = 491400

2 353 3500 353 =1235500

3 0 0



Quadro 3.7 - Clculo da rea de fendilhamento, pele de crocodilo, covas e peladas, reparaes, rodeiras e IRI

Degradaes rea total degradada (m2) rea total degradada (m2/100m2)

Fendilhamento e pele de crocodilo (Co) (57,8+309,8+225,9)100/3891,55 = 15,25

Covas e peladas (So) (1+1,6+4,4)100/3891,55 = 0,18

Reparaes (Po) (1,1+29,9)100/3891,55 = 0,8

Co+So+Po 15,25+0,18+0,8 = 16,23

Rodeiras (3983+1278+7020)/(598,72) = 10,26

IRI (491400+1235500)/598,7 = 2884,42

Substituindo os valores obtidos no Quadro 3.7 na Equao (3.1) obtm-se os valores necessrios para o clculo do PSI do trecho 23b.

= 5 ,, 0,0005348 10,26 0,21 16,23. = 3,24 Da mesma forma foram levantados os comprimentos de degradao dos restantes trechos da rede rodoviria de Coimbra e calculadas as reas de degradao para cada patologia, a profundidade mdia das rodeiras e o IRI de forma a calcular os valores do ndice de qualidade PSI para cada trecho da rede (Anexo B). A rede rodoviria em estudo apresentada na Figura 3.5 onde as diferentes cores dos trechos apresentam os diferentes valores do PSI que cada trecho possua data dos levantamentos das degradaes, ou seja no ano 2014. Atravs da anlise desta figura possvel ter uma noo geral do estado dos pavimentos da rede rodoviria de Coimbra. Verifica-se tambm que grande parte da rede se encontra em boa ou muito boa qualidade de conservao no que respeita ao ndice de qualidade PSI. de referir que em nenhum dos trechos o valor deste ndice inferior a dois, ou seja, no existe nenhum trecho da rede em que o pavimento se encontre abaixo do valor mnimo de qualidade geralmente definido pela bibliografia para redes municipais. No ano 2014 existiu uma variao dos parmetros de avaliao da qualidade dos pavimentos face ao ano de 2013, tendo existido um aumento dos valores de rea degradada do fendilhamento e da profundidade mdia das rodeiras de 14% e 270% respetivamente, sendo que os restantes parmeros apresentaram valores inferiores em termos de rea degradada. Assim sendo, o ndice de qualidade dos pavimentos PSI apresentou uma melhoria de 1,08 face mdia do ano anterior. Esta informao indica que a rede sofreu operaes de conservao ou reabilitao dos pavimentos.



Figura 3.5 - Avaliao do estado superficial dos pavimentos betuminosos no ano 2014



3.4.3 Sistema de Apoio Deciso Os SGP destinam-se fundamentalmente a ajudar os decisores no planeamento das estratgias de conservao e reabilitao dos pavimentos. Para alcanar o sucesso no planeamento, o decisor dever ter em ateno o tempo de planeamento de curto prazo (1 a anos), mdio prazo (5 a 10 anos), e longo prazo (mais de 10 anos). Estratgias a curto prazo so as mais importantes a nvel municipal. As estratgias de mdio e longo prazo so menos importantes numa abordagem flexvel, pois estas podem ser alteradas se necessrio, em resposta informao que atualizada sobre a evoluo do sistema em anlise (Ferreira et al., 2002). Atualmente as instituies camarrias utilizam solues de reparao das patologias dos pavimentos considerando um perodo de planeamento de curto prazo, quer seja por motivos financeiros, quer seja por motivos de ordem poltica. Deste modo, a metodologia a propor Cmara Municipal de Coimbra considera cada parmetro de qualidade dos pavimentos em separado (fendilhamento, pele de crocodilo, covas, peladas, rodeiras, IRI, reparaes) e o ndice de qualidade e PSI. Para um determinado trecho da rede rodoviria, quando o valor resultante da auscultao for inferior ao nvel mnimo de qualidade ativada a correspondente interveno que permite corrigir a patologia do pavimento. Na Figura 3.6 so apresentados os valores mximos que permitem definir as intervenes de conservao a curto prazo para cada parmetro de estado dos pavimentos tendo em conta a classificao das vias. No caso do ndice de qualidade PSI, um valor mnimo. de salientar que os valores mximos de rea degradada, irregularidade longitudinal dos pavimentos e profundidade mdia das rodeiras assumem valores menores nos pavimentos de maior importncia em termos de trfego. Nas Vias Pedonais e Vias Clicveis o valor mximo de rea degradada das covas e peladas zero pois a existncia destas patologias nos trechos coloca em perigo os utilizadores deste tipo de via. J o ndice de qualidade dos pavimentos PSI assume valores mnimos superiores no caso das vias com maior trfego automvel tendo um valor mnimo 2,0 no caso das vias coletoras e decresce de acordo com a classificao rodoviria para o valor de 1,8 nas distribuidoras principais e locais e para 1,5 nos acessos locais, no entanto tambm considerado um valor de PSI mnimo de 2,0 no caso das vias pedonais e clicveis.



Figura 3.6 - Sistema de apoio deciso do programa SIGPAV (Ferreira et al., 2014b)

No estudo da rede constatou-se que 13 trechos da rede possuem percentagens de rea degradada superiores ao estipulado e 7 trechos possuem irregularidade longitudinal superior ao estipulado. Note-se que em 4 trechos existe mais do que uma patologia que excede o valor mximo preestabelecido. Assim sendo, apenas 18 dos 66 trechos em estudo precisam de interveno de reparao, e todos os trechos se localizam nas vias classificadas como distribuidoras principais. O fendilhamento a degradao que em mais casos supera os valores mximos estabelecidos perfazendo um total de 12 trechos, seguido do IRI com 7 trechos, as rodeiras com 2 trechos e por fim a pele de crocodilo que apenas excede os valores mximos em 1 dos trechos. Tal acontece devido ao processo de evoluo das degradaes que se apoia no princpio da interao das degradaes (Figura 3.7), segundo o qual uma degradao no evolui isoladamente com o tempo, antes d origem a novos tipos de degradaes, as quais interagem com as caractersticas das primeiras (Branco et al., 2006).

Figura 3.7 - Sequncia e interao das degradaes (Branco et al., 2006)



O ndice de qualidade PSI no apresenta valores inferiores a 2,0 em nenhum dos trechos estudados. Desta forma podemos concluir que nos pavimentos em estudo existe uma compensao entre os parmetros de estado. Os restantes trechos cumprem os valores de rea de degradao mxima estipulados tal como se pode observar no Quadro 3.8.

Quadro 3.8 - Nmero de trechos que apresentam valores de rea de degradao superiores ao estipulado

Fendilha-

mento Pele de

Crocodilo Covas Peladas Reparaes Rodeiras IRI PSI

Via Coletora 0 0 0 0 0 0 0 0 Distribuidora Principal

12 1 0 0 0 2 7 0

O Quadro 3.9 apresenta as oito diferentes solues de recuperao dos pavimentos que compem o sistema de apoio deciso a propor Cmara Municipal de Coimbra, bem como o custo unitrio associado a cada uma das solues. Os custos unitrios correspondem ao percentil 85 dos custos para este tipo de intervenes feitas nos ltimos 10 anos.

Quadro 3.9 - Solues de interveno e respetivos custos

Nmero Designao Custo

1 No fazer Nada 0,00 /m2

2 Recuperao funcional da rea fendilhada 1,50 /m2

3 Preenchimento de covas e peladas 91,78 /m3

4 Preenchimento de rodeiras 91,78 /m3

5 Reperfilamento 91,78 /m3

6 Colocao de membrana anti propagao de fendas 2,50 /m2

7 Aplicao de microbeto betuminoso (2 cm) 2,40 /m2

8 Aplicao de beto betuminoso (5 cm) 5,94 /m2

A definio da interveno de recuperao do pavimento a adotar e feita atravs de uma rvore de Deciso tendo em conta os limites mximos de rea de degradao pr-estabelecidos para a rede rodoviria e as solues tecnicamente viveis e otimizadas para a resoluo de cada tipo de degradao (Figura 3.8).



Figura 3.8 - rvore de Deciso das intervenes a aplicar aos pavimentos



Onde:

PSI = ndice de qualidade do pavimento;

IRI = Irregularidade longitudinal;

Rep. = Reparaes;

Cov. = Covas;

Pel. = Peladas;

Rod. = Rodeiras;

Fend. = Fendilhamento;

P.C. = Pele de crocodilo;

VC = Via coletora;

DP = Distribuidora principal.

De forma a exemplificar o tipo de combinaes de interveno adotadas observe-se o Quadro 3.10 onde so expostos os valores das reas que devero sofrer interveno bem como o volume de beto betuminoso necessrio para reparar as patologias e o custo associado reparao do trecho.

Quadro 3.10 - Plano de Manuteno dos Pavientos

Trecho Fendilhamento

(m2/100m2)

Pele de crocodilo

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