Avaliação da sensibilidade associada a parâmetros incluídos em estudos de gestão da conservação de pavimentos

Nas administrações rodoviárias as questões orçamentais sofreram alguma pressão nos últimos anos devido, essencialmente, à crise económica instalada em Portugal. Por causa disso, os recursos para a construção de novas estradas diminuiu substancialmente, levando a que as verbas disponíveis para a conservação e reabilitação de estradas já existentes tenham sido muito reduzidas. Para que seja possível manter os pavimentos já existentes num estado que forneça conforto e segurança aos utilizadores, compatível com as disponibilidades orçamentais, é necessária a criação de Sistemas de Gestão de Pavimentos (SGP). Com este tipo de sistemas consegue monitorizar-se de forma mais adequada as redes rodoviárias, uma vez que pode determinar-se quais os trechos das redes a intervencionar em primeiro lugar, com recurso a Sistemas de Avaliação de Qualidade e Métodos de Apoio à Decisão. Atuando de maneira preventiva, impede-se que as degradações dos pavimentos avancem muito, reduzindo, assim, os custos totais associados à utilização das vias e às ações de conservação. Nesta dissertação é apresentada uma metodologia simples de apoiar a resolução dos problemas relacionados com a gestão da conservação dos pavimentos das redes rodoviárias dos pequenos municípios, através da realização de uma inspeção visual dos pavimentos. O levantamento da informação permite determinar os índices de qualidade dos mesmos, através do método da AASTHO, e estimar, de forma aproximada, a evolução do estado dos pavimentos num horizonte até 10 anos. A utilização de uma metodologia simples de apoio à decisão, ajuda a decidir quando e de que forma intervir durante o período de análise, de forma a ser possível prever os custos de intervenção e a sua atribuição à rede ao longo do período de análise. Aplicou-se a metodologia que se apresenta a um caso de estudo, referente a um itinerário com cerca de 11 km de extensão, da rede rodoviária da cidade de Coimbra, de modo a demonstrar a aplicabilidade prática da metodologia, mesmo quando se dispõe de poucos recursos. Para a previsão da evolução das patologias, utilizou-se o modelo determinístico da AASTHO, para o caso de trechos com tráfego de pesados significativo, e cadeias de Markov, um modelo probabilístico, para os trechos sem tráfego de pesados com significado. O caso prático possibilitou a realização de algumas análises de sensibilidade, considerando a variação de vários dos parâmetros envolvidos na avaliação da qualidade, na previsão do comportamento dos pavimentos, e na análise de custos.

Manual de conservação de pavimentos para pequenas redes rodoviárias municipais : bases para a sua elaboração

A condição ou o estado das infraestruturas rodoviárias contribui significativamente para a atividade geral da economia, promovendo a mobilidade de pessoas e bens e o consequente desenvolvimento local, regional ou nacional. Durante muitos anos o investimento público português em novas estradas foi muito elevado, relegando a conservação das vias existentes para segundo plano. Dado que este tipo de infraestruturas é abundante, e devido a razões de racionalidade orçamental, esta tendência inverteu-se. As infraestruturas existentes a necessitar de trabalhos de conservação têm vindo a aumentar e a construção de novas infraestruturas rodoviárias está a diminuir. No domínio municipal a conservação de pavimentos é ainda uma atividade pouco valorizada pelos gestores quando o estado de conservação ainda é razoável, uma vez que o seu impacto na opinião pública é reduzido, sendo por isso adotada com reservas nas decisões técnico-políticas. Acresce a este facto a pluralidade de ação dos técnicos municipais, o conhecimento técnico generalista dos mesmos e a falta de tempo disponível que não lhes permite implementar ou aperfeiçoar medidas de gestão da conservação do património rodoviário construído. Para esse efeito será necessário um conhecimento técnico, económico e financeiro das opções de conservação disponíveis no mercado e do momento oportuno para realizar essas ações. O manual, cuja estrutura se propõe nesta dissertação, pretende responder às necessidades dos técnicos municipais de forma simples e eficaz, servindo como um guia no processo de escolha das intervenções de conservação rodoviária para pavimentos flexíveis e de blocos. O manual proposto sintetiza a informação respeitante à constituição dos pavimentos rodoviários, ao desenvolvimento de patologias, à avaliação de qualidade dos pavimentos, às técnicas de conservação mais utilizadas e à gestão da conservação. Espera-se que seja uma boa ferramenta de trabalho para os técnicos municipais e que facilite o aperfeiçoamento das suas competências, no âmbito da conservação rodoviária.

Constituição, dimensionamento e conservação de pavimentos para baixos volumes de tráfego

As Estradas de baixo volume de tráfego (EBVT) têm um importante papel para o desenvolvimento de um país porque representam uma extensão considerável da malha rodoviária existente, sendo de grande relevância social e económica. A função económica da infraestrutura rodoviária traduz-se, por um lado, pelo montante de recursos investidos na sua construção e manutenção e, por outro lado, pelo suporte que garantem à mobilidade de pessoas e bens. Os pavimentos daquelas infraestruturas são uma componente fundamental para o seu bom desempenho, o que explica a importância de empregar bons métodos de dimensionamento. Pavimentos rodoviários subdimensionados e com estratégias de conservação deficientes sofrerão rotura prematura, o que conduzirá a altos custos de reconstrução e grandes perdas económicas. Por sua vez, pavimentos sobredimensionados envolverão desperdício dos recursos, os quais poderiam ser utilizados para melhorar outras características igualmente relevantes para a infraestrutura. Verifica-se ainda que, nos últimos anos, as empresas construtoras portuguesas têm alargado a sua atividade para países africanos, nos quais as soluções de pavimentação utilizam solos naturais ou estabilizados nas camadas estruturais, e revestimentos betuminosos delgados colocados sobre aquelas, porquanto há escassez de materiais pétreos para uso rodoviário. Por isso, as técnicas de pavimentação utilizadas em Portugal e na Europa não são geralmente utilizadas nos países africanos. Essa realidade leva a que os técnicos portugueses ao serviço de empresas que atuam em mercados africanos necessitem de reunir informação sistematizada sobre o assunto, o que acarreta algumas dificuldades. É, assim, de todo o interesse reunir informação dispersa sobre os materiais a utilizar para as situações referidas, assim como avaliar as metodologias de dimensionamento que poderão utilizar-se, de modo a estabelecer estruturas de pavimentos e as características dos materiais que as constituem, de modo conseguir infraestruturas de transporte rodoviário que suportem a economia de um território. A par da conceção e do dimensionamento estão as estratégias e as técnicas de conservação das estruturas de pavimentos, de modo a contribuir para a durabilidade da infraestrutura e para o desenvolvimento da economia do território servido. Pelas razões aduzidas, na presente dissertação procurou-se reunir informação dispersa sobre os aspetos relevantes da constituição, conceção, dimensionamento e conservação de pavimentos de estruturas pouco espessas de pavimentos, destinados a tráfego de pesados pouco significativo no seu ciclo de vida, mas com picos de solicitação importantes. A sistematização e análise dos aspetos relevantes, e a aplicação a casos concretos, permitiu uma análise comparativa das soluções em confronto, quer no que diz respeito aos aspetos tecnológicos da construção e da conservação, quer no que se refere aos aspetos do dimensionamento deste tipo de pavimentos, constituindo uma contribuição útil para o setor.

Avaliação do desempenho a longo prazo de pavimentos flexivéis : exploração da base de dados LTPP americana

A implementação de programas de LTPP – Long-Term Pavement Performance (avaliação do desempenho de pavimentos a longo prazo), ao criar um registo histórico sobre as características e a evolução do estado dos pavimentos da rede, revela-se uma ferramenta de valor acrescido no auxílio à tomada de decisões, no âmbito da conservação e da reabilitação de pavimentos, por parte das administrações das infraestruturas rodoviárias. O LTPP americano, dentre os existentes no mundo, é o projeto pioneiro e um dos que tem a maior quantidade de informação armazenada. Por isso, foi o escolhido no âmbito desta dissertação para estudar a evolução do estado dos pavimentos em várias secções classificadas no programa como SPS-5, incluídas no estudo de reabilitação de pavimentos betuminosos. A avaliação efetuada considera cerca de 15 anos de registos de dados, na Califórnia, no Texas e no Mississippi. Após uma breve apresentação de vários projetos LTPP existentes no mundo, descreve-se o modo como são recolhidos e estruturados os dados no LTPP americano, referindo os módulos, as tabelas e os campos considerados para estudo que se faz nesta dissertação. Os estados americanos escolhidos apresentam características climáticas que não reproduzem de forma muito próxima o que acontece em Portugal. Mesmo assim, procurou estabelecer-se um paralelo entre aquelas zonas, com base na temperatura do ar e na precipitação, de modo a poder inferir, de forma aproximada, tendências de evolução do estado dos pavimentos para Portugal Continental. A correspondência climática entre os estados americanos e as regiões portuguesas, resultou nos pares Califórnia/Beja, Texas/Lisboa e Mississippi/Porto. No que se refere ao desenvolvimento de patologias nos pavimentos, analisou-se a evolução do fendilhamento longitudinal, transversal, em bloco (ou malha) e por fadiga (ou pele de crocodilo), da desagregação superficial, do Índice de Irregularidade Internacional (IRI) e das rodeiras. O fendilhamento em bloco (ou malha) e a desagregação superficial não foram objeto de estudos estatísticos para determinação de modelos de previsão. A evolução do estado dos pavimentos, traduzida por indicadores relacionados com as patologias analisadas, foi apreciada em função de diversas variáveis associadas às técnicas de reabilitação, tais como a preparação da superfície de trabalho (realização de atividades de fresagem antes da nova camada), a espessura da camada de reforço (50 ou 125 mm) e o tipo de mistura utilizada (nova ou contendo cerca de 30% de material reciclado). Para as situações em que os dados existentes eram coerentes e em quantidade suficiente, apresentam-se análises de regressão multivariada, de modo a prever a evolução no tempo do estado dos pavimentos, tendo em conta um conjunto de variáveis explicativas relacionadas com as técnicas de reabilitação aplicadas e com o tráfego que solicitou os pavimentos. A análise agregada dos dados para cada um dos estados permitiu concluir que a preparação da superfície por fresagem, o aumento da espessura do reforço, e a utilização de misturas betuminosas novas ou com material reciclado, interferem na evolução das degradações. A influência daqueles fatores é variável em função dos diferentes tipos de patologias em análise.

Misturas betuminosas temperadas, do tipo SMA, com incorporação de material betuminoso reciclado e fibras celulósicas : contribuição para a sua caracterização

A crescente necessidade de reabilitação de pavimentos rodoviários tem conduzido ao aumento dos materiais resultantes das intervenções e ao consumo de quantidades significativas de energia e de novos materiais. Umas das formas de reduzir o consumo de energia decorrente da execução de trabalhos de reabilitação, e consequentemente a emissão de gases poluentes associada, é a produção de Misturas Betuminosas Temperadas. Estas são produzidas a temperaturas inferiores a 140ºC, o que permite poupar energia em relação às fabricadas a quente a uma temperatura superior a 140ºC. Por outro lado, a adição de Misturas Betuminosas Recuperadas (MBR) na produção de novas misturas, em substituição de parte dos agregados naturais e do betume novo, contribui para a diminuição do consumo de novos materiais, o que constitui uma prática ambientalmente sustentável e economicamente vantajosa. Reunindo os aspetos referidos no fabrico de misturas Stone Mastic Asphalt (SMA), caracterizadas pela sua elevada durabilidade e baixo custo de manutenção ao longo do seu ciclo de vida, pode obter-se uma mistura com inúmeras vantagens do ponto de vista económico e ambiental, destacando-se a redução do consumo e do custo de matérias-primas naturais, a redução do volume de resíduos a transportar a vazadouro, a redução do consumo de energia e a redução dos custos na manutenção e reabilitação dos pavimentos. Ao longo deste trabalho, descrevem-se as diversas tecnologias usadas para produzir misturas betuminosas temperadas, caracterizam-se as misturas do tipo Stone Mastic Asphalt, e mencionam-se os aspetos mais relevantes na incorporação de MBR na produção de novas misturas. Por último, foram realizados estudos experimentais com o intuito de investigar as propriedades volumétricas e o comportamento mecânico de misturas temperadas do tipo SMA com incorporação de MBR, contribuindo para o desenvolvimento deste tipo de misturas não tradicionais, com o objetivo de promover a sua utilização futura em trabalhos de pavimentação rodoviária.

Formulação de misturas betuminosas a quente : análise comparativa da aplicação de métodos empíricos e volumétricos

A utilização de métodos de formulação de misturas betuminosas tem como objetivo determinar a combinação de agregados e betume numa mistura, de tal modo que se obtenha um material de pavimentação tão económico quanto possível, fácil de fabricar e colocar, e que suporte os efeitos das cargas e do clima ao longo do seu ciclo de vida. As misturas colocadas nas camadas de pavimentos podem diferir no tipo de material agregado e na sua granulometria, no tipo e na quantidade de ligante, na utilização de aditivos ou agentes que modificam o betume, e na sua composição volumétrica. Os métodos empíricos de formulação de misturas betuminosas, como o método de Marshall, não permitem formular com a fiabilidade necessária misturas betuminosas com o desempenho mecânico adequado para resistir aos mecanismos de degradação a que vão ficar sujeitas nos pavimentos. Uma das alternativas ao método de Marshall é a metodologia de formulação volumétrica SUPERPAVE, desenvolvida no programa Strategic Highway Research Program(SHRP). Nesta metodologia o procedimento de seleção da percentagem ótima em betume é realizado com base nas propriedades volumétricas de provetes compactados com o compactador giratório. A percentagem ótima em betume depende da energia de compactação utilizada, sendo esta fornecida pelo número de giros a que o provete foi submetido. O equipamento geralmente usado nos ensaios é a prensa giratória de corte (PGC) que permite medir a compacidade e estimar com uma precisão suficiente a porosidade que será obtida insitu. Nestes métodos a seleção da curva granulométrica e da percentagem ótima de betume a usar é feita pela verificação da maior ou menor correspondência entre as composiçõestestadas e certos requisitos de compactabilidade pré-definidos, entendendo-se estes como uma medida da aptidão da mistura para apresentar bom comportamento no seu ciclo de vida. A prática portuguesa é a de utilizar o método de Marshall para formular misturas betuminosas convencionais e até algumas misturas não convencionais. Torna-se, assim, útil comparar os resultados de formulações obtidas por duas vias diferentes, tendo em conta que a utilização da prensa giratória de corte tem vindo a ser progressivamente integrada em várias metodologias de formulação utilizadas internacionalmente. Crê-se que os métodos baseados em PGC, mantêm alguma simplicidade de procedimentos, ao mesmo tempo que permitem amentar o nível de confiança nas composições a que se chega, no que diz respeito ao seu desempenho no seu ciclo de vida.

Utilização do defletómetro de impacto ligeiro, do GeoGauge e do densímetro elétrico para o controlo in situ da qualidade de materiais em obras de pavimentação rodoviária

A presente dissertação procura contribuir para avaliar a utilidade de três equipamentos ligeiros na caracterização in situ de materiais de pavimentação de infraestruturas de transporte. Aquele tipo de avaliação visa o controlo de qualidade dos materiais durante o processo construtivo, embora possa contribuir também para estimar o comportamento previsível dos materiais utilizados. O estudo centrou-se principalmente na utilização do Defletómetro de Impacto Ligeiro (DIL), do GeoGauge (GG) e do Densímetro Elétrico (DE). No entanto, realizaramse complementarmente ensaios com o Cone de Penetração Dinâmica (CPD), com o Gamadensímetro (GD) e com o Indicador de Qualidade de Pavimentos (IQP). O GG e o DIL foram concebidos com o objetivo de medirem o módulo de deformabilidade de camadas constituídas por solo ou por materiais granulares. O DE destina-se a avaliar a qualidade da compactação de camadas de solo. Numa fase inicial do trabalho, fez-se uma recolha bibliográfica sobre as características, os princípios de funcionamento e o modo operatório de cada um dos equipamentos, de modo a apoiar o estudo de caso que se realizou mais tarde no âmbito do trabalho. O estudo bibliográfico centrou-se ainda na procura dos parâmetros que é possível medir com cada um dos equipamentos estudados, bem como na procura de relações entre aqueles parâmetros. Para a realização da campanha de ensaios previamente estabelecida, o estudo incluiu a construção de um modelo físico de pavimento. O pavimento construído, com dimensões em planta da ordem de 2 1,5 m2, é constituído por duas estruturas diferentes, assentes sobre a mesma fundação, com uma espessura total de 29 cm: uma formada por uma camada granular e uma camada betuminosa; a outra constituída por uma camada de solo estabilizado com cimento e uma camada betuminosa. Os materiais constituintes do modelo foram caracterizados em laboratório e/ou in situ com recurso a ensaios convencionais. Nalguns casos recorreu-se às fichas de produto para recolher as propriedades necessárias. Na fundação estudou-se a utilização do DIL, do GG e do DE. Adicionalmente, avaliou-se o solo, com o CPD e com o GD. Nas camadas granular e de solo estabilizado estudou-se a utilização do DIL, do GG e do GD. Na camada betuminosa efetuaram-se ensaios com o DIL e com o IQP. Em cada um dos materiais colocados foi estudada a utilização dos equipamentos individualmente, de modo a obter os parâmetros caracterizadores dos materiais: o CBR (com o CPD), o módulo de deformabilidade (com o DIL, o GG e o CPD), a baridade seca e o teor em água (com o GD e o DE), a baridade (com o IQP). Quando se revelou útil, compararam-se resultados obtidos com os diferentes equipamentos para cada um dos materiais. Em termos gerais, pode afirmar-se que a utilização dos equipamentos testados pode contribuir de forma útil para avaliar os materiais in situ. Contudo, foram detetadas fragilidades no processo de caracterização, particularmente no que diz respeito à análise de sistemas multicamada com o DIL. O processo de calibração necessário à obtenção de resultados fiáveis com o DE revelou-se pouco prático. Além disso, o GG permitiu obter resultados com baixa variabilidade, embora geralmente bastante diferentes dos obtidos com o DIL. Os equipamentos complementares estudados neste trabalho mostraram ser úteis na avaliação dos materiais. Em suma, para que o controlo de qualidade seja efetivo, é necessário estabelecer, através de estudos mais alargados, quais os materiais em os equipamentos estudados podem ser utilizados com propriedade, e quais os critérios de aceitação/rejeição dos materiais que devem ser considerados em cada caso.

Levantamento do estado da rede, diagnóstico e propostas de ações de manutenção na rede rodoviária urbana de Miranda do Corvo

Este relatório compreende o levantamento das características de rede rodoviária do município de Miranda do Corvo com vista à implementação de procedimentos típicos dos Sistemas de Gestão da Conservação de Pavimentos. O sistema desenvolvido utiliza processos simples de observação dos pavimentos e de avaliação da sua qualidade. Além disso, permite a programação de ações de conservação com base em modelos determinísticos e probabilísticos de previsão da evolução do estado dos pavimentos. As potencialidades do modelo são evidenciadas através da sua aplicação no estabelecimento de cenários que permitem elaborar de programas de conservação da rede rodoviária de Miranda do Corvo. O ArcGIS foi o sistema de informação geográfica utilizado como ferramenta para o manuseamento da informação produzida. No caso de estudo aplicou-se a metodologia apresentada a um conjunto de vias com 55,7 km de extensão da rede rodoviária do Município de Miranda do Corvo, de modo a demonstrar a aplicabilidade prática da metodologia, mesmo quando se dispõe de poucos recursos. Para a previsão da evolução das patologias, utilizou-se o modelo determinístico da AASHTO, para o caso de trechos com tráfego de pesados significativo, e o método das cadeias de Markov, um modelo probabilístico, para os trechos sem tráfego de pesados com significado. O caso prático possibilitou a realização de algumas análises de cenários de intervenções futuras na rede, permitindo ao decisor análises de base territorial, para o município globalmente, à freguesia e à via. Os vários cenários que a metodologia permite simular envolvem a avaliação da qualidade dos pavimentos ao longo do tempo e uma estimativa de custos para os cenários estudados. Este trabalho termina com uma breve análise dos resultados obtidos e apresenta propostas sobre trabalhos futuros.