Sistema de gerência de pavimento para departamentos de estradas do nordeste brasileiro

Abstract

Um Sistema de Gerência de Pavimento (SGP) é capaz de coordenar um conjunto de atividades objetivando manter pavimentos em condições funcionais e estruturais adequadas às necessidades dos seus usuários, proporcionando uma estrutura para o desenvolvimento econômico e social. Esta tese teve como objetivo principal propor a estruturação necessária de um SGP apropriado aos Estados do Nordeste Brasileiro. Foram estudados os Estados do Ceará e da Paraíba, utilizando-se dados cadastrais das rodovias e de monitoramentos de IRI, IGG, PCR e Deflexão Máxima do pavimento (FWD e Viga Benkelman), fornecidos pelos Órgãos Rodoviários, para a avaliação das ferramentas propostas nesta tese. O diagnóstico da condição superficial dos pavimentos na data dos levantamentos, apontou conceito ruim para a malha da Paraíba e bom para a malha do Ceará. Foram estabelecidas Unidades de Amostragem, distribuídas por toda a malha rodoviária desses estados, utilizando ferramentas da Geoestatística para o seu dimensionamento, a qual permitiu determinar o espaçamento máximo entre amostras sem que se altere o perfil de desempenho dos trechos analisados. Constatou-se a possibilidade de reduzir a extensão de monitoramentos para 6,8% e 4,1% da malha, respectivamente para o Ceará e Paraíba. Foram ajustados modelos determinísticos por regressão para a previsão dos parâmetros de desempenho disponíveis, relacionando-os com o clima, a capacidade estrutural e solicitações de tráfego. A análise de consistência dos modelos confirmou as suas boas performances. As análises de priorização foram realizadas utilizando a Análise Multicriterial pelo Método PROMETHEE II, a partir de alternativas indicadas por Árvores de Decisão. Este método de análise, quando aplicado em nível de rede, permitiu avaliar como a consideração de várias óticas (financeira, técnica, sócio-econômica, ambiental e de tráfego) influenciam na tomada de decisão. A aplicação desta ferramenta em nível de projeto permitiu selecionar a estratégia de manutenção de pavimentos que reunisse em si as melhores condições de Custo do Ciclo Vida e serventia do pavimento para o cenário estabelecido.

A Pavement Management System (PMS) is capable of coordinating a set of activities with the purpose of keeping the pavement structural and functional in adequate levels, providing infrastructure for social and economic development. This thesis' objective was to develop a PMS structure suitable to the Brazilian Northeastern States. Data including IRI, PCR and deflection from road surveys and monitory of the States of Ceará and Paraíba were considered. Those data provided by the State Roads Departments, were used to evaluate same tools and procedures used in this thesis. The pavement surface condition of Paraíba Roads Network was evaluated as "poor", while Ceará Roads Network was classified as "good". Sampling Units, distributed along the State Roads Network, were established using Geostatistics tools allowing increasing lag spacing while keeping the performance of the analyzed sections. It was found that the length of surveyed sections may be reduced to 6.8% and 4.1% of Ceará and Paraíba State Roads Networks, respectively. Deterministic regression models were fitted to predict performance parameter based on regional climate, structural capacity and traffic loads. The models accuracy was proved. Priorization analysis was carried out based on the alternatives included in Decision Trees, using Multicriterial Analysis with PROMETHEE II Method. This analysis method, when applied in network level, allowed evaluating how taking into account several points-of-view (financial, technical, socioeconomic, environmental and traffic) affects decision making. The application of this tool in project level allowed selecting pavement maintenance strategies with the lowest Life Cycle Cost and the highest pavement serviceability in a given scenario.