Aplicativo computacional para viabilizar a consideração da temperatura em pavimentos flexiveis

Abstract

O atual método de dimensionamento de pavimentos flexíveis no Brasil, o método do engenheiro Murillo Lopes de Souza, não leva em consideração os efeitos advindos da temperatura, a qual pode ser um dos principais fatores climáticos no desgaste do concreto asfáltico. Sendo assim, o objetivo principal deste trabalho é avaliar o perfil de temperatura em pavimentos flexíveis a partir de dados climáticos e modelos de transferência de calor, apresentando uma aplicação prática para validação dos resultados obtidos com o uso de dados climáticos na metodologia de transferência de calor, proposta por Dempsey em 1969, com dados de estudos anteriores do pavimento da BR-116, Rio Grande do Sul/Brasil, km 298+560, visando identificar o subconjunto de dados climáticos que melhor descrevem as temperaturas observadas em campo. Para tanto, a metodologia deste trabalho consistiu em desenvolver um aplicativo computacional capaz de coletar dados climáticos fornecidos pela NASA e aplicar o método de transferência de calor proposto por Dempsey. Os resultados obtidos demonstraram que dados climáticos de temperatura do ar e velocidade do vento, medidos a uma altura de 2 m, geram uma previsão de temperatura mais próxima dos valores medidos em campo, em comparação com os resultados de dados climáticos medidos em alturas mais elevadas, atingindo um coeficiente de determinação, R², de 81%, e uma correlação de Pearson de 92,4%, com um erro médio geral de 1,3 °C, um erro médio para as temperaturas mínimas diárias de 0,6 °C e para as máximas de 2,7 °C. Desta forma, a metodologia foi considerada validada e capaz de prever as temperaturas do pavimento da BR-116 com satisfatória precisão para temperaturas mínimas e médias, apresentando um desempenho inferior na predição de temperaturas máximas. Além disso, verificou-se que dados climáticos com medições mais próximas da superfície tendem a resultar em perfis com temperaturas mais elevadas, enquanto que medições entre 10 e 50 m acabam por subestimar os valores previstos de temperatura.

The current method for designing flexible pavements in Brazil, the method developed by engineer Murillo Lopes de Souza, does not take into account the effects of temperature, which can be one of the main climatic factors in the life spam of asphalt concrete. Therefore, the main objective of this work is to evaluate the temperature profile in flexible pavements based on climate data and heat transfer models, presenting a practical application for validating the results obtained using climate data in the heat transfer methodology proposed by Dempsey in 1969, with data from previous studies of the BR-116 pavement in Rio Grande do Sul/Brazil, at km 298+560, aiming to identify the subset of climate data that best describe the observed temperatures in the field. To this end, the methodology of this work consisted of developing a computer application capable of collecting climate data provided by NASA and applying the heat transfer method proposed by Dempsey. The results showed that climate data for air temperature and wind speed, measured at a height of 2 m, generate a temperature prediction closer to the values measured in the field, compared to the results of climate data measured at higher heights, achieving a coefficient of determination, R², of 81%, and a Pearson correlation of 92.4%, with an overall mean error of 1.3 °C, a mean error for daily minimum temperatures of 0.6 °C and for maximum temperatures of 2.7 °C. Thus, the methodology was considered validated and capable of predicting the temperatures of the BR-116 pavement with satisfactory accuracy for minimum and average temperatures, but with inferior performance in predicting maximum temperatures. In addition, it was found that climate data with measurements closer to the surface tend to result in profiles with higher temperatures, while measurements between 10 and 50 m tend to underestimate the predicted temperature values.