Relatam-se e discutem-se resultados obtidos em tentativa para mostrar que distribuições estatísticas de contagens ou medidas sobre características de variáveis que descrevem defeitos na superfície de pavimentos, quando associadas às distribuições de notas atribuídas às viagens em segmentos de rodovias, podem ser úteis para análise da qualidade de viagens, e fornecer informações que contribuem para facilitar estudos sobre prioridades de manutenção em rodovias, identificar e sugerir ações para melhorar a eficiência e eficácia na conservação de vias. Os dados usados foram coletados em rodovias vicinais próximas a Araraquara, estado de São Paulo, de janeiro a março de 2001. Foram observados 37 segmentos onde se contaram, mediram e classificaram defeitos, e coletaram-se notas atribuídas por observadores sobre o pavimento. O processamento de dados e o uso de métodos da estatística para investigar relações foram usados para verificar a existência de relações entre os resultados de medidas, contagens e notas, e obtenção de função para estimativa de notas atribuídas por observadores, mostrando que notas atribuídas a segmentos de rodovias podem ser estimadas. As conclusões relatadas atêm-se ao caso estudado, mas indicaram que o processo adotado pode ser usado em outros casos similares. Sugere-se o uso do processo desenvolvido para estabelecer prioridades de estudo de soluções técnicas para intervenção e melhoria de pavimentos. / It was reported and discussed the results obtained in a attempt to show that the statistical distributions of measures on characteristics of variables that describe distress in the surface of pavements, when associated to the distributions of scores attributed to the trips in segments of highways should be useful for analysis of the quality of trips, and to supply information that contribute to facilitate studies about maintenance priorities in highways, to identify and to suggest actions to improve the efficiency and effectiveness in the conservation of roads. The used data were collected local highways near the city of Araraquara, state of São Paulo, from January to March of 2001. 37 segments were observed to obtain measures and classify distress or collect scores from observers on the pavement. The data processing and the use of methods of the statistics to investigate relationships were used to verify the existence of relationships among the results of measures and scores, and to obtain a function to estimate of scores from observers, it was shown that attributed scores to segments trips can be estimated. The conclusions told should be useful to the studied case, but they indicated that the adopted process can be used in other similar cases. This suggests the use of the process developed to establish priorities on studies of technical solutions for intervention and improvement of pavement surface.

Neste trabalho utiliza-se uma formulação do método dos elementos de contorno (MEC) para a análise de pavimentos de edifícios, dando-se particular ênfase à análise de lajes cogumelo feita com a incorporação da não-linearidade física. Nesta formulação são consideradas as tensões normais e cisalhantes possibilitando, assim, a determinação da resistência última da estrutura. A formulação é inicialmente desenvolvida para a análise de flexão de placas utilizando-se a teoria de Reissner. A seguir, a formulação é estendida de modo a considerar a interação da placa com outros elementos, como vigas e pilares. Na interação placa-viga, o enrijecimento produzido é computado através de uma combinação com o método dos elementos finitos. Este modelo permite uma avaliação precisa dos momentos e forças cortantes nas interfaces da placa com os elementos lineares. Admite-se a ocorrência de um campo de momentos iniciais, viabilizando, dentre outros, o estudo de pavimentos com não-linearidade física. Para a análise do comportamento não-linear, implementa-se um algoritmo incremental-iterativo baseado no método da rigidez inicial. Visando-se obter uma melhor representação do comportamento do concreto armado, a integração das tensões ao longo da espessura é feita por um esquema numérico tipo gaussiano; a contribuição da armadura é feita de modo discreto considerada concentrada em seu centro geométrico. Pode-se, assim, avaliar separadamente o processo de danificação do concreto e o escoamento das armaduras. Para o concreto adota-se o modelo de dano de Mazars e para as armaduras longitudinais, um modelo elastoplástico uniaxial com endurecimento isotrópico. Quanto à absorção dos esforços oriundos das tensões cisalhantes, adota-se um modelo semelhante à idealização da treliça clássica de Ritter e Mörsch para vigas de concreto armado. Admite-se ainda que, após o início da fissuração, as tensões cisalhantes sejam absorvidas apenas pelas armaduras transversais. Para estas, adotase comportamento elástico linear. Objetivando-se a comprovação da eficiência da formulação proposta, são analisados alguns exemplos cujos resultados são comparados com resultados experimentais ou resultados de outros métodos de análise / This work deals with a formulation of the boundary element method applied to slab floor analysis with special emphasis concrete flat slabs exhibiting physical non-linearities. In this formulation normal and shear components of the stress tensor are taken into account to capture more accurately the ultimate strength of the structural element. The boundary element formulation in the context of Reissner’s plate bending theory is initially studied. Then, the formulation is extended to deal with combinations of plate elements with other elements such as beams and columns and also to incorporate internal support effects, for which full contact is assumed over small areas. The plate-beam and plate-column interaction model is based on a combination with the finite element method. Thus, this model allows an accurate evaluation of the internal forces along the plate-linear element interfaces and also over its vicinity. The presence of possible initial moment fields is also taken into account, which enables us to consider physical non-linear behaviours. The solution of the nonlinear system of algebraic equations is based on an iterative algorithm with constant matrix. In order to obtain a better modelling of the reinforced concrete slabs, the stress integrals along the thickness are performed with an appropriate gauss scheme; the reinforcement contribution is computed by considering concentrated effects at its geometric centre. Thus, the concrete degradation and the steel yielding can be independently evaluated. To represent the concrete behaviour the Mazars’ damage model has been adopted, while the steel material is governed by a uniaxial elastoplastic criterion with isotropic hardening. After the initial cracking of the concrete the shear stresses are properly transferred to the shear reinforcement using the Mörsch truss concept. The accuracy of the proposed formulation is illustrated by the analysing some practical examples. The results obtained are compared with experimental results and other numerical technique solutions

A irregularidade longitudinal dos pavimentos prejudica a qualidade de rolamento, aumenta os Custos Operacionais dos Veículos (COV) e reduz a vida útil do pavimento. Vários instrumentos têm sido desenvolvidos com o propósito de medir a irregularidade longitudinal dos pavimentos, no entanto, existem conflitos que envolvem as diferentes classes de equipamentos, com relação à acurácia, custos e produtividade, o que dificulta a coleta contínua de dados, importante para a alimentação de um Sistema de Gerência de Pavimentos (SGP). Recentemente, algumas pesquisas começaram a relacionar a irregularidade longitudinal dos pavimentos aos sinais fornecidos pelos sensores de movimento (acelerômetros) e GPS (Global Positioning System) pré-instalados em smartphones, devido ao seu baixo custo, fácil operação e alta produtividade. Entretanto, ainda existem dúvidas sobre a qualidade e a forma de aplicação desses dados. Neste estudo, foram realizados testes de vibração e levantamentos de campo com smartphones, em três trechos de pavimentos com diferentes níveis de irregularidade (baixo, médio e alto), nos quais foram medidos sinais de aceleração vertical por meio de um smartphone fixado ao painel de um veículo, trafegando em diferentes velocidades. Com esses dados, calcularam-se valores de RMSVA (Root Mean Square Vertical Acceleration), que foram confrontados com a irregularidade longitudinal dos pavimentos, medida em IRI (International Roughness Index), por meio do método de Nível e Mira. Os testes mostraram ser a taxa de aquisição de dados dos smartphones o principal fator a afetar sua aplicação para a avaliação da irregularidade longitudinal dos pavimentos. Ao considerar todas as faixas de irregularidade medidas, os valores de RMSVA apresentaram correlação positiva com o IRI, com coeficientes de correlação (R) entre 0,97 e 0,99 e repetitividade aceitável para levantamentos em nível de rede, com coeficientes de variação médios de 3 a 6%. Assim como indicado em pesquisas correlatas, conclui-se que os smartphones são uma alternativa viável para a avaliação da irregularidade longitudinal dos pavimentos, especialmente em países com restrições de investimentos no setor rodoviário, desde que sejam tomados os devidos cuidados na coleta e aplicação dos dados medidos por esses dispositivos. / The longitudinal pavement roughness affects the rolling quality, increases Vehicle Operating Costs (VOC) and reduces the pavement life. Several instruments have been developed for measuring longitudinal pavement roughness. However, there are conflicts involving different classes of equipment with respect to accuracy, costs and productivity, which complicate the continuous data collection, important for the Pavement Management Systems (PMS). Recently, some studies started to link longitudinal pavements roughness to the signals provided by motion sensors (accelerometers) and GPS (Global Positioning System) pre-installed on smartphones, due to its low cost, simple operation and high productivity. However, there are still doubts about the quality and the form of application of such data. In this study, vibration and field tests were performed with smartphones, in three pavement sections with different levels of roughness (low, medium and high), in which vertical acceleration signals were measured by a smartphone attached to a vehicle dashboard, traveling at different speeds. With these data, RMSVA values (Root Mean Square Vertical Acceleration) were calculated, which were compared with longitudinal pavement roughness, measured in IRI (International Roughness Index) through the Level and Rod method. The tests showed to be the data acquisition rate of smartphones the main factor affecting its application for the evaluation of longitudinal roughness of pavements. When considering all roughness ranges measured, RMSVA statistics showed a positive correlation with IRI, with correlation coefficients (R) between 0.97 and 0.99 and acceptable repeatability for network-level surveys, with average coefficient of variation of 3 to 6%. As indicated in related research, it was concluded that smartphones are a viable alternative for the evaluation of longitudinal pavements roughness, especially in countries with investment restrictions in the highway segment, if the data are collected and explained properly.

A presente dissertação teve como objetivos principais delinear um procedimento de análise de sensibilidade que possa ser utilizado de forma ampla por usuários do programa computacional de gerência de pavimentos HDM-4 e analisar a influência de modificações no cenário pré-definido no estudo de caso, notadamente considerações de projeto e de tráfego. A escolha do Método dos Efeitos Elementares foi precedida por uma revisão bibliográfica sobre análise de sensibilidade, sendo que o procedimento foi delineado com um estudo de caso que partiu de um cenário pré-definido (rodovia de pista simples e pavimento asfáltico sobre base granular) e fez a análise da variação de 61 fatores, em 300 trajetórias, totalizando 18.600 simulações no programa HDM-4. Os resultados deste estudo indicaram que a utilização de uma amostra com 30 trajetórias é adequada, pois aumentar este número não acarreta ganhos significativos e a sua diminuição ocasiona prejuízos. Com o procedimento delineado, passou-se à verificação de impactos que a modificação dos cenários pré-definidos para a análise gerariam, ou seja, se a modificação de fatores que não estão no grupo de 61 fatores em estudo interferiria no resultado final do procedimento. Foram estudadas modificações nas considerações de projeto (Taxa de Desconto Monetário Anual e Período de Análise) e nas considerações de tráfego (Percentual de Veículos Comerciais e da Taxa de Crescimento Anual do Tráfego), com os resultados evidenciando que ambas as modificações influem no resultado final da análise de sensibilidade, sendo que as modificações nas considerações de tráfego se mostraram mais influentes que as modificações nas considerações de projeto. Complementarmente, foi feita uma análise de sensibilidade pelo Método dos Efeitos Elementares, com 250 trajetórias, que identificou como os três fatores mais influentes na análise econômica do programa HDM-4, dentro do universo estudado, o Volume Diário Médio Anual de Veículos Motorizados, o Fator de Calibração para a Progressão da Irregularidade Longitudinal e o Fator de Calibração para a Razão do Número Estrutural Ajustado das Estações Úmida e Seca. / This Master of Science Dissertation aimed to outline a procedure for sensitivity analysis that can be widely used by computer program of pavement management HDM-4 users. It also aimed to analyze the influence of changes in the pre-defined scenario of the case study, especially design and traffic considerations. The choice of the Elementary Effects Method was preceded by a literature review on sensitivity analysis, and the procedure was outlined with a case study that came from a pre-defined scenario (two lane standard and asphalt pavement on granular base) and variations of 61 factors, considering 300 trajectories, in a total of 18,600 simulations in HDM-4 program. The results indicated that the use of a sample with 30 trajectories is appropriate, because increasing this number does not cause significant gains and reducing it can harm the analysis. With the procedure outlined, it was checked if changes in factors that are not in the group of 61 studied factors can interfere with the end result. Thus, changes in design (Discount Rate and Period Annual Monetary Analysis) and traffic (Percentage of Commercial Vehicle and Annual Growth Rate of Traffic) considerations affected the final result the sensitivity analysis, and the changes in traffic considerations were more influential than changes in design considerations. In addition, it was conducted a sensitivity analysis by the Elementary Effects Method, with 250 trajectories, which identified as the three most influential factors in the economic analysis of HDM-4 program, within the universe studied, the Annual Average Daily Traffic of Automobiles, the Calibration Factor for the Progression of Longitudinal Roughness and the Calibration Factor for the Ratio of Adjusted Structural Number Wet and Dry Seasons.

A tomada de decisão em gerência de pavimentos depende, dentre outros fatores, da estimativa da evolução da condição do pavimento ao longo do tempo. Tal estimativa é obtida por uma função que relaciona as causas e os efeitos da deterioração dos pavimentos, denominada modelo de desempenho. Neste trabalho são desenvolvidos modelos estatísticos para previsão do desempenho de pavimentos, mediante o estabelecimento de equações de regressão tendo por base dados históricos de avaliações da condição da malha rodoviária do Estado do Paraná. A análise do comportamento dos pavimentos é efetuada utilizando-se uma programação fatorial que, através de análise de variância (ANOVA), permite a determinação do nível de significância de fatores pré-selecionados (variáveis independentes: tráfego, idade e estrutura do pavimento) e de suas interações, bem como a modelagem do desempenho dos pavimentos (variáveis dependentes: irregularidade longitudinal e condição estrutural). Para cada uma das células da matriz fatorial, que correspondem às combinações dos fatores considerados, também são desenvolvidos modelos probabilísticos para previsão do desempenho de pavimentos, a partir de avaliações realizadas por especialista (engenheiros do DER-PR) e mediante o estabelecimento de matrizes de probabilidade de transição de Markov. Este trabalho mostra que é possível o desenvolvimento de modelos de desempenho sem dados históricos de avaliação da condição dos pavimentos ou tendo-se apenas dados coletados por um curto período de tempo. Observa-se, também, boa concordância entre os modelos estatísticos e probabilísticos, particularmente para previsão do desempenho funcional dos pavimentos. Os modelos de desempenhos desenvolvidos neste trabalho, quando comparados com equações desenvolvidas por pesquisadores e órgãos rodoviários brasileiros e estrangeiros, apresentaram melhores resultados, evidenciando as limitações de modelos de desempenho desenvolvidos e calibrados sob condições específicas. / The decision-making in pavement management systems depends, among other factors, of the prediction of the pavement condition during the service life. This prediction is obtained through a relation between causes and effects of pavement deterioration, called performance prediction model. This work develops statistic models for the predicion of pavement performance, based on regression equations from data of pavement evaluation performed in the highway network of the State of Paraná-Brazil. The pavement behavior is evaluated from an Analysis of Variance (ANOVA) of a factorial array, which calculates the level of significance of preselected factors (independent variables: traffic, age, and pavement structure) and their interactions and gives the performance models(dependent variables: roughness and structural condition). For each cell of the factorial array, that corresponds to combinations of the considered factors, it is also developed probabilistic models for the prediction of pavement performance, based on evaluations of pavement condition performed by specialists (State of Parana DOT engineers) and the definition of Markov transition matrices. This work shows that it is possible to develop performance prediction models without historic data of pavement evaluation or having just data colected in a short period of time. It is observed good correspondence between both models, statistic and probabilistic, particularly for the prediction of thefunctional behavior. The performance prediction models developed in this work show better results than equations developed by Brazilian and foreign researches and highway agencies, in a clear evidence of the limitation of models developed and calibrated under specific conditions.

Esta tese apresenta o estudo para utilização de Redes Neurais Artificiais para avaliar o estado do pavimento e apoiar as decisões dentro de um Sistema de Gerência de Pavimentos. É apresentado um método para a avaliação da condição em pavimentos flexíveis, utilizando redes neurais MLP backpropagation. Neste caso para a extração das características dos pavimentos são utilizados dois métodos muito empregados pelos órgãos rodoviários: o \"Índice de Gravidade Global\" e a \"irregularidade\". Os experimentos demonstraram que as redes neurais simulam satisfatoriamente o estado dos pavimentos. Para se verificar a possibilidade de utilização em outros problemas, o processo foi empregado para o projeto de restauração de pavimentos flexíveis. Foi utilizada a DNER-PRO 159/85 para a extração das características dos pavimentos. Os experimentos demonstraram que as redes neurais também simulam convenientemente as características do pavimento. Como exemplo de ferramenta de apoio à gerência foi desenvolvido um protótipo computacional em ambiente gráfico, onde o critério de decisão baseia-se nas redes neurais estudadas. São descritas todas as suas funções e forma de funcionamento. / A study of artificial neural networks for evaluating the pavement condition and for supporting decisions within a Pavement Management System is presented. The method for condition evaluation of flexible pavements using the MLP backpropagation technique is described. Two of the most used procedures for detecting the pavement conditions were applied: the \"overall severity index\" (Brazilian IGG) and the \"irregularity index\". The experiments demonstrated that the neural networks satisfactorily simulated the state of the pavement. In order to test the applications in other problems, the method was used for pavement overlay design through neural network, using the same MLP backpropagation technique. For detecting the pavement conditions the DNER-PRO 159/85 was applied. Tests with the model also demonstrated that the neural networks appropriately simulate the pavement characteristics. A computational prototype developed in a graphical computer environment, where the decision criteria are based on the neural networks studied, is presented as an example. All the functions and working details of such prototype are described.

A utilização da tela de aço como reforço de pavimentos asfálticos no combate ao trincamento por reflexão é uma alternativa utilizada desde 1980 em países europeus. Uma revisão da literatura a respeito de sua utilização na reabilitação de pavimentos asfálticos, mostra que, a sua utilização acaba diminuindo o aparecimento de trincas nas camadas de revestimento, agindo como uma barreira contra a sua propagação, oferece resistência ao cisalhamento especialmente sob elevadas tensões e ainda, melhora a resistência à fadiga contribuindo para a longevidade do pavimento. Entretanto, o potencial de sua utilização tem sido pouco investigado em rodovias brasileiras. Neste contexto, insere-se esta pesquisa com o objetivo de avaliar o efeito do reforço gerado pela inserção da tela em revestimentos asfálticos para o uso em pavimentos flexíveis, com o propósito de tornar as estruturas rodoviárias menos onerosas com consequente aumento da sua vida útil. Para isso, foi realizada uma pesquisa visando à análise do seu desempenho em um trecho experimental localizado na rodovia SP-354, no Estado de São Paulo entre as cidades de Campo Limpo Paulista e Jarinu, fundamentado nas melhores práticas internacionais, recorrendo à observação em campo e laboratório, análise por meio de ensaios de módulo de resiliência e cálculos por retroanálise para verificação do efeito da inserção da tela, ainda propondo, uma metodologia de dimensionamento estrutural de reforço de pavimentos asfálticos considerando a faixa de valores de módulo de resiliência integrados com a tela e o fator de deflexão (K) para cálculo de espessura de reforço. Conclui-se que esta técnica de reforço tem potencial para prolongar a vida útil de revestimentos asfálticos em pavimentos flexíveis, com benefícios também para o desempenho da camada na fase pós-trincamento. Foram obtidos modelos que permitem dimensionar o revestimento asfáltico com o propósito de avaliar o efeito da tela de aço na zona tracionada da camada. Por fim, foi verificada através de um estudo de viabilidade técnica/econômica que a incorporação da tela de aço em pavimentos flexíveis é uma alternativa eficaz e de adequada viabilidade técnica e econômica. / The use of the steel mesh as reinforcement of asphalt pavements to combat reflective cracks by reflection is an alternative used since 1980 in European countries. A review of the literature on the use of the steel mesh in the rehabilitation of asphalt pavements shows that its use prevents the appearance of cracks acting as a barrier against its propagation, offers resistance to shearing especially under high tensions and also improves the resistance to fatigue contributing to the longevity of the pavement. However, the potential if its use has been little investigated in Brazilian highways. In this context this project is to develop a new technology for road construction and rehabilitation. The idea is to use steel mesh reinforcement in asphalt roads in order to make road structures more cost effective by improving the lifetime of new constructed roads and by developing an optimal rehabilitation method for existing roads. For this, a research was performed aiming at the analysis of its performance in an experimental section located on the highway SP-354, in the State of São Paulo between the cities of Campo Limpo Paulista and Jarinu, based on the best international practices, using observation of its behavior in the field and laboratory, analysis by means of resilient modulus tests and calculations by backcalculation to verify the effect of the insertion of the screen, still proposing, a methodology of asphalt pavement design considering the range of integrated resilience module values with the screen and the structural deflection reduction factor (K) admissible for reinforcement projects. It was concluded that this reinforcing technique has potential for improvements crack propagation post-cracking behavior and permanent deformation in the asphalt concrete surfacing layer, with a ten fold increase on fatigue life to be expected. A model was developed that may be employed for pavement design modifying a model based on the use of conventional fatigue laws for the asphalt concrete, if the grid is positioned at the tensile zone of the surfacing layer. Finally, it was verified through a technical / economic study that the incorporation of the steel mesh in flexible pavements is an effective alternative and of adequate technical and economic viability.

Este trabalho apresenta um estudo de caso, realizado na cidade de São Carlos-SP (cidade brasileira de médio porte), que analisa o processo de implantação de um Sistema de Gerência de Pavimentos Urbanos (SGPU). Os objetivos são determinar a melhor maneiro de coletar dados em campo, fornecer subsídios para a implantação de sistemas de gerência em outras localidades, analisar a reprodutibilidade e a repetibilidade das avaliações realizadas com a sistemática proposta pelo método SHRP (1993) e, por fim, comparar esse método com o adotado em Porto Alegre-RS, que se baseia na norma DNER ES 128/83. Os resultados apontaram o caminhamento como melhor forma de avaliar pavimentos urbanos. Os parâmetros analisados para verificar a reprodutibilidade e a repetibilidade das avaliações dos pavimentos mostraram altas correlações e baixas dispersões. O método SHRP mostrou-se mais completo do que a sistemática de avaliação baseada em norma do DNER. / This work presents a case study developed in São Carlos-SP (a Brazilian medium sized city), that analyses the process of implementation of an Urban Pavement Management System (UPMS). Its objectives are the determination of the best way to collect field data, to subsidy the implementation of a management system in other medium sized cities, to analyse the reproducibility and the repeatability of the evaluations accomplished with the systematic proposed by the SHRP method (1993), and finally, to compare the SHRP method with a field survey method used in Porto Alegre-RS, which is based on the DNER Standard ES 128/83. The results pointed to the walking as better form of evaluating the urban pavement. The parameters used to verify the reproducibility and the repeatability of pavement evaluation showed high correlations and low dispersions. The SHRP method was better than the evaluation based on the DNER standard.

Orientador: Ivone Gohr Pinheiro. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O presente trabalho tem a finalidade de discutir o comportamento do geotêxtil impregnado com asfalto utilizado na restauração de pavimentos flexíveis. O trincamento do pavimento acelera a queda do nível de serventia, prejudicando a qualidade funcional do pavimento para o usuário. Para se fazer uma boa restauração, que tenha uma vida de fadiga igual ou superior ao período de projeto, devemos identificar as causas do surgimento das trincas na superfície do pavimento. O trincamento pode ser controlado ou retardado através do aumento da camada de recapeamento ou com a utilização de camadas anti-reflexão de trincas entre a camada antiga e a nova.Como em qualquer sistema utilizando geossintéticos há uma grande variedade de fatores que influenciam no desempenho do pavimento restaurado. No caso da pavimentação utilizando geotêxtil, esses fatores incluem: o tipo de geotêxtil utilizado, o processo de instalação, o tipo de ligante utilizado, a taxa aplicada e uniformidade, a condição de superfície e preparação, as propriedades do revestimento e as condições climáticas ou geográficas. Foi realizado um conjunto de ensaios com diversos tipos de geotêxteis, analisando o efeito da temperatura, ensaios de tração de faixa larga sem impregnação e com impregnação e ensaios de permeabilidade com diversas taxas de ligante. Estes ensaios objetivaram concluir que cuidados na instalação e na escolha do material podem trazer benefícios futuros no que tange ao desempenho de pavimentos flexíveis restaurados com camadas de geossintéticos. Através dos estudos realizados, chegou-se a conclusão que a maioria dos insucessos foi causada por problemas na instalação, sendo a impregnação insuficiente, em função da quantidade de ligante aplicada, da espessura do geotêxtil e da má impregnação de juntas e de dobras, a principal causa dos defeitos observados.