AVALIAÇÃO ECONÓMICA DE DIFERENTES SOLUÇÕES DE PAVIMENTAÇÃO AO LONGO DO CICLO DE VIDA DAS INFRA-ESTRUTURAS RODOVIÁRIAS

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1 AVALIAÇÃO ECONÓMICA DE DIFERENTES SOLUÇÕES DE PAVIMENTAÇÃO AO LONGO DO CICLO DE VIDA DAS INFRA-ESTRUTURAS RODOVIÁRIAS Maria de Lurdes Antunes Vânia Marecos

2 Objectivos >Melhor conhecimento dos custos associados a diferentes soluções de pavimentação ao longo do ciclo de vida das infra-estruturas >Minimização dos custos ao longo do ciclo de vida sem comprometer a qualidade do serviço Consideração de pavimentos destinados a diferentes cenários (classes de tráfego e tipos de fundação)

3 Plano de trabalhos Definição de casos de estudo Cálculo do custo total ao longo do ciclo de vida dono de obra; concessionário Outros custos Utentes; sociedade Análise Multicritério Tráfego, fundação Estruturas Tipo Modelos de evolução das degradações Estratégias de conservação e reabilitação (C&R) Custos de construção Ambiente Custos de C&R Intervenções de C&R

4 41 estruturas de pavimento Selecção de estruturas de pavimento Tráfego T5 TMDAp entre 150 e 300 Fundação F2 E entre 50 e 80 MPa Fundação F3 E entre 80 e 150 MPa Tráfego T1 TMDAp entre 1200 e 2000 Fundação F3 E entre 80 e 150 MPa

5 FL1.T5.F2 FL1.T5.F2.OP FL2.T5.F2 FL3.T5.F2 FL4.T1.F3 FL4.T1.F3.RU FL4.T1.F3.RU.RC FL5.T5.F3 FL6.T1.F3 FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.OP.RU FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL7.T5.F3 FL7.T5.F3.OP FL8.T1.F3 FL8.T1.F3.RU FL8.T1.F3.RU.RC FL9.T5.F3 Estruturas de pavimento Pavimentos flexíveis SC G BP BAC BC MB

6 SR1.T5.F2 SR1.T5.F2.AF SR2.T5.F2 SR2.T5.F2.AF SR3.T1.F3 SR3.T1.F3.RU SR3.T1.F3.AF.RU SR4.T5.F3 SR4.T5.F3.AF SR5.T1.F3 SR5.T1.F3.RU SR5.T1.F3.AF.RU SR6.T5.F3 SR6.T5.F3.AF R1.T5.F2.BC R2.T5.F2.BAC R3.T1.F3.BC R4.T5.F3.BC R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB R6.T5.F3.BAC Estruturas de pavimento Pavimentos semi-rígidos Pavimentos rígidos SC G BP BAC BC MB

7 Modelos de evolução das degradações nos pavimentos Pavimentos flexíveis Fendilhamento (superfície, origem estrutural) Deformação à superfície Degradação das características superficiais Pavimentos semi-rígidos Pavimentos rígidos Fendilhamento (superfície, origem estrutural) Reflexão de fendas (retracção da camada de base) Deformação à superfície Degradação das características superficiais Fendilhamento por fadiga Escalonamento entre lajes nos pav. betão com juntas Lasqueamento nos pavimentos em betão com juntas Degradação do selante Degradação das características superficiais

8 Modelos de evolução das degradações nos pavimentos CI Pavimentos flexíveis Evolução do fendilhamento à superfície 400 Modelos estabelecidos com base em resultados da observação do comportamento de secções piloto em Portugal e outros países Europeus Experiência das entidades responsáveis pelas infra-estruturas Fendilhamento em pavimentos flexíveis 300 FL.T5 FL.T Ano

9 Modelos de evolução das degradações nos pavimentos Fendas/km Evolução da reflexão de fendas Pavimentos semi-rígidos Modelos estabelecidos com base em resultados da observação do comportamento Reflexão de fendas em pavimentos semi-rígidos de secções piloto em Portugal e outros países Europeus Experiência das entidades responsáveis pelas infra-estruturas SRR1 SRR2 SRG 40 SRIF Ano

10 Evolução do escalonamento nas juntas Escalonamento (mm) Modelos de evolução das degradações nos pavimentos Escalonamento (mm) 2,5 R1.T5.F2.BC R3.T1.F3.BC 2,0 R4.T5.F3.BC 5 0 R1.T5.F2.BC R3.T1.F3.BC R4.T5.F3.BC 1,5 5 1,0 0 0,5 5 Pavimentos rígidos 0, Ano (a) Juntas sem Passadores (LTE=0%) (b) Juntas com passadores de =25 mm (LTE=80%) Bibliografia Experiência das entidades responsáveis pelas infra-estruturas

11 Custos ao longo do ciclo de vida Custos suportados pela administração Custos de Construção Custos C&R Valor Residual Base de dados da EP (2007) Alves Ribeiro Mota-Engil Tecnovia Reabilitação estrutural durante o período de estudo (35 anos) VA Custo de construção N CustoC&R VR 1 n 35 1 i k i k k 1 1 1

12 Custos de construção ( /m 2 ) Tráfego T Tráfego T FL1.T5.F2 FL1.T5.F2.OP FL2.T5.F2 FL3.T5.F2 FL5.T5.F3 FL7.T5.F3 FL7.T5.F3.OP FL9.T5.F3 SR1.T5.F2 SR1.T5.F2.AF SR2.T5.F2 SR2.T5.F2.AF SR4.T5.F3 SR4.T5.F3.AF SR6.T5.F3 SR6.T5.F3.AF R1.T5.F2.BC R2.T5.F2.BAC R4.T5.F3.BC R6.T5.F3.BAC FL4.T1.F3.RU FL4.T1.F3 FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3.OP.RU FL6.T1.F3 FL8.T1.F3.RU FL8.T1.F3 SR3.T1.F3.RU SR3.T1.F3.AF.RU SR3.T1.F3 SR5.T1.F3.RU SR5.T1.F3.AF.RU SR5.T1.F3 R3.T1.F3.BC R5.T1.F3.BAC

13 Custos de C&R ( /m 2 ) Id. Intervenção (combinação de acções) Custo mín. ( /m 2 ) Custo méd. ( /m 2 ) Custo máx. ( /m 2 ) 1 Fresagem e reposição 5 cm, nova camada de desgaste em BD (5 cm) 3,91 7,39 11,60 2 Fresagem e reposição 5 cm, nova camada de desgaste em BDRug (4 cm) 4,71 7,03 9,08 3 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MBD (5 cm), nova camada de desgaste em BD (5 cm) 6,89 12,45 18,44 4 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MB (7 cm), nova camada de desgaste em BD (5 cm) 7,86 14,09 20,62 5 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MB (8 cm), nova camada de desgaste em BDRug (4 cm) 9,63 14,58 18, Reciclagem com cimento em 20 cm de profundidade, camada de MB com 6 cm Reciclagem com cimento em 20 cm de profundidade, camada de MB com 6 cm, camada de desgaste em BDRug (4 cm) 6,72 11,26 16,58 10,00 14,95 19,11

14 Custos de C&R ( /m 2 ) Id. Intervenção (combinação de acções) Custo mín. ( /m 2 ) Custo méd. ( /m 2 ) Custo máx. ( /m 2 ) Limpeza e selagem de fendas transversais (em pavimentos semi-rígidos) Reparação pontual de juntas transversais (em 5% das juntas), limpeza e selagem de juntas longitudinais e transversais (em BC) Limpeza e selagem de juntas longitudinais (em BAC) 0,05 0,05 0,05 1,53 1,72 1,91 0,95 1,07 1,19 11 Reabilitação da textura superficial através de grenalhagem (em pavimentos rígidos) 1,90 1,90 1, Microfresagem e colocação de camada de desgaste em BDRug BB (4 cm) Microfresagem, membrana anti-fissuras (SAMI) e colocação de camada de desgaste em BDRug BB (4 cm) 6,29 6,36 6,46 7,44 7,92 8,05

15 FL4.T1.F3.RU.RC Programação das acções de C&R FL5.T5.F3 25 Exemplo Estrutura de FL6.T1.F3.RU pavimento 25 FL6.T1.F3 35 Período de 35 dimensionamento (anos) FL1.T5.F2 FL6.T1.F3.RU.RC > FL1.T5.F2.OP FL6.T1.F3.OP.RU FL2.T5.F2 FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL3.T5.F2 FL7.T5.F FL4.T1.F3 FL7.T5.F3.OP FL4.T1.F3.RU FL7.T5.F3.OP.RC FL4.T1.F3.RU.RC FL8.T1.F FL5.T5.F3 FL8.T1.F3.RU FL6.T1.F3 FL8.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.RU FL9.T5.F FL6.T1.F3.RU.RC 35 FL6.T1.F3.OP.RU 20 Ano Actividade Ano Actividade 1 3 Ano Actividade Ano Programação das actividades 32 de Actividade conservação 2 2 e reabilitação 5 Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade 1 3 Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano Actividade Ano

16 FL9.T5.F3 FL3.T5.F2 FL5.T5.F3 FL7.T5.F3 FL1.T5.F2.OP FL7.T5.F3.OP.RC FL2.T5.F2 FL7.T5.F3.OP FL1.T5.F2 SR6.T5.F3 SR4.T5.F3 SR6.T5.F3.AF R4.T5.F3.BC SR4.T5.F3.AF SR2.T5.F2 SR1.T5.F2 SR2.T5.F2.AF R1.T5.F2.BC SR1.T5.F2.AF R6.T5.F3.BAC R2.T5.F2.BAC Valor actual ( /m 2 ) Valor Actual 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Desvio padrão Valor actual para estruturas com tráfego T5 (valor esperado e desvio padrão) Tráfego T5

17 R3.T1.F3.BC FL8.T1.F3.RU SR5.T1.F3.RU FL8.T1.F3.RU.RC SR3.T1.F3.RU FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3.RU.RC SR5.T1.F3.AF.RU FL8.T1.F3 SR3.T1.F3.AF.RU SR5.T1.F3 SR3.T1.F3 FL6.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU FL4.T1.F3.RU FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL4.T1.F3.RU.RC FL4.T1.F3 R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB Valor actual ( /m 2 ) Valor Actual 70,0 65,0 Desvio padrão 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Valor actual para estruturas com tráfego T1 (valor esperado e desvio padrão) Tráfego T1

18 Consideração de outros custos >Custos suportados pelos utentes Custos de operação dos veículos equivalentes em todas as soluções Custos devidos aos condicionamentos de tráfego durante as intervenções de C&R proporcionais ao tempo de execução dos trabalhos >Custos ambientais Emissões de CO2 difíceis de comparar para as diversas soluções Custos devidos ao consumo de recursos naturais proporcionais ao volume de materiais envolvido >Utilização de análise multi-critério para avaliar o desempenho

19 Custo dos Utentes Id. Intervenção (combinação de acções) Duração (dias) 1 Fresagem e reposição 5 cm, nova camada de desgaste em BD (5 cm) 29 2 Fresagem e reposição 5 cm, nova camada de desgaste em BDRug (4 cm) 28 3 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MBD (5 cm), nova camada de desgaste em BD (5 cm) 39 4 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MB (7 cm), nova camada de desgaste em BD (5 cm) 42 5 Fresagem e reposição 5 cm, reforço em MB (8 cm), nova camada de desgaste em BDRug (4 cm) 42 6 Reciclagem com cimento em 20 cm de profundidade, camada de MB com 6 cm 37 7 Reciclagem com cimento em 20 cm de profundidade, camada de MB com 6 cm, camada de desgaste em BDRug (4 cm) 47

20 Custo dos Utentes Id. Intervenção (combinação de acções) Duração (dias) 8 Limpeza e selagem de fendas transversais (em pavimentos semi-rígidos) 4 9 Reparação pontual de juntas transversais (em 5% das juntas), limpeza e selagem de juntas longitudinais e transversais (em BC) Limpeza e selagem de juntas longitudinais (em BAC) 7 11 Reabilitação da textura superficial através de grenalhagem (em pavimentos rígidos) Microfresagem e colocação de camada de desgaste em BDRug BB (4 cm) Microfresagem, membrana anti-fissuras (SAMI) e colocação de camada de desgaste em BDRug BB (4 cm) 30

21 R6.T5.F3.BAC R2.T5.F2.BAC R4.T5.F3.BC R1.T5.F2.BC FL1.T5.F2 SR6.T5.F3.AF SR4.T5.F3.AF SR2.T5.F2.AF SR1.T5.F2.AF FL9.T5.F3 FL3.T5.F2 FL7.T5.F3.OP.RC FL5.T5.F3 FL7.T5.F3 FL1.T5.F2.OP FL7.T5.F3.OP FL2.T5.F2 SR6.T5.F3 SR4.T5.F3 SR2.T5.F2 SR1.T5.F2 Avaliação global FL9.T5.F3 FL3.T5.F2 FL5.T5.F3 FL1.T5.F2 R4.T5.F3.BC FL7.T5.F3 FL1.T5.F2.OP R1.T5.F2.BC FL7.T5.F3.OP.RC FL7.T5.F3.OP FL2.T5.F2 SR6.T5.F3.AF SR4.T5.F3.AF SR2.T5.F2.AF SR1.T5.F2.AF SR6.T5.F3 SR4.T5.F3 SR2.T5.F2 SR1.T5.F2 R6.T5.F3.BAC R2.T5.F2.BAC Avaliação global Tráfego T5-70% VA + 30% CU 1,0 Análise 0,9 multi-critério: Tráfego T5 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 70% VA + 30% UTENTES 1,0 Tráfego T5-30% VA + 70% CU 0,9 0,8 0,7 0,6 30% VA + 70% UTENTES 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

22 R3.T1.F3.BC SR5.T1.F3.AF.RU SR3.T1.F3.AF.RU R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB SR5.T1.F3.RU SR3.T1.F3.RU SR5.T1.F3 SR3.T1.F3 FL8.T1.F3.RU FL6.T1.F3.RU FL8.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU FL4.T1.F3.RU FL6.T1.F3 FL8.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.RU.RC FL4.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL4.T1.F3.RU.RC Avaliação global R3.T1.F3.BC SR5.T1.F3.AF.RU SR3.T1.F3.AF.RU SR5.T1.F3.RU SR3.T1.F3.RU SR5.T1.F3 SR3.T1.F3 FL8.T1.F3.RU FL8.T1.F3 FL8.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU FL4.T1.F3.RU FL4.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL4.T1.F3.RU.RC R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB Avaliação global Análise multi-critério: Tráfego T1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Tráfego T1-70% VA + 30% CU 70% VA + 30% UTENTES 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Tráfego T1-30% VA + 70% CU 30% VA + 70% UTENTES

23 R3.T1.F3.BC R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB FL8.T1.F3.RU.RC SR5.T1.F3.RU SR5.T1.F3.AF.RU FL8.T1.F3.RU SR3.T1.F3.RU SR5.T1.F3 SR3.T1.F3.AF.RU FL8.T1.F3 SR3.T1.F3 FL4.T1.F3.RU.RC FL4.T1.F3.RU FL4.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL6.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.OP.RU FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3 Avaliação global R3.T1.F3.BC SR5.T1.F3.RU FL8.T1.F3.RU.RC SR5.T1.F3.AF.RU FL8.T1.F3.RU SR3.T1.F3.RU SR5.T1.F3 FL8.T1.F3 SR3.T1.F3.AF.RU SR3.T1.F3 FL4.T1.F3.RU.RC FL6.T1.F3.RU.RC FL4.T1.F3.RU FL4.T1.F3 FL6.T1.F3.RU FL6.T1.F3 FL6.T1.F3.OP.RU.RC FL6.T1.F3.OP.RU R5.T1.F3.BAC R5.T1.F3.BAC.BB Avaliação global Análise multi-critério: Tráfego T1 Tráfego T1-70% VA + 30% CA 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 70% VA + 30% AMBIENTE Tráfego T1-30% VA + 70% CA 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 30% VA + 70% AMBIENTE

24 Custos de Construção Materiais com ligantes hidráulicos vs Materiais Granulares em camadas de sub-base SbG SC SbG SC SbG SC Período de dimensionamento (anos)

25 Utilização de ligantes hidráulicos em leitos de pavimento Alternativas para obter uma fundação F3 a partir de um Solo inicial S 2 Tipo de solo S 3 S 4 ST 2 Espessura 60 cm 30 cm 25 cm Custo unitário de construção 3,62 /m 2 2,70 /m 2 1,89 /m 2 Nota: Substituição da fundação existente e sua reposição até à cota inicial (não tem em consideração movimentos de terras que possam ser necessários executar por forma a garantir a rasante estabelecida para o pavimento)

26 Conclusões >A utilização de solo-cimento em camadas de sub-base de pavimentos flexíveis e semi-rígidos é mais económica >Para tráfegos mais intensos, os pavimentos semi-rígidos conduzem a menores custos suportados pela Administração ao longo do ciclo de vida >Pavimentos em BAC representam a solução com maiores custos; no entanto, a informação relativa a custos de construção destes pavimentos era reduzida.

27 Conclusões >Análise multi-critério demonstra a importância da utilização de pavimentos rígidos e semi-rígidos na redução dos custos dos utentes e do consumo de matérias primas >Quanto maior o factor de ponderação atribuído aos custos dos utentes e ao ambiente, melhor o desempenho económico das estruturas de pavimento rígido e semi-rígido >Reciclagem com cimento constitui solução competitiva para a reabilitação de pavimentos

28 Colaborações > Vânia Marecos (LNEC, Departamento de Transportes) > José Neves (IST) > João Morgado (IST) Obrigada pela vossa atenção!