Gestão de pavimentos no Brasil com HDM-4

André Felipe Vale
RoadRunner Engenharia Ltda
“Evolución de la Gestión de Pavimentos
con el uso de HDM-4 en Brasil”

Agenda
Evolución de la
Gestión de
Pavimentos con
el uso de HDM-4
en Brasil
• Breve histórico da gestão de pavimentos
no Brasil
• Casos Atuais
• Tendências

Histórico da Gestão de Pavimentos no Brasil
Síntese da
década de 1980
Início da gerência
• Pesquisa de Inter-relacionamento de Custos
Rodoviários – PICR (Geipot)
• Associar custos de construção, manutenção e usuários
• Base para HDM-III
• Norma DNER PRO 159/85
• Parâmetros diferentes dos tradicionais necessários
para projeto
• Consideração de conceitos de gestão/desempenho nos
projetos de restauração

Síntese da
década de 1990
Fortalecimento
institucional
• Financiamentos externos (BIRD/BID)
• Estudos de viabilidade (HDM-III)
• Componente de fortalecimento institucional
• Sistema de gerência de pavimentos
• 1º SGP do DNER (1992)
• 1ºs Programas dos DERs
• Início das concessões de rodovias: obrigações
contratuais associadas incluem SGP e monitoramento

Síntese da
década de 2000
Experimentos e evolução
• Evolução dos SGPs dos órgãos públicos
• Contratos por desempenho (CREMA)
• Longo prazo
• Pagamento por performance
• Concessionárias:
• SGPs: busca por soluções para atendimento do contrato
• Monitoramento anual dos pavimentos
• Busca por soluções diferenciadas (otimizar
investimento): gerando inclusive pesquisas com HVS

Síntese da
década de 2010
(parte 1)
Amadurecimento
• Evolução do conceito de gerência de
pavimento nos órgãos públicos e agências
• Obrigatoriedade de estudos de EVTEAs
• Início da cultura sistemática de
monitoramento dos pavimentos (DNIT /
DERBA / DAER ...)
• Amadurecimento dos catálogos de solução
adequando as normas de projeto no HDM-4
• Integração dos SGP do DNIT com o HDM-4
• Calibração do HDM pelo DNIT
• Estudos de planos de investimentos com o
HDM-4

Síntese da
década de 2010
(parte 2)
Amadurecimento
• Aprimoramento do processo de gerência
das entidades privadas
• Busca de resultados exige esforços
independente das exigências contratuais:
novos SGPs com modelos do HDM-4
• Necessidade de estudos de vida útil para
devolução dos primeiros contratos ao
governo: estudos de desempenho e
calibração do HDM-4
• HDM-4 com ferramenta para estudo de
engenharia (mais próximo ao dia a dia)

Casos Atuais de Gestão de Pavimentos com HDM-4 no Brasil
Exemplos de
Casos Atuais:
emprego do HDM-4 no
dia a dia da gestão de
pavimentos
1. Especificações de obras e
controle de qualidade
2. Estudo de alternativas em
caso de problemas executivos
3. Estudos de novas soluções de
pavimentação
4. Impactos de alterações de
planos de investimentos

Adaptação das especificações de obras e controle de qualidade
Contexto
• Projeto: Dadm= f(tráfego)
(PRO 11 / PRO 269)
• Q&C: materiais e deflexão
• DNIT/DER: IRI < 2,7 m/km
Inconsitência no limite de IRI das normas
de construção com os padrões requeridos
• Editais de Concessão:
gatilhos com IRI de 2,5 a 2,7 m/km
• Padrões dos contratos de longo prazo
Cultura atual no Brasil Problemática
Necessidade de se especificar melhor e se controlar o conforto ao rolamento (IRI)

Estudo com HDM da influência do IRI inicial no ciclo de vida de obras
• Seção-tipo :
• 1.500 a 3.000 caminhões por dia por faixa de tráfego
• 12,5 cm AC |20 cm Cement Treated Base |20 cm Crushed Stone
• Condições iniciais:
• Deflexão: 3 Condições (Dadm | 0,9 x Dadm | 1,1 x Dadm)
• IRI: 5 Condições (1,7 a 2,3 m/km)

Estudo com HDM da influência do IRI no ciclo de vida de obras
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
2,7
2,9
3,1
3,3
3,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
IRI(m/km)
Ano
Influence of Deflection Variation
(1.500 to 3.000 trucks daily per lane)
IRI 1,9 m/km - Deflexão -10% IRI 1,9 m/km - Deflexão Admissível
IRI 1,9 m/km - Deflexão +10% Limite

1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
2,7
2,9
3,1
3,3
3,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
IRI(m/km)
Ano
Roughness Evolution with different initial IRIs
(1.500 to 3.000 trucks daily per lane)
IRI 2,3 m/km IRI 2,1 m/km IRI 1,9 m/km IRI 1,7 m/km IRI 1,5 m/km Limite
3years
7,5years
10years

Consequência: Evolução das especificações e do controle de qualidade
Casoreal
Rodovia concedida
Alto tráfego
Obras de fresagem
de 4 a 6 cm e
recomposição
(40 a 400 m)
Controle(Original):
Mistura asfáltica:
• Teor de asfalto
• Vazios
• Compactação
IRI
• MERLIN
Controle(Atual):
Mistura asfáltica:
• Teor de asfalto
• Vazios
• Compactação
IRI
• RSP

Evolução das especificações e do controle de qualidade
MERLIN
• Baixo custo
• Acurácia
• Classe IV
Machine for Evaluating Roughness using Low-cost INstrumentation
RSP
• Custo efitivo
• Boa precisão
• Class I
Road Surface Profiler

Evolução das especificações e do controle de qualidade

• Mudanças no controle de qualidade: melhora nos resultados
(especificações atendidas | ganhos de resultados com o tempo)
• Controle de qualidade e resultados (HDM)
• Ganhos de desempenho ~ 3 a 5 anos por ciclo
• Menos investimentos para o administrador
• Nenhum custo adicional para o executor (mesma equipe e equipamentos)
• Especificação mais rigorosa ~ ganho de 2 a 3 três anos por ciclo

Estudo de alternativas em caso de problemas executivos
Problema de compactação na mistura asfáltica
• Cenários
• Pavemento flexível
• Tráfego: 3.000 caminhões por dia por faixa
• Deflection: 2 níveis (0,30 mm and 0,50 mm)
• Problema: 94% de compactação!!
• Questão: é possível manter o HMA?!
• Estudo de alternatives
• Pavement
preservation?!
• Estimar performance
• Irregularidade (IRI)
• Trincas (%TR)
• Número estrutural (SN)

Simulações de performance
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Year
IRI (m/km)
01_N1_D50_GC97 02_N1_D50_GC94 02_N1_D50_GC94 M
04_N1_D30_GC97 05_N1_D30_GC94 05_N1_D30_GC94 M

0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Year
% Trincas
01_N1_D50_GC97 02_N1_D50_GC94 02_N1_D50_GC94 M
04_N1_D30_GC97 05_N1_D30_GC94 05_N1_D30_GC94 M

3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SNC
Year
01_N1_D50_GC97 02_N1_D50_GC94 02_N1_D50_GC94 M
04_N1_D30_GC97 05_N1_D30_GC94 05_N1_D30_GC94 M

Conclusões
• HDM-4 permitiu
• Estudar alternativa ao problema de falta de compactação
• Definir perdas decorrentes de falhas na obra
• Validar uma alternativa de recuperação
• Determinar cenários para os gestores decidirem ações a tomar

Estudo de novas soluções de pavimentação
Contexto
Concessionárias de São Paulo
Elevado volume tráfego
Boa estrutura de pavimento
Contratos desde 1998/2000
(desempenho “conhecido”)
Manutenção típica:
Micro revestimento / Gap Graded 2,5 a 3,0 cm
Busca se evitar a elevação de greide
Ligante modificados (durabilidade e coesão)
Novas exigências |
durabilidade e ruído
Busca por novas soluções

Contexto e objetivo
Tratamento a
Quente (Borracha)
GAP GRADED Micro a Quente SMA 0/8 Lama Asfáltica Micro a Frio
SMA 0/5
(Expectativa)
Espessura Mínima 2,0 2,0 2,0 2,0 0,8 0,8 a 1,2 1,5
Ligante modificado SIM SIM SIM SIM Não SIM SIM
Macrotextura BOA BOA BOA BOA RUIM BOA BOA
Tráfego Pesado BOA BOA BOA BOA RUIM BOA BOA
Ruído Intermediária BOA BOA BOA BOA RUIM BOA
Durabilidade BOA BOA BOA BOA RUIM Intermediária BOA
Misturas Delgadas Misturas Ultra Delgadas
Item
HDM-4: Estudo teórico de desempenho de uma nova solução em relação a soluções
amplamente utilizadas na manutenção de pavimentos
Micro revestimento x SMA 0/5

Cenários estudados
Tráfego
• VDMc = 2000
• VDMc = 5000
• VDMc = 8000
Estruturas de pavimento
• Flexível: D = 40 x 10-2 mm
• Flexível: D = 55 x 10-2 mm
• Semirígido: D = 30 x 10-2 mm
Condição geral
• FC-2 = 15%
• FC-3 = 1%
• IRI = 2,0 m/km*

Resultados | IRI
• Soluções ultra delgadas ajudam
a preservar o pavimento
• Melhor desempenho do SMA
0/5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
IRI(m/km)
Ano
Previsão de Desempenho | HDM-4
Pav Flexivel Dc=40 VDMc=2000 | Base Alternative
Pav Flexivel Dc=40 VDMc=2000 | Micro
Pav Flexivel Dc=40 VDMc=2000 | SMA05

Resultados | IRI
• Resultados similares com
outros níveis de tráfego
• Desempenho é sensível ao
tráfego
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
IRI(m/km)
Ano

Resultados | IRI
• SMA 0/5 é menos sensível ao
tráfego que o Micro
revestimento
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
IRI(m/km)
Ano
Pav Flexivel Dc=40 VDMc=2000 | Micro Pav Flexivel Dc=40 VDMc=2000 | SMA05

Resultados | IRI
• SMA 0/5 não é indicado para
locais com deficiência
estrutural
• SMA 0/5 não recupera
estruturalmente o trecho
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
IRI(m/km)
Ano
Pav SemiRig Dc=30 VDMc=8000 | SMA05

Resultados | Trincamento
• Soluções ultra delgadas
ajudam a preservar o
pavimento
• Melhor desempenho do
SMA 0/5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
FC-2+FC-3(%)
Ano
Previsão de Desempenho| HDM-4

Resultados | Trincamento
• SMA 0/5 tem desempenho
sensível ao tráfego
• Soluções de micro
revestimento não tem
sensibilidade ao tráfego nos
cenários estudados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
FC-2+FC-3(%)
Ano
Previsão de Desempenho| HDM-4

Conclusões
• Maior efetividade da solução de SMA 0/5 em relação a solução de Micro revestimento
• Necessidade de verificação da efetividade da solução e calibração dos modelos
• Há a possibilidade de ganhos marginais ao longo do tempo:
• Redução de irregularidade longitudinal
• Redução do processo de progressão de trincas
• Necessidade de seções experimentais (viabilizada em função do estudo)

Próximos passos
Escolha de Seções Teste (já realizado e com obras em execução)
Segmentos sem
problemas estruturais
(Dc < Dadm)
Correções Superficiais
devem ser executadas
antes das obras
IRI deve estar adequado
Acompanhamento
Levantamentos
Períodicos das Condições
Estruturais e Superficiais
dos Segmentos Teste
Comparativo com os
resultados previstos para
calibrar o modelo
Publicação dos Resultados
Publicação dos
resultados em artigo
técnico e divulgação para
o mercado!

Estudos de impactos de alterações de planos de investimentos
Contexto
Contratos de longo prazo
com cronograma físico de
investimento fixo
Alterações no contexto:
Questões Políticas e/ou
Econômicas-financeiras
Desequilíbrio
no contrato
Necessidade de
estudos técnicos

Postergação de investimentos (duplicação)
Pensamento corrente:
• Redução da área de manutenção do
pavimento (menor área)
Outros fatos a serem considerados:
• Diferente concentração de tráfego
nas faixas de rolamento
• Diferenças pavimento restaurado e
de um pavimento novo
Postergar a duplicação não implica
simplesmente em se reduzir na
metade o custo de manutenção
HDM-4: Estudo do impacto na
manutenção devido ao adiamento de
uma duplicação

Considerações técnicas (cenários)
Manutenção no contrato: a
cada 8 anos
Padrões de desempenho do
contrato:
• IRI < 2,5 m/km
• Trincas e fendas (TR) < 20%
• Trincas severas (FC3) = 0%
Condição estrutural
• Restaurada: D = 0,47 mm
• Duplicada: D = 0,35 mm
IRI
Duplicada = 90% Restaurada
Tráfego (concentração)
• Pista Simples: 100%
• Pista Dupla: 85%
• Restaurada sem duplicação
X
• Restaurada com duplicação
• Nova pista duplicação

Resultados: IRI Rodovia Tipo Descrição 1 2 3 4 5 6 7 8
Dupla Nova 1,88 1,98 2,03 2,08 2,13 2,18 2,24 2,32
Dupla Restaurada 2,03 2,09 2,15 2,22 2,29 2,36 2,44 2,54
Simples 2,03 2,10 2,17 2,25 2,34 2,44 2,56 2,71
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
1 2 3 4 5 6 7 8
IRI(m/km)
Anos após a intervenção
Dupla Nova Dupla Restaurada Simples
• Restaurada sem
duplicação estará no
limite em 8 anos
• Com a duplicação
haveria uma sobrevida de
1 ano

Resultados: TR Rodovia Tipo Descrição 1 2 3 4 5 6 7 8
Dupla Nova 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 2,6 6,8
Simples 0,0 0,7 1,9 4,1 8,0 13,9 22,4 34,2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4 5 6 7 8
Trincamento(%)
• Restaurada sem
duplicação exige
manutenção intensiva a
partir do 4º ano
haveria uma menor
necessidade de conserva

Resultados: FC-3 Rodovia Tipo Descrição 1 2 3 4 5 6 7 8
Dupla Nova 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Simples 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,6 11,0 23,1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4 5 6 7 8
TrincamentoFC3(%)
• Restaurada sem
duplicação exige
intervenções mais
robustas
haveria uma melhor
condição

Resultados: Defl Rodovia Tipo Descrição 1 2 3 4 5 6 7 8
Dupla Nova 34 34 34 34 34 34 34 34
Dupla Restaurada 47 47 47 47 47 47 47 48
Simples 47 47 47 47 47 48 49 50
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8
Deflexãõ(0,01mm)
• Restaurada sem
duplicação inicia o
processo de perda
estrutural a partir do 6º
ano
• Com a duplicação há
uma vida 2 anos maior

Resultados
Descrição Condição no Ano 8
Tipo Seções IRI (m/km) TR (%) FC3 (%) D (10
-2
mm) SNC
Dupla Nova 2,32 6,8 0,0 34 6,28
Dupla Restaurada 2,54 10,2 2,2 48 5,10
Simples 2,71 34,2 23,1 50 4,93
Descrição Melhoria do Parâmetro no 8o Ano em relação a condição sem duplicação
Tipo Descrição IRI TR FC3 D SNC
Dupla Nova 14% 80% 100% 32% 27%
Dupla Restaurada 6% 70% 90% 5% 3%

Considerações finais
Numa pista não duplicada observa-se em relação a uma duplicada:
• Necessidade de ações de conservação de maior intensidade e frequência
• Maior déficit estrutural e funcional ao final de um ciclo de vida (TR, FC3, IRI, D)
• Maiores custos por área para conservação e manutenção

Tendências
Evolución de la
Gestión de
Pavimentos con
el uso de HDM-4
en Brasil
• Estudos tendem a ser mais precisos
• Catálogos mais consistentes
• Calibrações em diversos locais
• Disseminação da ferramenta
• Uso diverso
• Flexibilidade
• Visão de longo prazo
• Capacitação de mão de obra
• Novas possibilidades de contratação
• Contratos por desempenho
• Pagamentos de bônus em obras

Información
André Felipe Vale
Director Técnico
RoadRunner Engenharia Ltda
www.rrunner.com.br
andre.vale@rrunner.com.br
+55(11)98292-6182

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