Desenvolvimento de uma solução de reabilitação sustentável para o pavimento da estrada desclassificada EN 306 em Barcelos

Universidade do Minho Escola de Engenharia João Vieira Baptista Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos Abril de 2025 Universidade do Minho Escola de Engenharia João Vieira Baptista Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos Dissertação de Mestrado Mestrado em Engenharia Urbana Trabalho efetuado sob a orientação de Professor Doutor Joel Ricardo Martins de Oliveira Abril de 2025 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contatar o autor, através do Repositório da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição-SemDerivações CC BY-ND https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos iii Agradecimentos Após estes dois anos como aluno na Universidade do Minho, sinto-me profundamente grato e honrado por alcançar mais uma etapa importante no meu percurso académico, com a conclusão do Mestrado em Engenharia Urbana. Esta jornada foi marcada por experiências enriquecedoras, orientações valiosas e ensinamentos que não só irão ampliar o meu conhecimento técnico e científico, mas também contribuir para o meu desenvolvimento pessoal e cívico. Em primeiro lugar, agradeço ao meu Orientador, Professor Joel Oliveira, por me ter dado a oportunidade de ser seu mestrando. A sua sabedoria e competência na orientação foram determinantes para a definição e desenvolvimento desta dissertação. Destaco, ainda, a sua exemplar coordenação dos trabalhos, bem como a sua constante disponibilidade e dedicação em prestar esclarecimentos. Ao Engenheiro Carlos Palha, expresso a minha sincera gratidão pela valiosa assistência nos trabalhos de campo, designadamente na gestão e utilização do equipamento técnico necessário aos ensaios realizados neste trabalho. Agradeço, igualmente, a partilha do seu saber prático e tecnicamente qualificado, que foi essencial para reunir informação necessária ao desenvolvimento deste estudo. Manifesto o meu agradecimento ao município de Barcelos pela oportunidade deste estudo, em particular à Exma. Câmara Municipal de Barcelos, liderada pelo Sr. Presidente Dr. Mário Constantino, que autorizou e contribui nos trabalhos de campo. À equipa multidisciplinar da Divisão de Gestão e Conservação do Património, agradeço o excelente apoio prestado durante os ensaios em obra. À Divisão de Mobilidade Urbana pela consideração e reconhecimento deste trabalho académico. Ao Laboratório de Pavimentos Rodoviários da Universidade do Minho, expresso o meu agradecimento pela disponibilização dos equipamentos técnicos de elevada qualidade, indispensáveis à realização dos ensaios necessários ao desenvolvimento deste trabalho. Também quero agradecer aos Docentes do Mestrado em Engenharia Urbana pelo ensino de conteúdos académicos que ampliaram os meus conhecimentos e competências em diversas áreas, nomeadamente nas áreas da Engenharia de Gestão e Planeamento, Engenharia Rodoviária e Engenharia Hidráulica. Por fim, expresso a minha profunda gratidão à minha esposa, Regina, e aos meus filhos, Tiago e Filipe, pela paciência, compreensão e apoio incondicional. A sua solidariedade e amizade foram fundamentais para enfrentar esta jornada, marcada pela privação do convívio familiar. “Decisões sensatas são resultados do uso consciente do conhecimento” Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos v Resumo A presente dissertação tem como objetivo propor uma solução sustentável para a reabilitação de um trecho da estrada desclassificada EN306, situado no concelho de Barcelos. O trabalho centra-se na repavimentação das camadas betuminosas de um pavimento flexível que se encontra num estado avançado de degradação. A metodologia de investigação inclui a realização de análises do tráfego rodoviário e trabalhos de auscultação do pavimento, com o objetivo de avaliar as condições de agressividade dos veículos pesados, assim como as características estruturais e funcionais do pavimento existente. Com base nos resultados obtidos, a partir dos levantamentos de campo, foram idealizadas três soluções distintas, diferenciadas tanto pelo método de aplicação como pelo tipo de ligantes betuminosos utilizados. Dentro dessas soluções, destaca-se uma pela combinação equilibrada entre os fatores económicos, ambientais e funcionais. O estudo apresenta soluções de pavimentação, incluindo a aplicação de materiais produzidos a quente em central, que podem ser misturas betuminosas convencionais ou compostas por 50% de material fresado. Embora esteja fora do âmbito desta dissertação, a inoperacionalidade do sistema de drenagem de águas pluviais verificada ao longo do trecho em estudo, demonstrou ter um impacto direto na funcionalidade do pavimento, o que poderá limitar o período de longevidade das soluções propostas neste trabalho. Palavras-Chave: Desempenho dos pavimentos rodoviários; conservação/reabilitação de pavimentos; técnicas de conservação/reabilitação; reciclagem de misturas betuminosas; sustentabilidade. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos vi Abstract This dissertation aims to propose a sustainable solution for rehabilitating a section of the EN306 road in the municipality of Barcelos. The work focuses on resurfacing the asphalt layers of a flexible pavement that is in an advanced state of degradation. The research methodology included studies on road traffic and pavement evaluation, aiming to assess the impact of heavy vehicle traffic and the existing pavement's structural and functional characteristics. Based on the results obtained from the field survey, three distinct solutions were designed, differentiated by both the application method and the type of bituminous binders used. Among these solutions, one stands out for achieving a balanced combination of economic, environmental, and functional factors. The study presents paving solutions involving materials produced at high temperatures in the asphalt plant, which may consist of conventional bituminous mixtures or blends incorporating 50% reclaimed asphalt pavement (RAP). Although it falls outside the scope of this thesis, the inoperability of the stormwater drainage system observed along the road section studied has been shown to directly impact the pavement's functionality, potentially limiting the service life of the solutions proposed in this work. Keywords: Road pavement performance; pavement maintenance/rehabilitation; maintenance/rehabilitation techniques; recycling of asphalt mixtures; sustainability. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos vii ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................ x ÍNDICE DE TABELAS ......................................................................................................................... xii 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 1 1.1. ENQUADRAMENTO TEMÁTICO ........................................................................................... 1 1.2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 2 1.3. CONTEÚDO DA DISSERTAÇÃO ........................................................................................... 3 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................................ 4 2.1. REDE VIÁRIA ....................................................................................................................... 4 2.1.1. Rede Rodoviária Nacional ........................................................................................ 5 2.1.2. Sinopse ao Plano Rodoviário Nacional ..................................................................... 7 2.1.3. Estrada Desclassificada ......................................................................................... 10 2.2. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DO ESTADO DE PAVIMENTOS .................................................. 12 2.2.1. Introdução ............................................................................................................ 12 2.2.2. Regularidade Longitudinal ..................................................................................... 13 2.2.3. Regularidade Transversal ...................................................................................... 14 2.2.4. Estado Superficial ................................................................................................. 15 2.2.5. Textura ................................................................................................................. 18 2.2.6. Atrito .................................................................................................................... 21 2.2.7. Deflexão................................................................................................................ 22 2.2.8. Considerações finais sobre a avaliação da qualidade de pavimentos ...................... 24 2.3. CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DE PAVIMENTOS .......................................................... 25 2.3.1. Tipos de Pavimentos ............................................................................................. 27 2.3.2. Técnicas de Conservação e Reabilitação de Pavimentos ........................................ 29 2.3.3. Promoção da Reciclagem de Pavimentos .............................................................. 30 2.3.4. Métodos de Reciclagem de Pavimentos ................................................................. 31 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 2 O município de Barcelos possui uma extensa rede viária que ultrapassa os 2100 km, predominantemente composta por estradas em pavimento asfáltico, organizada em 61 freguesias (89 freguesias antes da reorganização administrativa). A maior parte destas vias encontram-se sob a jurisdição da autarquia municipal e das autarquias locais. Para contextualizar, os 2100 km de estradas do município representam cerca de 1/7 da extensão total da rede rodoviária gerida pela Infraestruturas de Portugal (IP), que, em 2021, somava 15 056 km em todo o território nacional (IP, 2021b). Nas últimas duas décadas, a falta de investimento na manutenção das infraestruturas rodoviárias tem resultado em condições de funcionalidade precárias em determinados eixos da rede do concelho. Este problema é particularmente evidente nas vias coletoras que se interligam ao anel rodoviário da cidade, fundamental para o escoamento de uma parte significativa do parque industrial do município. Em relação ao trecho de 13 km de estrada que será objeto de estudo neste trabalho de dissertação, partes do pavimento encontram-se em avançado estado de degradação, resultado do fim do ciclo de vida e das intervenções realizadas no âmbito da instalação de sistemas de recolha de águas residuais. Com o passar do tempo, o pavimento, sujeito à circulação intensiva de tráfego pesado, começou a evidenciar sinais claros de fadiga, especialmente nas áreas que foram intervencionadas para a colocação de coletores e ramais de águas. 1.2. OBJETIVOS Este trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo técnico sobre a reabilitação de um troço de 13 km da Estrada Nacional 306, doravante designada EN306, com início localizado na margem sul do município de Barcelos. Paralelamente, o trabalho visa realizar uma avaliação técnica das condições atuais da infraestrutura, com foco na reabilitação e conservação do trecho em questão. Com base nos dados obtidos em campo, pretende caracterizar-se o estado atual do pavimento, seguido do dimensionamento da reabilitação, com recurso a técnicas de pavimentação mais sustentáveis. Desta forma, o estudo pretende apresentar uma análise técnico-científica centrada na eficiência de custos e na preservação dos recursos naturais, promovendo soluções inovadoras utilizadas na reabilitação de pavimentos rodoviários. Adicionalmente, o trabalho procura evidenciar a importância de práticas preventivas de controlo e conservação periódica para preservar a funcionalidade da via ao longo do tempo. Deste modo, a avaliação das infraestruturas existentes, como por exemplo a rede de drenagem de águas pluviais, poderão facilitar Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 3 na identificação de problemas e sugerir soluções para evitar a degradação precoce do pavimento. Desta forma, o projeto não visa apenas a reabilitação da estrada, mas também sugere a implementação de medidas preventivas de manutenção contínua, de forma a garantir a operacionalidade da via a longo prazo. 1.3. CONTEÚDO DA DISSERTAÇÃO Inicialmente este trabalho apresenta uma revisão sobre a evolução da rede viária em Portugal, destacando a sua importância territorial, económica e social. Para o enquadramento do tema, e com recurso à pesquisa bibliográfica, faz-se uma abordagem à estruturação histórica da Rede Rodoviária Nacional, bem como os Planos Rodoviários Nacionais que impulsionaram a modernização das infraestruturas. A abordagem foca ainda o processo de desclassificação de estradas e transferência de gestão, com um olhar particular para o concelho de Barcelos. Adicionalmente, são apresentados métodos utilizados para avaliar o estado dos pavimentos rodoviários, divididos entre a Avaliação Funcional, que analisa o desempenho superficial, e a Avaliação Estrutural, que foca o comportamento mecânico das camadas do pavimento. Por fim, a revisão da literatura explora a conservação dos pavimentos, destacando os tipos de pavimentos utilizados em Portugal e as técnicas de reabilitação, com especial atenção às técnicas de reciclagem, que contribuem para a sustentabilidade da repavimentação. Na parte prática, a dissertação apresenta um estudo sobre a reabilitação de um trecho da EN306, situado na margem sul do concelho de Barcelos, com o objetivo de comparar diferentes alternativas de intervenção. As soluções avaliadas envolvem o uso de diferentes métodos e tipos de material betuminoso, seja convencional ou composto por 50% de material fresado. O estudo iniciou com a recolha de dados em campo, que serviram como base para o dimensionamento das propostas de reabilitação. A partir dos dados obtidos, realizaram-se análises e cálculos que visam identificar as alternativas mais eficientes para a intervenção. Por fim, apresentam-se as conclusões do trabalho, sintetizando os principais resultados obtidos e as propostas para estudos futuros, tendo em consideração os aspetos que não foi possível abordar durante o período de realização desta dissertação. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 4 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Este capítulo analisa a evolução e gestão da rede viária em Portugal, destacando a sua importância territorial, económica e social. A primeira parte aborda a estruturação histórica da Rede Rodoviária Nacional, a sua inserção no contexto europeu e os Planos Rodoviários Nacionais que moldaram a modernização das infraestruturas. Seguese o processo de desclassificação de estradas e a transferência de gestão, focando-se no concelho de Barcelos. A segunda parte incide sobre os métodos utilizados para avaliar o estado dos pavimentos rodoviários. A abordagem divide-se em duas vertentes complementares: a Avaliação Funcional, que verifica o desempenho superficial, e Avaliação Estrutural focada no comportamento das camadas internas do pavimento. Por fim, a terceira parte explora a conservação dos pavimentos, com foco na durabilidade e funcionalidade das vias. São ainda abordados os tipos de pavimentos utilizados em Portugal, designadamente os flexíveis, semirrígidos e rígidos, assim como as técnicas de reabilitação, com especial atenção para as técnicas de reciclagem mais usuais na pavimentação. 2.1. REDE VIÁRIA Desde sempre que as deslocações tiveram um papel importante na humanidade. Os trajetos frequentes e necessários até um determinado local, como seja, as deslocações aos cursos de água para aliviar a sede, conduziram à nascença oportuna de uma vereda ou de um carreiro. Com o decorrer do tempo e do uso crescente, determinados carreiros ganharam definição e forma, passando a ser identificados como caminhos e, pelo uso intensivo, acabaram por ser designadas como estradas. Da necessidade em encurtar distâncias ou mesmo de povoar localidades, foram planeadas e abertas novas estradas, mais ou menos diferenciadas, dando origem a uma vasta e complexa estrutura rodoviária entrelaçada, que estabelece a ligação territorial. Abordando deste modo a temática da rede viária nacional, atualmente, a Infraestruturas de Portugal, sob a orientação do Estado, assume a responsabilidade pela gestão da rede rodoviária estruturante do território nacional. Esta rede é composta por estradas e autoestradas que suportam o tráfego em longas Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 5 distâncias, garantido a comunicação rodoviária entre regiões, distritos, concelhos, bem como a ligação aos principais polos económicos, zonas portuárias e limites fronteiriços. 2.1.1. Rede Rodoviária Nacional O desenvolvimento das infraestruturas rodoviárias assume grande importância no crescimento económico e populacional de qualquer território (Rocha et al. , 2023). A partir do final dos anos 80 e o início dos anos 90, Portugal registou uma evolução significativa nas suas infraestruturas rodoviárias, impulsionada pela execução do Plano Rodoviário Nacional, no âmbito da integração do país na União Europeia. Este período ficou marcado pela expansão da rede de Itinerários Principais (IP) e Itinerários Complementares (IC), que fortaleceu a conectividade e a coesão territorial, enquanto impulsionou o desenvolvimento económico do país. Estas melhorias infraestruturais constituíram um pilar fundamental para a integração de Portugal no espaço europeu. Antes de proceder à análise da rede rodoviária a nível nacional, é importante considerar alguns dados sobre as infraestruturas rodoviárias numa escala global. A próxima abordagem pretende facilitar a contextualização da densidade das infraestruturas rodoviárias no território nacional, permitindo a sua comparação com outros estados/países. Assim, e como se pode verificar na Figura 1, no contexto global das infraestruturas rodoviárias, em 2020 a União Europeia (UE-27) dispunha de uma extensa rede de estradas pavimentadas, totalizando 4,5 milhões de quilómetros, de acordo com dados da Federação Rodoviária da União Europeia (ERF). Esta dimensão coloca a rede rodoviária europeia ao nível das maiores do mundo, comparável apenas à dos Estados Unidos e da China. Figura 1 – Rede rodoviária pavimentada das principais economias no ano de 2020 (dados obtidos a partir de IRF, 2021) 0 500,000 1,000,000 1,500,000 2,000,000 2,500,000 3,000,000 3,500,000 4,000,000 4,500,000 5,000,000 Rússia China Japão EUA UE 27 Rede rodoviária pavimentada (km) - ano de 2020 4 467 000 km UE 27 (quilómetros) Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 6 Para efeito de comparação, no mesmo ano, o Japão possuía uma rede rodoviária de 1 milhão de quilómetros, enquanto a Rússia contava com 1,2 milhões de quilómetros (IRF, 2021). Relativamente às infraestruturas rodoviárias no espaço da zona Euro, os dados divulgados pelo Eurostat em 2021 destacam uma extensão significativa de autoestradas nas regiões mais desenvolvidas da União Europeia, conforme ilustrado na Figura 2. Portugal acompanha esta tendência apresentando uma densidade média de 34 km de autoestradas por cada 1000 km², o que reflete o investimento contínuo na melhoria da conectividade e acessibilidade rodoviária no país e nações vizinhas (Eurostat, 2023, Rocha et al. , 2023). Figura 2 – Densidade de rede de autoestradas na Europa (adaptado de Eurostat, 2023) No território continental, a rede rodoviária é constituída por uma vasta malha de estradas e autoestradas que totalizam 30.902 km de extensão. Dentre este total, 14.325 km estão integrados no Plano Rodoviário Nacional, sob a gestão direta da Infraestruturas de Portugal, S.A. (IP, 2021b, IRF, 2021). Como se verifica na Figura 3, esta rede abrange autoestradas, estradas nacionais, estradas regionais, itinerários principais, itinerários complementares e ramos de ligação, estabelecendo conexões importantes entre as diversas regiões do país e da vizinha Espanha. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 7 Figura 3 – Rede rodoviária nacional (imagem obtida através de software SIG a partir de https://dados.gov.pt/pt/datasets/rede-rodoviaria-nacional/) 2.1.2. Sinopse ao Plano Rodoviário Nacional Atualmente, com a crescente utilização de automóveis nas estradas do continente, torna-se imperativo proceder à reestruturação das redes viárias, a fim de garantir o seu uso às exigências territoriais e às necessidades dos utilizadores. Esses requisitos exigem uma atuação coerente e disciplinada, pautada Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 8 por diretrizes estabelecidas pelo Plano Nacional Rodoviário. Neste sentido, os próximos parágrafos apresentam uma análise sucinta dos três Planos Rodoviários Nacionais (PRN45, PRN85 e PRN2000), documentos fundamentais que definem as necessidades das comunicações rodoviárias em Portugal. Plano Rodoviário de 1945 Em Portugal, na metade do século XX, durante a revolução industrial que se seguiu à Segunda Guerra Mundial, surge o primeiro Plano Rodoviário Nacional em 1945. O PRN45, estabelecido pelo Decreto-Lei 34:593 em 11 de maio de 1945, conferiu a classificação viária previamente definida pelo Decreto-Lei nº 23:239 de 20 de novembro de 1933. O Plano Rodoviário Nacional de 1945 (PRN45) foi organizado em cinco capítulos que abordaram a classificação de 21 mil quilómetros de vias com a caracterização das estradas nacionais, municipais e caminhos públicos. Neste Plano, as estradas nacionais foram reclassificadas e hierarquizadas em três classes, de acordo com a sua relevância estratégica: as estradas de 1.ª classe ligam entre si os principais centros urbanos, portos e fronteiras; as estradas 2.ª classe complementam a rede fundamental com a ligação dos principais centros de cada distrito às estradas de 1.ª classe; e as estradas 3.ª classe interligam os concelhos, servindo regiões ricas, portos, estações ferroviárias e áreas turísticas (MOPC, 1945, Pacheco, 2001). O Plano, coordenado pela Junta Autónoma das Estradas (JAE), resultou numa expansão de 20.597 km de estradas nacionais classificadas em todo o país, com um impacto importante na redução da distância entre regiões geograficamente mais isoladas (Farinha, 2021). Plano Rodoviário Nacional de 1985 Para dar resposta aos avanços socioeconómicos, às transformações demográficas e ao aumento do tráfego registados desde a implementação do Plano Rodoviário de 1945, foi desenvolvido o Plano Rodoviário Nacional de 1985 (PRN85), consagrado no Decreto-Lei n.º 380/85, de 26 de setembro. O PRN85 definiu como principais objetivos assegurar o funcionamento eficiente do sistema de transporte rodoviário através de uma rede modernizada, promover o desenvolvimento regional, reduzir os custos dos transportes, aumentar a segurança rodoviária, responder às exigências do tráfego internacional e otimizar a gestão financeira e administrativa das infraestruturas. Este plano de modernização foi também um elemento crucial para a integração de Portugal na União Europeia (Rangel de Lima, 1995). Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 9 Este novo Plano introduziu os conceitos de rede nacional fundamental e rede nacional complementar, representadas a vermelho e azul, respetivamente, na Figura 4b. No âmbito desta reestruturação, cerca de 12 000 km de estradas nacionais foram desclassificadas e transferidas para a rede municipal, sob a responsabilidade das autarquias, passando a ser conhecidas como Estradas Desclassificadas. Como resultado desta transferência, a Rede Nacional Rodoviária foi reduzida a cerca de 10 000 km, divididos em 2 700 km de rede fundamental, composta por itinerários principais, e 7 300 km de rede complementar, que inclui itinerários complementares e outras vias (MES, 1985, DPL e GCGSI, 2011). Plano Rodoviário Nacional de 1998 Conhecido como PRN2000, a última revisão do Plano Rodoviário Nacional, realizada em 1998, introduziu mudanças significativas na rede viária do país. Entre as principais alterações, destacou-se a expansão da rede nacional complementar, que passou a incluir Itinerários Complementares (ICs) e Estradas Nacionais (ENs), reforçando a estrutura rodoviária e melhorando a conectividade entre diferentes regiões. Com o Decreto-Lei n.º 222/98, a rede viária foi ampliada para 11 350 km com a criação de uma extensa rede de autoestradas, representando mais da metade da extensão da rede de Itinerários Principais (IPs) e Itinerários Complementares (ICs). O PRN2000 também teve como objetivo melhorar a cobertura territorial, completar as redes viárias e aprimorar as acessibilidades aos concelhos, com o intuito de corrigir as desigualdades socioeconómicas no território continental. A qualidade da rede rodoviária foi uma prioridade, com especial atenção à proteção ambiental nas áreas urbanas e à criação de variantes e anéis circulares nas principais cidades, visando uma distribuição mais eficiente do tráfego rodoviário. No âmbito da segurança rodoviária, esta revisão do PRN introduziu a realização de auditorias regulares e a implementação de planos anuais de segurança. Para otimizar a gestão da rede e aumentar a eficiência do sistema de transporte, foram integrados sistemas inteligentes de informação e monitorização do tráfego rodoviário (MEPAT, 1998). A Figura 4 ilustra a evolução da Rede Rodoviária Nacional (RRN) desde o primeiro Plano Rodoviário Nacional (PRN45) até ao último (PRN2000). Apresentados em ordem cronológica, os mapas oferecem uma visão da expansão da rede ao longo das décadas, evidenciando o crescimento e o alargamento das infraestruturas rodoviárias em todo o território nacional. Nas imagens, verifica-se uma maior densidade da rede rodoviária, particularmente no centro litoral e no quadrilátero da região norte, em correlação com Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 10 a distribuição da densidade populacional (Rocha et al. , 2023). Estes dados podem sugerir um desenvolvimento económico mais acentuado nessas áreas. a) b) c) Figura 4 – Evolução do PRN: a) PRN45 (JAE, 1950); b) PRN85 (DPL e GCGSI, 2011); c) PRN2000 (DPL e GCGSI, 2011) 2.1.3. Estrada Desclassificada De acordo com o estabelecido na legislação em vigor, o termo "Estrada desclassificada" refere-se a todas as estradas que anteriormente pertenciam à RRN, e que, com a sua desclassificação, deixaram de integrar a Rede. A designação é atribuída às estradas que perderam a sua integração na RRN, sendo aplicadas alterações na categoria da estrada e nas responsabilidades de gestão (Lei 34/2015, 2015). Até à data, no concelho de Barcelos, foi transferido para a rede municipal um total de 57,13km de estradas anteriormente integradas na Rede Rodoviária Nacional, conforme se descreve na Tabela 1. Os planos de desclassificações das Estradas Nacionais no concelho foram decorrentes da construção de novas variantes no município ou submetidas ao Programa de Requalificação da Rede Rodoviária Nacional, do PRN2000. A gestão da EN306, que atravessa o concelho de Barcelos, foi passada para domínio municipal no dia 15 de abril de 2004, mediante a formalização de um Auto de Entrega entre o município de Barcelos e o Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 11 Instituto das Estradas de Portugal, entidade gestora da Rede Rodoviária Nacional naquela época (MOPTH e CMBarcelos, 2004). A Figura 5 e Tabela 1 mostram as estradas nacionais existentes no município de Barcelos e as extensões dos lanços de estrada que foram alvo do processo de desclassificação. Figura 5 – Rede rodoviária de Barcelos (imagem obtida através de software SIG a partir de https://dados.gov.pt/pt/datasets/rede-rodoviaria-nacional/) Tabela 1 – Extensão das estradas desclassificadas em Barcelos Estrada Extensão Total (km) Extensão Desclassificada (km) E.N. 103 34,907 7,160 E.N. 204 -1 0,358 0,358 E.N. 204 -2 1,290 1,290 E.N. 204 -3 1,529 1,529 E.N. 205 1,149 1,149 E.N. 205 -1 1,329 1,329 E.N. 205 -2 0,486 0,486 E.N. 305 7,666 6,300 E.N. 306 26,419 26,419 E.N. 306 -1 6,660 6,660 E.R. 205 28,178 4,445 TOTAL: 109,971 57,125 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 18 capacidade de detetar fendas, marcações de pavimento, empolamentos, peladas e desgaste da superfície do pavimento. As medições rigorosas apresentam-se com uma precisão no alinhamento transversal de 1 mm, e na profundidade de 0,5 mm (TII, 2020). 2.2.5. Textura No contexto da segurança rodoviária, a Textura Superficial tende avaliar a resistência à derrapagem (fricção) e a aderência na interface entre pneu e pavimento (InIR, 2024). A Textura do pavimento representa uma característica determinante na comodidade e segurança dos automobilistas. A sua configuração geométrica tem uma ação direta nos fatores de aderência entre o pneu e o pavimento, bem como no sistema de drenagem para prevenir a acumulação de água na superfície do pavimento. No plano de interação entre o pavimento e o veículo, a textura do pavimento é caracterizada pelas suas irregularidades superficiais, as quais se subdividem em três níveis: microtextura, macrotextura e megatextura. De acordo com a norma 13473-5 da ISO (2009), a classificação da textura de um pavimento é determinada com base no seu comprimento de onda (medido na horizontal) e na sua amplitude (medida na vertical). As classificações das diferentes texturas apresentam-se de seguinte modo: • A microtextura compreende uma escala que varia de 0 a 0,5 mm na horizontal, e 0 a 0,2 mm na vertical. Este tipo de textura define-se pelas características angulares e rugosas das pequenas partículas impercetível a olho nu, existentes na superfície do pavimento. A microtextura afeta diretamente a aderência dos pneus em contacto com a superfície, com efeitos na resistência ao deslizamento; • A macrotextura compreende variação de 0,5 e 50 mm na horizontal, e 0,2 a 10 mm na vertical. As superfícies de pavimento são projetadas com uma macrotextura definida para garantir uma boa drenagem da água na interface entre o pneu e o pavimento. Segundo um estudo conduzido por Pranjić et al. (2020), este tipo de textura desempenha funções determinantes na resistência à derrapagem em alta velocidade; • A megatextura compreende uma escala com ordens de grandeza que vai desde 50 e 500 mm na horizontal, e 0,1 a 50 mm na vertical. Caracterizada pela irregularidade superficial, a megatextura está frequentemente associada à degradação do pavimento, exercendo efeitos na vibração dos veículos e, por conseguinte, na instabilidade da condução e segurança rodoviária. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 19 Tomando as referências dos autores Sulandari et al. (2023) e Hun (2002), no âmbito da Textura do pavimento, enquanto a microtextura descreve a regularidade da superfície do agregado, a macrotextura representa a rugosidade da camada de mistura betuminosa. Já a megatextura resulta de uma modificação não intencional da superfície de pavimento, geralmente associada a degradações superficiais como por exemplo ninhos e peladas. Em matéria da segurança, tendo em conta as condições de permeabilidade (fatores climáticos) e da aderência do pavimento (fatores de segurança), alguns estudos indicam que o aumento da profundidade da Textura Superficial do pavimento de 0,3 mm para 1,5 mm reduz a taxa de acidentes em cerca de 50% (Brna et al. , 2023). Entre os equipamentos e ensaios vulgarmente utilizados na medição da textura, encontram-se o perfilómetro a laser e o ensaio da mancha. Além desses métodos tradicionais, a fotogrametria digital emerge como uma alternativa de baixo custo na análise desta característica. Fotogrametria de Curto Alcance (Close-Range Photogrammetry (CRP)) Com o progresso tecnológico surgem novas soluções para enfrentar desafios emergentes. Nos últimos tempos a fotogrametria tem tido avanços consistentes no desenvolvimento de aplicações de imagens tridimensionais. Assim, no âmbito da avaliação funcional dos pavimentos, o método de Fotogrametria de Curto Alcance (CRP) representa uma técnica de digitalização de superfícies a partir da captura de imagens fotográficas tiradas à curta distância. Essas imagens de duas dimensões são transformadas em modelos 3D (três dimensões) através do cálculo de algoritmos, com recurso a softwares específicos. Os resultados da CRP traduzem-se numa informação tridimensional com alto nível de resolução, útil numa vasta gama de aplicações, onde a precisão e pormenor da imagem são fatores preponderantes. (Schenk, 2005). Relativamente à aplicação do método para a quantificação dos parâmetros de rugosidade, microtextura e macrotextura, esta técnica de imagem CRP representado na Figura 11, permite registar e sondar anomalias numa superfície do pavimento (McQuaid et al. , 2015), analisar a profundidade ou calcular a volumetria de uma determinada textura, sondar deformidades numa amplitude entre a macro microescala, ou ainda monitorizar o desgaste do pavimento durante o seu ciclo de vida (Woodward et al. , 2014). Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 20 Ao comparar os dados de desempenho desta metodologia com as técnicas de scanner a laser 3D (equipamento representado na Figura 10), verifica-se que este método de captura de imagem proporciona resultados de análise de elevada qualidade, conforme se pode observar nas Figuras 11 e 12, a um custo consideravelmente mais baixo em relação aos equipamentos de laser (Medeiros Jr et al. , 2023). Na medição da macrotextura e microtextura, estudos mostram que há uma forte correlação entre os parâmetros obtidos pelo tradicional método volumétrico da mancha e a técnica da captura fotogramétrica. Os mesmos estudos também demonstraram uma excelente correlação nos parâmetros do atrito. (Al-Assi et al. , 2020). Figura 11 – Modelo 3D e parâmetros da secção transversal de marcação de pavimento (adaptado de Woodward et al. , 2014) a) b) Figura 12 – Modelos de imagens 3D criado a partir de amostra betuminosa (imagem adaptada de Medeiros Jr et al. , 2023): a) Modelo fotogramétrico de curto alcance; b) Modelo scanner a laser 3D Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 21 2.2.6. Atrito Em conformidade com a Textura, o Coeficiente de Atrito assume uma posição relevante no comportamento dos veículos sobre a superfície da estrada, sendo influente nas condições de aderência longitudinal e transversal na interface entre pneu e pavimento. A velocidade da condução, o tipo de piso, as condições meteorológicas e as propriedades dos pneus, são fatores determinantes utilizados para a avaliação do coeficiente de atrito e do nível de aderência presente numa estrada. Estas variáveis têm efeitos diretos na interação entre pneu e pavimento, designadamente, na distância de travagem, na resistência à derrapagem e na segurança na condução em curvas (He et al. , 2023). Relativamente aos fatores de segurança e qualidade de circulação na estrada, certos estudos demonstram que a redução do Coeficiente de Atrito para valores inferiores a 0,45 poderá aumentar o risco de acidente em 20 vezes. Quando esses valores ficam abaixo de 0,30, o risco de acidente é 300 vezes mais provável (Čelko et al. , 2016). Quanto aos métodos de quantificação do Atrito, o levantamento de registos subdividem-se em três principais categorias: a medição manual, a medição em condições estáticas ou em velocidades reduzidas, e a medição dinâmica realizadas em velocidades consideráveis (Aurstad et al. , 2019). Entre os diversos equipamentos estáticos e móveis utilizados para determinar os valores dos parâmetros de atrito, destacam-se os equipamentos representados na Figura 13, que variam conforme o tipo de ensaio a considerar: • Pêndulo Britânico, um equipamento portátil de medição pontual do coeficiente de atrito; • Grip Tester, um dispositivo caracterizado por um pequeno atrelado de três rodas, projetado para medir a resistência ao deslizamento dos pavimentos na direção longitudinal; • O SCRIM (Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine), enquanto dispositivo de medição contínua, o equipamento apresenta características semelhantes ao mencionado no ponto anterior. No entanto, este último destaca-se pela medição do coeficiente de atrito transversal. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 22 a) b) c) Figura 13 – Equipamentos de medição do atrito: a) Pêndulo Britânico (SET, 2023), b) Grip Tester (Findlay Irvine, 2024), c) SCRIM (SARSYS-ASFT, 2024) Um dos equipamentos mais utilizados atualmente para a medição do atrito é o Grip Tester. Este caracteriza-se por ser equipamento de medição contínua do atrito, utilizado principalmente em estradas para avaliar a resistência ao deslizamento de superfícies. Projetado para contribuir para uma melhoria da segurança rodoviária, o equipamento permite avaliar o risco de derrapagem em diferentes condições climáticas, fornecendo resultados de atrito que se podem correlacionar com o coeficiente de atrito transversal obtido pelo SCRIM. A sua operação, segura e estável, é garantida pela tração leve da barra de reboque e baixo centro de gravidade. Equipado com mecanismos de inibição da rotação do pneu durante o ensaio, o Grip Tester mede as forças de atrito e dados precisos em intervalos curtos, contribuindo para uma análise e gestão eficiente e segura das estradas (Findlay Irvine, 2024). 2.2.7. Deflexão Para avaliar as condições e o desempenho mecânico do pavimento (Avaliação Estrutural), são realizados ensaios de capacidade de carga nas diversas camadas que o compõem, bem como sondagens das suas estruturas, com o objetivo de determinar a capacidade de suporte e verificar o comportamento estrutural do pavimento. Os resultados obtidos são comparados com os valores previstos no projeto, assegurando que o pavimento cumpre os requisitos de desempenho estipulados. As metodologias normalmente utilizadas na Avaliação Estrutural visam avaliar a Deflexão do pavimento quando submetido a uma determinada carga. Para complementar este método são realizadas prospeções geotécnicas envolvendo ensaios destrutivos, como a extração de carotes para inspeção das camadas ligadas, e/ou a abertura de poços para inspeção das subcamadas granulares e camadas ligadas. A utilização de metodologias apropriadas na Avaliação Estrutural permite a seleção de soluções mais adequadas, resultando numa redução nos custos de manutenção ao longo do ciclo de vida da estrada (Antunes et al. , 2016). Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 23 Os equipamentos mais conhecidos e utilizados em Portugal para a realização de ensaios de avaliação da capacidade de carga do pavimento incluem: o defletómetro estático, defletómetro de impacto (cuja descrição mais detalhada é feita no Capítulo 3), o curviâmetro e defletómetro dinâmico. Na categoria dos defletómetros dinâmicos, destaca-se o defletómetro de velocidade de tráfego (TSD), um equipamento emergente na avaliação dos parâmetros da deflexão, reconhecido pelo excelente desempenho em termos de capacidade e qualidade na recolha de dados. Defletómetro de Velocidade de Tráfego (Traffic Speed Deflectometer - TSD) Dentro da categoria dos defletómetros, o defletómetro de velocidade do tráfego (Traffic Speed Deflectometer - TSD) apresentado na Figura 14, destaca-se pela sua tecnologia avançada, que proporciona soluções eficazes no campo da engenharia de pavimentos. Figura 14 – Defletómetro de alta velocidade (TSD) (adaptado de Greenwood Engineering, 2024) Caracterizado pelos seus dispositivos de alta tecnologia acoplados num veículo semirreboque, o TSD é utilizado para avaliar as condições estruturais do pavimento, incluindo a medição das deflexões, a obtenção de índices de capacidade de carga ou da fadiga do pavimento, e a estimativa da vida residual do pavimento (Greenwood Engineering, 2024). Além da análise estrutural, a ampla variedade de dispositivos deste equipamento permite também auxiliar na avaliação funcional do pavimento, designadamente quanto às condições da superfície da estrada. De entre os dispositivos integrados no veículo TSD, destacam-se as câmaras de captura de imagens digitais (ROW), o laser de medição da textura e rugosidade, o sistema de recolha de imagens da superfície de pavimento (SIS), e o georradar (GPR) para a identificação das subcamadas. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 24 Graças à sua tecnologia de ponta, o TSD permite (Aurstad et al. , 2019): • efetuar as suas operações de forma contínua e sincronizada com o tráfego, sem a necessidade de interromper o fluxo rodoviário; • realizar uma avaliação abrangente da condição estrutural das camadas de pavimento como também contribui na avaliação funcional do pavimento; • facilitar a identificação de trechos viários com maior exigência de intervenção, otimizando os custos nas operações de manutenção. Num estudo comparativo entre o dispositivo TSD e o defletómetro de impacto (FWD), no cálculo do índice de deflexão do pavimento foi possível observar uma correlação nos resultados entre os referidos equipamentos, embora se verifiquem diferenças nas medições devido às características individuais de cada um destes dispositivos (Levenberg et al. , 2018). Outros estudos demonstram a fiabilidade e exatidão das medições dos parâmetros estruturais de um pavimento realizadas por estes equipamentos, como também a sua capacidade de identificar trechos de estrada em diferentes estados de degradação (Nasimifar et al. , 2022). 2.2.8. Considerações finais sobre a avaliação da qualidade de pavimentos A expansão da rede rodoviária, a par da necessidade de assegurar a funcionalidade e a modernização das infraestruturas existentes, constitui atualmente um desafio para os gestores deste tipo de património. A morosidade na execução das intervenções de conservação, aliada aos elevados custos envolvidos nas operações de conservação, tem conduzido a um agravamento progressivo dos encargos, atingindo níveis economicamente insustentáveis. Esta realidade compromete os princípios da preservação da operacionalidade e da segurança das infraestruturas rodoviárias (Babashamsi et al. , 2016). Relativamente às técnicas de avaliação periódica do estado do pavimento, algumas das quais estão resumidas neste capítulo, é importante destacar que, apesar da ampla variedade de equipamentos e métodos de análise disponíveis, os custos elevados associados a estes trabalhos têm sido um fator determinante na falta de contratação desses estudos. Para além dos elevados custos associados à monitorização do estado do pavimento rodoviário, a negligência na gestão e manutenção da rede viária constitui um problema generalizado em grande parte das infraestruturas sob a responsabilidade das autarquias. As autoridades locais, muitas vezes com baixa experiência e formação no campo da preservação rodoviária, enfrentam dificuldades para realizar avaliações regulares e sistemáticas do estado de conservação das suas estradas. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 25 2.3. CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DE PAVIMENTOS No contexto socioeconómico, o desenvolvimento, expansão e competitividade de um território estão intrinsecamente ligados às suas acessibilidades e condições rodoviárias. Uma rede de estradas em boas condições de conservação e operacionalidade constitui um ativo importante para o crescimento e a prosperidade dos setores comercial, industrial e local de uma região. Porém, numa rede desgastada e envelhecida, cujo desempenho se encontra marcado por recorrentes críticas e exigências dos seus utentes, torna-se imperativo reconhecer a importância da implementação de programas de conservação da estrutura viária de forma a garantir a vitalidade da rede rodoviária. Essas medidas quando aplicadas periodicamente, seguindo diretrizes específicas, representam um custo/benefício na operacionalidade e longevidade da infraestrutura, com efeitos na interconectividade económica da região. Assim, priorizando as condições de operacionalidade das infraestruturas viárias, a evolução do setor rodoviário tem sido marcada por avanços relevantes nas áreas de conservação e reabilitação de estradas. Num contexto global, uma parte considerável desses progressos resultam de programas de cooperação internacional, oriundos de organizações e associações apolíticas e sem fins lucrativos, muitas delas de reconhecimento internacional como a Permanent International Association of Road Congresses (PIARC), a European Union Road Federation (ERF) e a Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), que se dedicam à investigação, promoção e desenvolvimento do setor rodoviário (ERF, 2024, OECD, 2024, PIARC, 2024). Na perspetiva das estratégias de conservação de pavimentos, em resposta à carga crescente do transporte rodoviário nos Estados Unidos da América, diversos estados investem em iniciativas de formação para os seus colaboradores, no domínio da conservação dos pavimentos. Essas formações são disponibilizadas em academias especializadas, como é o caso da Maintenance Leadership Academy (MLA), com objetivo de dotar os participantes de competências de gestão da conservação de pavimentos. Os programas de formação capacitam os profissionais a implementar soluções eficazes de conservação, otimizar os recursos disponíveis e prolongar a vida útil das infraestruturas (NHI, 2024). Num cenário inverso, uma ausência de investimentos em planos estratégicos de conservação das estradas por parte das autoridades rodoviárias, são tendências que culminam no acumular de reabilitações necessárias na estrutura rodoviária, tornando a rede saturada e envelhecida. Na prática, Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 26 estas condutas omissivas acabam por resultar numa deficiente operacionalidade das estradas, com tendência para uma obsolescência do sistema rodoviário. A partir da pesquisa bibliográfica, é possível identificar tendências emergentes no domínio da sustentabilidade das infraestruturas rodoviárias. Segundo Evdorides et al. (2012), a resposta aos desafios provenientes da falta de investimento na conservação rodoviária, deve ser conduzida com auxílio a modelos de gestão da conservação viária. Assim, com recurso ao software de cálculo HDM-4, que também disponibiliza projeções do desempenho dos pavimentos, os autores propõem a adoção de estratégias e padrões destinados a mitigar os efeitos da negligência na conservação das estradas, ajustando essas medidas às limitações orçamentais, e adaptando-as, de forma similar, às autoridades responsáveis pela gestão das infraestruturas. Plati (2019) aborda o tema da sustentabilidade no domínio dos pavimentos, dando prioridade aos assuntos de foro ambiental e socioeconómico, numa perspetiva à escala global. Numa ampla análise do estudo, a autora sustenta que as mudanças climáticas e a exaustão dos recursos naturais requerem uma mudança eminente no comportamento humano. Com o propósito delineado e fundamentada em experiências internacionais, esta sugere a utilização de pavimentos que integrem materiais sustentáveis, conhecidos por “amigos do ambiente” ( eco-friendly ). Essa abordagem não só visa melhorar a funcionalidade e eficiência dos materiais, mas também promover comportamentos sustentáveis a partir da utilização de materiais reaproveitados e reutilizados, ações que ajudam a reduzir a emissão de gases de efeito estufa, e uma consequente diminuição da pegada de carbono. Na mesma linha de pensamento, Pacheco-Torgal e Amirkhanian (2020) analisam a importância da utilização de materiais reciclados que podem ser aplicados na construção dos pavimentos, materiais ambientalmente sustentáveis e eficientes em termos de recursos. Na sua compilação, os autores abordam a importância da sustentabilidade global e a necessidade de limitar o uso insustentável de recursos naturais através da aplicação de técnicas de reciclagem e o uso de materiais sustentáveis “amigos do ambiente”, em pavimentos. Essa publicação é dividida em três tópicos: explora as técnicas de reciclagem de materiais no segmento “amigos do ambiente” para uso em pavimentos; relata o contributo dos pavimentos “amigos do ambiente” na mitigação das alterações climáticas, e por fim, destaca as soluções promissoras para aumento do período de vida de um pavimento com foco na autorreparação dos pavimentos através da aplicação de tecnologias simples e inovadoras. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 27 2.3.1. Tipos de Pavimentos Das estradas compostas por multicamadas, os pavimentos flexíveis, semirrígidos e rígidos são reconhecidos como os três principais tipos de pavimentos estratificados utilizados nos processos de dimensionamento em Portugal. Tal como ilustra a Figura 15, estas estruturas caracterizam-se em função dos materiais utilizados, designadamente quanto à composição dos ligantes, podendo conter agregados naturais de calcário e/ou basalto, filler e betume (ligantes betuminosos) (Oreto et al. , 2021), ou em betão de cimento (ligantes hidráulicos) (Branco et al. , 2016). Figura 15 – Pavimentos rodoviários estratificados (adaptado de Branco et al., 2016) Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 34 A reciclagem a frio in situ é uma técnica particularmente vantajosa na reabilitação de estradas com largas dimensões localizadas em zonas rurais, especialmente em locais remotos ou distantes de centrais de produção de misturas betuminosas. Este processo a frio leva à diminuição significativa do uso de energia necessária para a produção do material asfáltico. Desta forma, este método revela-se uma solução economicamente viável e ambientalmente sustentável. Adicionalmente, este método dispensa o transporte de materiais para aterros, reduzindo as emissões de CO2 e diminuindo o consumo de novos agregados e ligantes (Jacobson, 2002, Tabaković et al. , 2016). Figura 16 – Composição de um comboio de reciclagem a frio in situ com betume-espuma (adaptado de WIRTGEN, 2024) Reciclagem a Frio em Central Diferente das misturas a quente ou a frio in situ , a produção de misturas asfálticas recicladas a frio em central, caracteriza-se por um processo simples que, em termos tecnológicos, não necessita de equipamentos extremamente avançados. Todo o material fresado é transportado e recuperado numa central fixa ou móvel, onde é processado e posteriormente reutilizado em obras de reabilitação ou novos projetos de pavimentação, conforme esquema ilustrado na Figura 17. Figura 17 – Esquema de repavimentação com reciclagem do material fresado a frio na central Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 35 Geralmente, as misturas a frio são aplicadas em operações de pequena escala, adequadas para estradas de baixa e média intensidade de tráfego. O material reciclado pode ser aplicado como camada estrutural, desde que sobreposta por uma camada de desgaste a quente para produzir efeitos duradouros no pavimento. Na reciclagem a frio em central, a nova mistura asfáltica resulta da combinação do material fresado à temperatura ambiente com betume-espuma ou com emulsão betuminosa aquecida entre 50 e 60°C. Em algumas das novas misturas a frio é feito a incorporação 10 a 20% de agregados virgens (Jacobson, 2002). Ao contrário do método de reciclagem in situ , onde o material fresado é continuamente recuperado sem possibilidade de análise prévia do inerte, na reciclagem em central, o material fresado passa por uma triagem para aferir as suas propriedades antes de ser reutilizado. Durante a etapa de separação são avaliados o teor e a consistência do betume residual presente no material, assim como a separação dos inertes por granulometria e composição. Adicionalmente fazem-se ensaios de laboratório para se poder determinar a composição mais adequada para conseguir as melhores misturas, tendo em consideração o tipo e a qualidade do material recuperado disponível. Uma outra vantagem desta técnica a frio está nas misturas produzidas sem aglomerantes hidráulicos, onde a composição reciclada pode ser armazenada temporariamente em estaleiro, permitindo uma logística mais eficiente do material sem a necessidade de sua aplicação imediata na obra (Unger Filho et al. , 2020). Importa realçar que face aos elevados custos de produção e ao significativo impacto ambiental associados às técnicas de reciclagem a quente, as misturas recicladas a frio têm despertado um crescente interesse e aceitação da comunidade científica. Dentro deste método de reciclagem, diversos estudos mostram avanços significativos no desenvolvimento de novas misturas a frio de alta qualidade e desempenho, podendo ser uma opção económica viável e ambientalmente sustentável (Unger Filho et al. , 2020, Wacker et al. , 2020, Diefenderfer et al. , 2021, Bairgi et al. , 2022, Oliveira et al. , 2023). Em Portugal, um estudo recente explorou a aplicação inovadora da reciclagem a frio com betume-espuma num trecho de 5km da Estrada Regional 243 (ER243), uma estrada localizada na localidade de Riachos, concelho de Torres Novas, distrito de Santarém (Castro et al. , 2024). A técnica utilizada teve como objetivo utilizar uma alternativa sustentável à tradicional técnica de reabilitação com recurso à aplicação de misturas betuminosas a quente. Os trabalhos experimentais foram realizados num troço de 400 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 36 metros de comprimento da ER243, com a aplicação de material estabilizado betume-espuma produzido numa central móvel do tipo contínua, montada especificamente para o efeito. Os benefícios da técnica de reciclagem a frio foram evidentes. Primeiramente, destaca-se a significativa redução de emissões de CO2. Esta solução possibilitou uma diminuição de 66% nas emissões de CO2 em comparação com a reabilitação tradicional utilizando misturas betuminosas a quente. Além disso, a recuperação do material fresado contribuiu para uma redução significativa do uso de materiais virgens e no consumo energético, tanto no transporte dos materiais como no aquecimento dos agregados. Outro ponto de destaque no estudo foi a promoção da sustentabilidade, conseguida pela reutilização do material fresado dos pavimentos. Esta abordagem não só diminui a dependência de novos materiais, mas também diminui a geração de resíduos, alinhando-se com os princípios da economia circular e as diretrizes ambientais estabelecidas pela União Europeia. Por último, é relevante salientar a implementação bem-sucedida desta técnica inovadora, fruto da colaboração entre a Universidade do Minho, a Infraestruturas de Portugal e a empresa Construções Pragosa, apoiada pela equipa técnica da Wirtgen. Esta parceria evidenciou a importância da cooperação entre o ambiente académico, o setor industrial e as administrações rodoviárias para o sucesso de projetos que promovem a inovação e a sustentabilidade do setor (Castro et al. , 2024). Reciclagem a Quente in situ A reciclagem a quente in situ consiste numa técnica de reabilitação de pavimentos asfálticos que envolve o aquecimento da camada superficial do pavimento, visando restaurar as suas propriedades originais (Li et al. , 2021). Esta técnica é exclusiva à correção de anomalias superficiais, razão pela qual as camadas subjacentes devem garantir um suporte adequado às cargas previstas no novo pavimento. Este procedimento baseia-se no aquecimento da camada de desgaste a temperaturas elevadas induzido por painéis radiantes, seguido pela compactação para uma simples correção do perfil, ou o aquecimento, escarificação, nivelamento e compactação do pavimento a reabilitar. Em ambas as alternativas, é usado um conjunto de equipamentos altamente específicos semelhante àqueles apresentados na Figura 18. Nesta técnica destacam-se os dispositivos de aquecimento de grande porte capazes de produzir temperaturas de 600 °C na superfície do pavimento. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 37 A reciclagem a quente in situ melhora todas as propriedades relevantes da superfície e do perfil do pavimento, incluindo a composição das frações agregadas. Este método corrige anomalias como fendas e deformações dos pavimentos, além de restaurar as propriedades dos betumes envelhecidos. Em termos de impacto ambiental, esta técnica isenta o transporte de materiais para aterros ou depósitos e reduz significativamente o consumo de novos agregados e ligantes. No entanto, uma das limitações mais relevantes desta técnica verifica-se no consumo excessivo de energia nos pré-aquecedores, que se traduz num aumento considerável dos custos da empreitada. Figura 18 – Composição de comboio de reciclagem a quente in situ (adaptado de WIRTGEN, 2016, WIRTGEN, 2024) Reciclagem a Quente em central O método de reciclagem a quente em central compreende várias fases para garantir a produção de misturas betuminosas recicladas de boa qualidade, através do reaproveitamento de pavimentos betuminosos antigos. Este processo possibilita a reutilização de material fresado, com taxas de reciclagem que podem chegar a 100%, dependendo da configuração e da eficiência da central (Pais et al. , 2008, Branco et al. , 2016). Atualmente, em Portugal este tipo de central incorpora até 50% de material fresado em novas misturas betuminosas (Fonseca et al. , 2013). De acordo com Fonseca et al. (2013), de forma semelhante à reciclagem a frio em central, o processo de reciclagem de pavimentos a quente em central inicia-se com a receção do material fresado, seguido do seu armazenamento em depósitos específicos preparados para esse fim. Na fase de armazenamento é feita uma seleção e ajustamento do material tendo em conta as suas características granulométricas, tipo e composição do inerte, com o objetivo de melhorar a qualidade das misturas em fases posteriores do processo. Durante a produção das misturas betuminosas recicladas a quente, o material fresado é combinado com novos agregados, betumes e rejuvenescedores, sendo posteriormente processado num tambor secador ou um tambor secador misturador, conforme o tipo de central, descontínua ou contínua. Este processo deve atingir uma temperatura ideal da mistura que pode variar entre 170 e 180 °C numa Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 38 reciclagem a quente, e 110 °C e 140 °C numa reciclagem temperada, assegurando uma coesão adequada entre os materiais e a reativação do betume oxidado presente no material fresado. As técnicas de reciclagem a quente são aplicadas apenas nas camadas ligadas do pavimento pelo que as estruturas subjacentes devem cumprir todas as exigências de capacidade de suporte. O controlo restrito das condições de produção permite obter misturas com desempenho equivalente às misturas novas e com melhor desempenho comparativamente às misturas produzidas in situ (Fonseca et al. , 2013). A Figura 19 ilustra um esquema de repavimentação com recurso a uma central betuminosa a quente do tipo contínuo. Figura 19 – Esquema de reabilitação com reciclagem do material fresado a quente em central Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 39 3. CASO DE ESTUDO E METODOLOGIAS UTILIZADAS O presente caso de estudo propõe uma solução de reabilitação de um troço da estrada desclassificada E.D. 306, numa via localizada na margem sul do concelho de Barcelos, recorrendo a diferentes métodos de pavimentação. O objetivo deste caso estudo visa comparar três alternativas de reabilitação, considerando diferentes abordagens técnicas e económicas. As soluções analisadas diferem no método de intervenção, que pode ser em profundidade ou sobre a cota existente do pavimento, e pelo tipo de material betuminoso utilizado, seja uma mistura convencional ou uma composição com 50% de material fresado, produzidas a quente em central. Cada alternativa é avaliada com base nos custos estimados e na sua viabilidade técnica. Neste capítulo são estabelecidas as bases para a análise do caso de estudo, abordando de forma estruturada as principais características do trecho rodoviário em análise e as metodologias aplicadas ao longo deste trabalho. Inicialmente é feito um enquadramento geográfico, apresentando a localização do trecho e a sua importância no contexto da rede rodoviária. Este ponto é complementado pela identificação de condições logísticas que influenciam o desempenho da infraestrutura. Em seguida é explorada a caracterização da estrada, onde se analisa elementos fundamentais como a geometria, a tipologia dos pavimentos, e a distribuição do tráfego. Estes dados permitem compreender o comportamento estrutural da estrada, e das exigências técnicas do processo de repavimentação. Por último, a análise estabelece um enquadramento estruturado para as metodologias adotadas, servindo como base para a avaliação das soluções apresentadas no próximo capítulo. Relativamente aos elementos de caracterização da estrada em estudo, tanto a Câmara Municipal como uma antiga entidade gestora (IP), informaram não dispor de quaisquer registos documentais ou informações técnicas da estrada, que possam contribuir para o presente trabalho. Face a ausência de dados preexistentes, considerados essenciais para a avaliação técnica e o desenvolvimento deste estudo, tornou-se necessário proceder ao levantamento direto das condições atuais da estrada. Este levantamento incluiu a análise das características funcionais e estruturais da via, bem como a realização de um estudo de tráfego. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 40 3.1. CARACTERÍSTICAS DO TRECHO EM ESTUDO Com cerca de 13 quilómetros, o troço em estudo localizado a sul de Barcelos, suporta um volume expressivo de tráfego de atravessamento, servindo simultaneamente a indústria e população local. Sujeita a uma pressão de tráfego pesado, a superfície betuminosa da infraestrutura evidencia um desgaste considerável em várias zonas do seu trajeto, justificando um estudo de intervenção de repavimentação. 3.1.1. Enquadramento geográfico Para uma compreensão espacial do local em análise, apresenta-se uma descrição sumária das características e localização da EN306 e do trecho em estudo. Outrora denominada de EN306, a Estrada Desclassificada 306 caracterizava-se por uma estrada nacional de 3ª classe, integrada na rede primária definida pelo PRN45 (JAE, 1950). Com uma extensão aproximada de 63,8 quilómetros, esta via bidirecional localizada a noroeste do país, contribui em grande parte na ligação intermunicipal e, também, como eixo de travessia entre concelhos. Apesar da sua desclassificação pelo PRN2000, a estrada preservou a sua função histórica e complementar de eixo de interligação entre antigas províncias do Minho e Douro Litoral. No contexto intermunicipal, a EN306 tem início no concelho de Paredes de Coura e término no concelho de Vila do Conde, com passagem pelos concelhos de Ponte de Lima, Barcelos e Póvoa de Varzim, conforme representado no mapa a), da Figura 20. Estabelecendo a ligação entre as antigas províncias, esta infraestrutura constitui atualmente uma mais-valia para o desenvolvimento económico e social intermunicipal, cumprindo assim com as suas funções delineadas no projeto original. No concelho de Barcelos, a Estrada Desclassificada 306 inicia ao quilómetro Pk 40+020, na freguesia de Panque, nas proximidades do limite com a freguesia de Sandiães, do concelho de Ponte de Lima. Este eixo, com uma extensão aproximada de 26 quilómetros, desenvolve-se numa orientação diagonal de norte para sul, cruzando 13 freguesias do município de Barcelos até terminar na interseção entre as freguesias de Macieira de Rates e Balazar, esta última localizada no concelho da Póvoa de Varzim. Tal como representado na carta b) da Figura 20, a estrada alvo deste estudo compreende um trecho de aproximadamente 13 quilómetros da EN306, localizado a sul do município de Barcelos. Com início no Pk 52+560, na freguesia de Barcelinhos, o eixo interseta a EN306-1 na freguesia de Góios, e finaliza no Pk 66+010 em Macieira de Rates, próximo do limite do município da Póvoa de Varzim. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 41 Figura 20 – Traçado da EN306: a) extensão total da EN306; b) trecho da EN306 alvo de estudo 3.1.2. Caracterização da estrada Sob administração do Estado até o ano 2004 (MOPTH e CMBarcelos, 2004), a estrada apresenta um perfil transversal com uma faixa de rodagem de 6 metros. A plataforma da estrada é composta por bermas ou passeios, e uma faixa de rodagem com uma via de tráfego em cada sentido, conforme ilustra o perfil transversal tipo representado na Figura 21 (MOPC, 1945). Relativamente à configuração longitudinal e altimétrica, em praticamente todo o percurso, a rasante apresenta um conjunto de traineis de inclinações suaves. Atualmente limitada a uma velocidade máxima de 50km/h, a via é utilizada por um conjunto variado de utilizadores, incluindo veículos ligeiros, pesados, agrícolas, transportes públicos. A circulação de peões a) b) Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 42 é marcada por uma presença significativa de peregrinos do Caminho de Santiago, que utilizam as bermas, valetas e passeios ao longo do seu trajeto. Figura 21 – Perfil transversal tipo de Estradas Nacionais de 3ª classe (adaptado de MOPC, 1945) Relativamente aos elementos que integram a estrada, destacam-se os seguintes: • uma superfície de pavimento composta por um pavimento betuminoso flexível, com sinais evidentes de fadiga em vários pontos ao longo do trecho; • infraestruturas subterrâneas, incluindo: - rede abastecimento “em baixa”; - rede de saneamento de águas residuais; - rede de drenagem de águas pluviais na freguesia de Barcelinhos, nas restantes freguesias a água é drenada pelas valetas e canaletes, em espaço aberto; - rede de abastecimento de gás natural na freguesia de Barcelinhos. • linha elétrica e elementos de iluminação pública (luminárias); • equipamentos de segurança (barreiras e guardas de segurança) e sinalética de trânsito; • corredores e travessias pedonais, das quais sete são do tipo “passadeiras sobrelevadas”; • dois viadutos de passagem superior localizados na freguesia de Alvelos. O trecho em estudo revela uma pressão moderada e regular de tráfego de veículos pesados ao longo do dia. Além de suportar o tráfego de atravessamento, a artéria serve ainda como via de acesso a pequenos núcleos industriais e uma ampla área de exploração agrícola situada a sul do concelho de Barcelos. De acordo com o estabelecido no Plano Diretor Municipal, uma área de 14,5 hectares contígua à estrada em análise se encontra destinada a atividades económicas e industriais. Deste total, 8,9 hectares, correspondentes 61%, encontram-se atualmente em plena exploração, com as unidades económicas a contribuírem para um fluxo regular de veículos pesados ao serviço do setor industrial (Barcelos, 2024). No que se refere à produção agrícola, as freguesias a sul deste eixo evidenciam uma atividade agropecuária expressiva, especialmente centrada na criação de gado bovino. A utilização de maquinaria pesada, própria deste tipo de exploração, intensifica a pressão de tráfego pesado sobre o pavimento. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 43 Para contextualizar, o índice de mecanização das explorações agrícolas, calculado com base na relação entre o número de tratores e a superfície agrícola utilizada, revela que regiões como o Alentejo, caracterizadas por grandes propriedades, apresentam um índice reduzido de mecanização de 1 trator por cada 100 hectares. Em contrapartida, áreas com predominância de pequenas explorações, como Entre Douro e Minho, regiões onde se localiza o trecho em estudo, registam índices substancialmente mais elevados, alcançando 16 tratores por 100 hectares (INE, 2021). Além do tráfego associado ao setor industrial e agrícola, a via suporta ainda carreiras de transporte público de passageiros, registando atualmente uma média de 19 passagens por cada dia útil e 4 passagens aos fins de semana (DMU, 2024). 3.2. METODOLOGIAS UTILIZADAS Em estudos de larga amplitude, como o que se verifica neste caso, a aplicação de metodologias de trabalho integra uma combinação de procedimentos técnicos, incluindo análises de campo e de laboratório, que permitem avaliar as condições do pavimento e estabelecer estratégias de intervenção de acordo com as exigências e horizonte do projeto. Assim, com base nos parâmetros de estado obtidos a partir ensaios de campo, tornou-se possível uma caracterização objetiva do estado do pavimento, bem como a sua avaliação estrutural e funcional. Nesse sentido, foram realizados os ensaios de campo e o respetivo processamento de dados. O suporte técnico envolveu o uso de tecnologia avançada, nomeadamente o perfilómetro a laser e o defletómetro de impacto, facultado pela Universidade do Minho. Seguidamente, são descritas as etapas das metodologias de ensaio adotadas no presente estudo de reabilitação rodoviária. 3.2.1. Contagens de Tráfego Os débitos de tráfego pesado constituem um elemento fundamental no desenvolvimento de projetos de engenharia rodoviária, servindo de base para decisões de dimensionamento e planeamento de intervenções sustentáveis e eficientes. Nas últimas décadas, o aumento das cargas por eixo nos veículos pesados tem agravado consideravelmente os danos nos pavimentos. Para ilustrar a dimensão deste impacto, um veículo pesado Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 50 Os níveis de IRI tiveram por base os limites de conformidade para misturas betuminosas a quente, previstos no Caderno de Encargos Tipo de Obra (Tabela 3), da antiga Estradas de Portugal (EP). Tabela 3 – Classificação dos valores de IRI (EP, 2014) Classificação Critérios Muito Bom Excede largamente os parâmetros exigidos Bom Cumpre os parâmetros exigidos exceção feita à percentagem da extensão do traçado com valores inferiores a 3,0 e 3,5, que deverá ser superior ou igual a 95% Razoável Cumpre os parâmetros exigidos, exceção feita às percentagens de extensão do traçado com valores inferiores a 1,5 e 2,0 e 3,0 e 3,5, onde se admitem respetivamente as percentagens de 40 e 90 Medíocre Não cumpre as exigências anteriores (razoável), mas apresenta valores de IRI de 1,5; 2,5 e 3,0 e 2,0, 3,0 e 3,5 em percentagens do traçado superiores a 15, 60 e 85, respetivamente Mau Não cumpre os parâmetros exigidos nas classificações anteriores Os valores limites estipulados no Caderno de Encargos Tipo Obra são apresentados na Tabela 4. Tabela 4 – Valores de referência do IRI (adaptado de EP, 2014) Percentagem admissível de valores de IRI para cada extensão de trecho 50% ≤ 2,0 (m/km) 80% ≤ 3,0 (m/km) 100% ≤ 3,5 (m/km) Com base nos índices de IRI apresentados na Tabela 3, e confrontados com os valores limites estipulados no Caderno de Encargos Tipo Obra apresentados na Tabela 4, obtiveram-se os resultados que serão apresentados no capítulo seguinte. 3.2.5. Avaliação Estrutural do Pavimento Numa fase posterior aos ensaios de auscultação do pavimento, procedeu-se à realização de poços de sondagem em zonas distintas que permitiram fazer prospeções geotécnicas das camadas de base e sub-base, no sentido de complementar a avaliação da capacidade de carga da infraestrutura. Esta abordagem permitiu a inspeção das subcamadas granulares e das camadas ligadas, assim como perceber as possíveis causas da degradação do pavimento. Com base nos resultados dos ensaios de capacidade de carga foram obtidas informações que permitiram aferir a qualidade estrutural do pavimento, que é complementada pelo estado de degradação da camada superficial do pavimento. Para definir os modelos estruturais a considerar na fase de dimensionamento, recorreu-se ao programa de modelação JPavBack que permitiu determinar os módulos de rigidez e deformabilidade das diferentes camadas do pavimento por análise inversa. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 51 Numa fase inicial da modelação computacional do pavimento, procedeu-se à análise dos valores de deflexão obtidos nos ensaios realizados com o defletómetro de impacto (FWD). Estes valores correspondem ao parâmetro de estado relacionado com a capacidade estrutural de pavimento. Definição de trechos de comportamento homogéneo Na avaliação da capacidade estrutural de pavimentos betuminosos flexíveis, a definição de trechos homogéneos consiste na identificação de secções de estrada com propriedades estruturais similares. Este processo, realizado com base na análise das diferenças acumuladas através das Equações 1 a 3, é um método que permite caracterizar o comportamento do pavimento ao longo do seu traçado, facilitando a segmentação do trecho em áreas com condições estruturais comparáveis. 𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎=∑[𝒅𝒊−𝟏+𝒅𝒊 𝟐∗(𝒌𝒊−𝒌𝒊−𝟏)] 𝒏 𝒊=𝟏 (1) em que: 𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎 – área acumulada 𝒅𝒊 – valor máximo da deflexão do ponto de ensaio 𝑖 𝒌𝒊 – distância dos pontos de ensaio No passo seguinte são determinadas as diferenças acumuladas a partir da diferença entre a área acumulada e a área correspondente a uma linha de referência, dado pela equação (2), que representa o valor médio das deflexões em todo o comprimento, até ao ponto considerado. 𝒅𝒎é𝒅=𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎 𝒌𝒏−𝒌𝟎 (2) onde, 𝒅𝒎é𝒅 – valor médio da deflexão 𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎 – área acumulada 𝒌 – distância correspondente ao ponto ensaiado Por fim são calculadas as diferenças acumuladas a partir da expressão 3: 𝑫𝒊𝒇.𝑨𝒄𝒖𝒎𝒊=𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎− 𝒅𝒎é𝒅∗(𝒌𝒊−𝒌𝟎) (3) onde, 𝑫𝒊𝒇.𝑨𝒄𝒖𝒎𝒊 -- diferenças acumuladas 𝑨𝒂𝒄𝒖𝒎 – área acumulada 𝒅𝒎é𝒅 – valor médio da deflexão 𝒌𝒊 – distância em cada ponto de cálculo 𝒌𝟎 – distância inicial Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 52 Esta metodologia permite identificar diferentes tendências na evolução das diferenças acumuladas, as quais são usadas para definir os subtrechos de comportamento homogéneo. Nesse sentido, sempre que se verifica uma mudança no sinal da inclinação dessas tendências no gráfico das diferenças acumuladas, é definido o início de um novo subtrecho. De seguida procedeu-se à identificação das deformadas (deflexões) características de cada trecho, sendo estas definidas pelas deflexões correspondentes ao percentil 85% dos valores registados pelos geofones. Este parâmetro representa as condições estruturais mais críticas ou próximas do limite superior admissível para o segmento avaliado (EP, 2014). Relativamente à caracterização do pavimento existente, os locais para a abertura dos poços de sondagem foram determinados com base na análise dos valores característicos de deflexão do pavimento. Neste tipo de análise, como se irá apresentar adiante, para assegurar a precisão dos resultados, deve-se proceder à caracterização individual de cada trecho homogéneo de forma a garantir a representatividade das condições estruturais de cada um destes. Contudo, considerando a morosidade do processo, bem como os impactos no tráfego e nos recursos humanos e financeiros que a abertura dos poços envolve, optou-se por limitar o estudo à abertura de apenas dois poços de sondagem. Assim, na seleção desses locais foram priorizados os trechos onde os valores característicos de deflexão registaram os seus extremos, tanto máximos como mínimos. Modelação do pavimento existente Os modelos estruturais das diferentes camadas de pavimento, em cada trecho de comportamento homogéneo, foram obtidos através do método de retroanálise com recurso ao software JPavBack, tendo por base os resultados registados no defletómetro de Impacto, e na informação estrutural do pavimento recolhida na abertura dos poços. Através das deflexões, em pontos representativos de cada subtrecho, o software indicado é utilizado para ajustar os módulos de elasticidade simulados de tal forma que a resposta teórica (deformada na superfície) do modelo de pavimento se aproxime dos valores medidos no local no ensaio de deflexão. Considera-se que o modelo representa adequadamente a estrutura do pavimento existente em cada subtrecho quando os valores de deflexão calculados no software se aproximam dos valores medidos em campo, com o defletómetro. Os modelos de retroanálise, ou análise inversa, apresentam determinadas restrições com a constituição do pavimento. Este programa assume que existe um determinado número de camadas horizontais contínuas, homogéneas, isotrópicas e que as mesmas apresentam um comportamento elástico-linear, Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 53 estando apoiadas num maciço semi-infinito. A distribuição interna de tensões/extensões é calculada para determinar a resposta do pavimento sob uma carga vertical uniformemente distribuída em área circular. Em alguns casos estas simplificações podem dificultar a representação fidedigna do comportamento do pavimento, nomeadamente, em casos de pavimentos extremamente fendilhados, cujas descontinuidades não são possíveis de simular. No entanto, este modelo tem sido amplamente utilizado ao longo das últimas de décadas, no âmbito da engenharia de pavimentos para análises estruturais. 3.2.6. Dimensionamento da reabilitação de pavimentos O dimensionamento de qualquer solução de reabilitação de pavimentos, exige o conhecimento prévio das cargas a que o pavimento estará sujeito ao longo do período de vida útil considerado na fase de projeto. Assim, a estimativa do tráfego de projeto baseia-se na determinação do Número Acumulado de Eixo Padrão (NAEP) que vão solicitar a infraestrutura em estudo no período de vida considerado. Este cálculo considera fatores como o tráfego médio diário anual (TMDA) dos veículos pesados, a taxa de crescimento do tráfego e a sua agressividade. Segue-se a apresentação das etapas para a determinação do tráfego de projeto para este estudo, com base nos parâmetros associados ao Número Acumulado de Eixo Padrão (NAEP). Tráfego Médio Diário Anual de Veículos Pesados (TMDAVP) O tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano inicial de exploração 𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃(𝑎𝑛𝑜 𝑧𝑒𝑟𝑜) é determinado pela equação (4): 𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃𝑎𝑛𝑜 𝑧𝑒𝑟𝑜 =𝑇𝑀𝐷𝐴×%𝑉𝑃 (4) sendo 𝑇𝑀𝐷𝐴 o Tráfego Médio Diário Anual e %𝑉𝑃 é a percentagem de veículos pesados. Em alternativa, o TMDAVP pode ser obtido diretamente de contagens de tráfego onde se diferencie os veículos ligeiros e pesados. Nesse caso, o TMDAVP pode ser estimado, conforme se indica na expressão (5), a partir de uma ponderação entre os veículos pesados quantificados em dias úteis ( TMDAVPdias úteis ) e aos fins de semana ( TMADVPfim de semana ). 𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃=𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃𝑑𝑖𝑎𝑠 ú𝑡𝑒𝑖𝑠× 𝑛º 𝑑𝑢+𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃𝑓𝑖𝑚 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎× 𝑛º 𝑑𝑓𝑑𝑠 (5) em que 𝑛º 𝑑𝑢 representa o número de dias úteis e 𝑛º 𝑑𝑓𝑑𝑠 representa o número de dias de fim de semana. Num ano bissexto, estes assumem os valores de 253 e 113, respetivamente. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 54 Tráfego Acumulado no Horizonte de Projeto Para o período de vida útil da estrada, o número acumulado de veículos pesados representado na equação (6) por 𝑁𝐴𝑉𝑃(𝑎𝑛𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑒), é calculado considerando a taxa de crescimento anual ( t ) e o número de anos do horizonte do projeto ( n ), a partir do 𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃(𝑎𝑛𝑜 𝑧𝑒𝑟𝑜), onde: 𝑁𝐴𝑉𝑃𝑎𝑛𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑒 =𝑇𝑀𝐷𝐴𝑉𝑃𝑎𝑛𝑜 𝑧𝑒𝑟𝑜∗365∗(1+𝑡)𝑛−1 𝑡 (6) Número Acumulado de Eixos Padrão (NAEP) O número acumulado de eixos padrão no final do horizonte de projeto 𝑁𝐴𝐸𝑃, descrito na equação (7), é obtido pelo produto do tráfego acumulado com o fator camião (𝐶): 𝑁𝐴𝐸𝑃=𝑁𝐴𝑉𝑃𝑎𝑛𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑒∗𝐶 (7) Para o cálculo do fator camião (𝐶) é necessário determinar a agressividade média do tráfego pesado, conforme se indica de seguida. Coeficiente de Agressividade do Tráfego Pesado O coeficiente de agressividade (𝛾), definido da equação (8), reflete o impacto de um eixo real em relação a um eixo padrão de 130 kN, sendo calculado como (LCPC e SETRA, 1994): 𝛾=𝑘∗(𝑃𝑖 𝑃𝑟𝑒𝑓)𝛼 (8) onde, 𝑘, 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑖𝑥𝑜(𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑒𝑠,𝑘=1 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑒𝑠,𝑘=0.75 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑒𝑠,𝑘=1,1) 𝑃𝑖, 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 (𝑡𝑜𝑛) 𝑃𝑟𝑒𝑓, 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎 (130𝑘𝑁) 𝛼, 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝛼=5) Assim, a agressividade de um veículo pesado resulta do somatório da agressividade de todos os seus eixos dado pela expressão (9): 𝛾𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜=∑𝑘∗(𝑃𝑖 𝑃𝑟𝑒𝑓)𝛼 𝑛 𝑖=1 (9) em que 𝑛 representa o número de eixos do veículo em análise. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 55 Fator Camião O fator camião (𝐶) quantifica o dano médio acumulado causado por um veículo pesado em comparação com o dano de um eixo-padrão (eixo de referência) usado para dimensionamento, conforme se expressa na equação (10): 𝐶=∑𝛾𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑛 𝑖=1 (10) em que 𝛾𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 representa a média da agressividade das diferentes classes de veículo observadas num determinado posto de contagem, dada pela equação (11): 𝛾𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠=𝛾𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜∗𝑓𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜 (11) sendo 𝛾𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜 a agressividade dum uma determinada classe de veículos, e 𝑓𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜 a frequência com que essa classe de veículos passa no posto de contagem. O cálculo da frequência do veículo é dado pela expressão (12): 𝑓𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑖=𝑛º 𝑑𝑒 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑎 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑖 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 (12) Dimensionamento da solução de reabilitação O estudo em questão aborda diferentes propostas para a reabilitação do pavimento em análise, sendo o dimensionamento realizado com recurso ao software JPav. Cada proposta apresenta abordagens distintas de intervenção, incluindo diferentes tipos de misturas betuminosas a quente, que podem ser convencionais ou com a utilização de 50% de material betuminoso reciclado (fresado). No entanto, todas elas convergem para o objetivo comum de identificar uma solução representativa de repavimentação que seja tecnicamente adequada e sustentável. Assim, numa primeira abordagem, o estudo propõe o dimensionamento de um reforço do pavimento baseado na aplicação de camadas betuminosas adicionais sobre as camadas existentes. Esta solução implica um acréscimo da espessura total do pavimento, resultando no aumento da sua cota. Outra abordagem considera a remoção das camadas betuminosas existentes, seguida da sua substituição por camadas betuminosas novas ou recicladas. Este método permite preservar a cota original do pavimento, removendo toda a espessura betuminosa degradada. Por fim, é apresentada uma solução otimizada, que consiste na substituição de parte das camadas betuminosas existentes por camadas betuminosas novas ou recicladas. Tal como na abordagem anterior, Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 56 esta opção garante a manutenção do perfil altimétrico existente, mas não remove a totalidade da espessura ligada existente. 3.2.7. Avaliação económica das soluções de reabilitação Para a análise económica das soluções de reabilitação propostas neste estudo, foram estimados os custos associados à produção de misturas betuminosas, aos eventuais trabalhos de fresagem de pavimentos e de aplicação de uma membrana retardadora da propagação de fendas, considerando as técnicas que serão apresentadas no capítulo seguinte. A estimativa baseou-se em dados obtidos através de pesquisas de mercado, junto de empresas especializadas no setor. Na Tabela 5 encontram-se os valores médios, estimados para a produção de misturas betuminosas à boca da central, excluindo os custos de aplicação. Tabela 5 – Valor estimativo do custo de produção das misturas betuminosas consideradas Mistura Classificação Custo (€/ton) Convencional AC20 bin/base 35/50 (MB) 57,00 AC14 surf 35/50 (BB) 62,00 Reciclada (50% RAP) AC20 bin/base (MB) 45,00 AC14 bin/base 50,00 De acordo com a pesquisa de mercado, o custo das operações de fresagem, calculado por metro quadrado, varia entre 4,0€ e 8,8€ para um intervalo de espessuras entre 10 e 30 centímetros. A partir desses valores foram determinados, por interpolação, os preços de fresagem para as espessuras intermédias de cada solução de reabilitação. Importa salientar que os custos apresentados dizem respeito exclusivamente à execução da fresagem, não sendo contemplados os encargos com o transporte do material fresado até às unidades de tratamento ou reutilização, uma vez que não está definido o empreiteiro responsável pela realização da obra de reabilitação. Uma das soluções de reabilitação propostas inclui a aplicação de uma membrana com a função de retardar a propagação de fendas do pavimento existente para as novas camadas. Este material colocado entre o pavimento existente e as novas camadas betuminosas apresenta um custo estimado de 10€/m², conforme as tendências observadas no mercado. Apesar de terem resultado de uma pesquisa meticulosa de mercado, os custos apresentados são meramente estimativos, não devendo ser utilizados como valores de referência para qualquer outro projeto deste tipo, uma vez que os preços dos materiais utilizados têm uma variação temporal significativa, pois estão relacionados de perto com os preços dos combustíveis fósseis, os quais têm observado variações de custo consideráveis ao longo dos últimos anos. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 57 4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos acompanhados da respetiva análise, discussão e propostas de solução, com base nas diferentes metodologias aplicadas. Inicialmente são abordados os resultados dos trabalhos realizados em campo, incluindo a caracterização do tráfego e a avaliação do estado superficial do pavimento onde inclui a análise das principais patologias identificadas bem como a irregularidade longitudinal do pavimento. Adicionalmente, avaliou-se a capacidade de carga para identificar os trechos homogéneos em termos de comportamento estrutural. Na fase subsequente são propostas e analisadas diferentes soluções de reabilitação, considerando critérios técnicos, económicos e de sustentabilidade, com o objetivo de determinar a intervenção mais eficiente e adequada às necessidades da via. 4.1. CONTAGENS DE TRÁFEGO Conforme referido anteriormente, o método da contagem de tráfego teve por base imagens de vídeo realizadas em simultâneo em cada um dos quatro locais predefinidos. Os dados contabilizados indicam que 6,1% do tráfego corresponde a veículos pesados, sendo os restantes 93.9% veículos ligeiros. Relativamente aos veículos pesados, os valores médios obtidos nos quatro pontos de contagem classificaram o trecho na categoria de tráfego T5, correspondente a um tráfego médio diário anual (TMDA) de veículos pesados entre 150 e 300 passagens por dia, e por sentido de circulação (JAE, 1995). Quanto ao tráfego de projeto, a Tabela 6 apresenta as estimativas do número acumulado de eixos-padrão (NAEP) obtidas para um período de 20 anos em cada local de contagem. Tabela 6 – Valores de NAEP (para 20 anos) dos locais de contagem Local de contagem Sentido Norte/Sul Sul/Norte Barcelinhos 646 042 523 518 Góios - trecho Norte 979 722 1 006 548 Góios - trecho Sul 1 130 060 1 125 638 Macieira de Rates 1 070 432 1 074 577 Como se pode observar, os valores de tráfego de projeto obtidos para cada um dos postos de contagem são significativamente diferentes. Assim, o valor a considerar em cada trecho de comportamento homogéneo será definido em função do posto de contagem mais representativo para cada caso. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 58 4.2. OBSERVAÇÃO DO ESTADO SUPERFICIAL Como já foi referido, o registo das patologias foi realizado com base em métodos tradicionais de avaliação de infraestruturas rodoviárias. Este processo incluiu uma inspeção visual das degradações presentes na superfície do pavimento, complementada pela medição das deformações com recurso ao perfilómetro a laser. Essas abordagens permitiram identificar e caracterizar as degradações existentes à superfície do pavimento, para uma posterior avaliação do estado de conservação da estrada em causa. Seguem-se exemplos de algumas degradações identificadas, de acordo com as suas tipologias e níveis de gravidade. Na Figura 27 são apresentados diferentes tipos de fendilhamento observados na estrada em análise. Entre os tipos de fendas identificados, destacam-se as fendas longitudinais, frequentemente localizadas nas rodeiras ou próximas das bermas. Essas degradações podem resultar do início do processo de fadiga das camadas betuminosas ou estarem associadas ao débil sistema de drenagem de águas pluviais. Ainda dentro do fendilhamento temos a “pele de crocodilo”, característico do envelhecimento avançado e da progressiva fadiga estrutural do pavimento. a) b) c) d) Figura 27 – Fendilhamento: a) fendas longitudinais - nível 2; b) fendas longitudinais - nível 3; c) pele de crocodilo - nível 1; d) pele de crocodilo - nível 3 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 59 Na Figura 28 são apresentados exemplos de deformações, incluindo deformações localizadas e rodeiras. As deformações localizadas podem estar associadas a falhas pontuais na compactação ou à presença de materiais inadequados, enquanto as rodeiras, formadas em zonas de passagem do tráfego, refletem um assentamento progressivo das camadas betuminosas e de base. a) b) Figura 28 – Deformações: a) deformações localizadas - nível 3; b) rodeiras - nível 3 A Figura 29 apresenta exemplos de defeitos de superfície. Entre estes, destacam-se os ninhos e peladas, que poderão resultar de uma espessura insuficiente da camada de desgaste ou de uma falha de aderência entre esta camada e a camada subjacente. Além disso, é possível observar a desagregação superficial, cuja origem geralmente está associada à ação abrasiva do tráfego ou a falhas na aplicação ou qualidade dos materiais betuminosos. a) b) Figura 29 – Defeitos de superfície: a) ninhos e peladas - nível 3; b) desagregação superficial - nível 3 A Figura 30 ilustra exemplos de reparações em estado de degradação considerável. Um dos casos observados mostra a selagem de covas em condições precárias, possivelmente causadas pelo estado avançado de ruína da área da intervenção. Outro exemplo são os remendos em mau estado, que poderão resultar de falhas na recomposição das estruturas do pavimento, durante os trabalhos de reparação. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 66 Figura 36 – Localização e processo de abertura dos dois poços de sondagem a) b) Figura 37 – Amostra das camadas betuminosas extraídas dos poços de sondagem: a) poço 1; b) poço 2 Poço 1 Poço 1 Poço 2 Poço 2 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 67 Nas imagens apresentadas nas Figuras 36 e 37 é possível identificar as diferentes camadas betuminosas que compõem a estrutura do pavimento, assim como os materiais utilizados e a respetiva espessura de cada camada. Conforme ilustra a Figura 38, a abertura dos poços permitiu determinar as espessuras de cada camada existente até ao solo de fundação, identificar os diferentes tipos de materiais utilizados em cada camada e recolher amostras para posterior caracterização. Figura 38 – Composição do pavimento estratificado em cada poço de sondagem Em comparação com o poço 1, o poço 2 apresenta uma maior espessura de camadas granulares, enquanto as camadas betuminosas possuem menor espessura. A Figura 39 apresenta o modelo estrutural das diferentes camadas de um determinado trecho, obtido no programa JPavBack. Por meio de um processo iterativo de cálculo usando este programa, foi possível ajustar a curva dos valores simulados à curva dos dados medidos em campo, permitindo a consequente redução do erro entre as deformações registadas e as calculadas. Considerou-se adequado um erro inferior a 10%, apesar de o exercício ter sido realizado de forma a reduzir o erro para valores significativamente inferiores a esse valor. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 68 Figura 39 – Exemplo de modelação do pavimento no JPavBack Na Tabela 9 encontram-se representados os resultados da modelação com as respetivas espessuras das camadas de cada trecho de comportamento homogéneo, e os correspondentes módulos de rigidez. Tabela 9 – Representação do modelo estrutural de cada trecho Norte/Sul Trecho 1/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 1,53 rigidez (MPa) 490 700 640 77 66 45 66 Trecho 2/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,45 rigidez (MPa) 830 1020 1100 90 70 45 130 Trecho 3/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,45 rigidez (MPa) 470 650 770 80 40 20 130 Trecho 4/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,33 rigidez (MPa) 750 950 800 75 66 62 176 Trecho 5/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,26 rigidez (MPa) 810 1050 550 83 48 46 37 149 Trecho 6/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,32 rigidez (MPa) 1150 1220 1190 128 89 53 37 134 Trecho 7/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,54 rigidez (MPa) 890 990 930 62 57 44 20 122 Sul/Norte Trecho 1/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,3 rigidez (MPa) 1700 1800 1200 152 76 38 20 115 Trecho 2/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,4 rigidez (MPa) 950 1000 550 120 60 30 17 90 Trecho 3/poço 2 espessura (m) 0,03 0,12 0,07 0,1 0,5 0,5 0,96 rigidez (MPa) 1000 1150 1050 167 78 50 29 120 Trecho 4/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,4 rigidez (MPa) 855 1015 974 81 54 19 140 Trecho 5/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 1,5 rigidez (MPa) 300 490 600 71 43 33 140 Trecho 6/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,86 rigidez (MPa) 310 710 390 65 56 20 145 Trecho 7/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,47 rigidez (MPa) 850 1100 650 90 76 64 127 Trecho 8/poço 1 espessura (m) 0,03 0,1 0,13 0,3 0,3 0,53 rigidez (MPa) 690 850 400 60 45 21 78 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 69 A análise da Tabela 9 permite observar uma variação dos módulos de rigidez/deformabilidade ao longo do troço em estudo, evidenciando a heterogeneidade estrutural do pavimento e os diferentes estados de conservação em que a estrada se apresenta. Ao analisar os resultados obtidos, para os diferentes trechos em ambos os sentidos da estrada, verificase uma proximidade nos valores entre trechos adjacentes, o que pode ser visto como um indicador da uniformidade estrutural entre secções confinantes. Apesar disso, convém referir que o número de poços de sondagem é relativamente limitado para o número de trechos considerado e para a extensão do pavimento em estudo, conforme já foi referido. 4.6. DIMENSIONAMENTO DAS SOLUÇÕES DE REABILITAÇÃO No âmbito deste estudo de reabilitação, foram idealizadas três soluções distintas, cada uma com características específicas de intervenção nos trabalhos de repavimentação. A primeira solução consiste no reforço do pavimento existente com a aplicação de novas camadas betuminosas sobre o atual pavimento. Conforme recomenda o Caderno de Encargos da IP, neste tipo de alternativa deve ser utilizada uma membrana com a função de retardar a propagação de fendas, a ser aplicada sobre o pavimento existente (EP, 2014). A segunda solução prevê a fresagem integral das camadas betuminosas, incluindo a camada de semipenetração existente, seguida da reposição com novas camadas betuminosas, de modo a manter a cota original do pavimento. Por fim, a terceira solução apresenta um cálculo otimizado para cada trecho/subtrecho do pavimento, com fresagem e reposição ajustadas às suas necessidades estruturais, mantendo a parte inferior da camada de semipenetração e preservando também a cota original do pavimento. O dimensionamento das soluções foi realizado com o apoio do software JPav, cujo princípio de funcionamento é semelhante ao do JPavBack, permitindo obter os valores das extensões instaladas numa determinada estrutura de um pavimento. Esses valores foram utilizados no método empírico-mecanicista para determinar as espessuras das camadas, garantindo que os valores de extensão não ultrapassam os limites admissíveis definidos nas Lei de Fadiga da Shell. A Figura 40 ilustra o software de cálculo JPav, utilizado no dimensionamento de uma das soluções de reabilitação. Esta solução em particular consiste na substituição das camadas betuminosas existentes. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 70 Figura 40 – Exemplo de cálculo do novo do pavimento no JPav Na análise apresentada na Figura 40, é evidente que a coluna relativa ao dano espectável do pavimento, no final de vida útil, mostra um valor significativamente inferior a 100%, resultando num claro sobredimensionamento estrutural. O mesmo se verifica na previsão da durabilidade da solução, que ultrapassa largamente os 20 anos originalmente definidos no projeto, tornando a solução economicamente desinteressante. Contudo, estas diferenças nos resultados dizem respeito ao tipo de solução adotada, que difere consideravelmente entre as alternativas, como se poderá verificar mais adiante na análise de resultados. 4.6.1. Reforço com sobreposição de novas camadas Nesta solução, novas camadas betuminosas são sobrepostas ao pavimento existente, sem remoção das camadas atuais. Os cálculos realizados indicam que as espessuras adicionais variam entre 8 e 13 centímetros, como apresentado na Figura 41a), para o sentido Norte-Sul, e na Figura 41b) para o sentido Sul-Norte. Esta variação é considerada adequada em transições longitudinais, assegurando uma adaptação suave e evitando inclinações excessivas. No entanto, esta solução apresenta desafios no perfil transversal da estrada. A proximidade entre os dois segmentos de estrada dificulta a transição gradual entre cotas de superfícies, resultando num desnível ou "dente" que compromete a funcionalidade e segurança da via. Para mitigar este problema, optou-se Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 71 por harmonizar o nível do pavimento, adotando a cota mais elevada dos dois sentidos como referência, conforme ilustrado na Figura 41c). Este ajuste realizado em toda a faixa de rodagem diminui o número de trechos existentes ao longo do troço de estrada em estudo, de quinze para onze. Figura 41 – Esquema em perfil longitudinal para a solução de reforço: a) 1ª proposta no sentido Norte/Sul; b) 1ª proposta no sentido Sul/Norte; c) 2ª proposta para ambos sentidos Na Tabela 10, são apresentados os valores previstos de dano acumulado ao final do período de 20 anos, considerado no projeto de dimensionamento, bem como a estimativa da vida útil espectável até o pavimento atingir a ruína. Tabela 10 – Estimativa do dano e vida útil para a solução de reforço do pavimento Trecho 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Comprimento (m) 497 201 704 465 239 886 3823 1920 1926 1972 518 Camada de desgaste (cm) 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 Camada de base (cm) 6 5 4 6 7 8 7 6 7 5 6 Dano (%) 78,7 98,5 89,4 95,4 79,2 90,2 79,2 83,1 92,9 79,3 97,3 Vida útil (anos) 25,3 20,3 22,3 20,9 25,2 22,1 25,2 24 21,5 25,1 20,5 Esta abordagem apresenta uma solução conservadora que favorece a funcionalidade e longevidade da infraestrutura. Contudo, a necessidade de reajustar as infraestruturas existentes, como passeios, tampas Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 72 de saneamento, abastecimento de água e gás, sistemas de drenagem e acessos, dificulta a implementação da solução e poderá torná-la economicamente dispendiosa. 4.6.2. Substituição das camadas ligadas por materiais novos Esta solução propõe a fresagem integral das camadas betuminosas existentes, seguida da reposição com novas camadas, mantendo a cota topográfica original do pavimento. As espessuras a fresar e repor, representadas na Figura 42, foram determinadas com base nas dimensões das camadas existentes, obtidas através das sondagens realizadas nos dois poços. Figura 42 – Esquema em perfil longitudinal para a solução de substituição integral das camadas betuminosas existentes: a) sentido Norte/Sul; b) sentido Sul/Norte Para cada sentido de estrada, na Tabela 11 encontram-se os valores previstos de dano acumulado ao final dos 20 anos considerados no dimensionamento, e da estimativa da vida útil do pavimento até atingir o estado de ruína. Tabela 11 – Estimativa do dano e vida útil para a solução de substituição integral das camadas betuminosas existentes Trecho 1 2 3 4 5 6 7 8 Norte/Sul Comprimento (m) 579 1155 5074 1979 1879 2008 472 Dano (%) 6,6 6,0 15,8 10,1 49,0 27,7 51,8 Vida útil (anos) 300,7 332,9 126,1 196,0 10,7 71,9 38,6 Sul/Norte Comprimento (m) 3057 766 2586 3691 865 714 899 575 Dano (%) 35,6 45,3 29,5 15,4 13,3 8,5 4,1 9,0 Vida útil (anos) 56,3 44,1 67,7 129,1 149,6 233,1 484,0 220,5 Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 73 A substituição integral das camadas betuminosas por materiais novos demonstra uma divergência expressiva nos indicadores associados ao dano e à longevidade da infraestrutura, conforme se verifica na Tabela 11. A análise mostra um sobredimensionamento da solução, evidenciado pelos baixos níveis de dano acumulado em relação aos limites admissíveis. Com efeitos semelhantes, e em sentido oposto, esta solução mostra um aumento significativo do período estimado de vida útil do pavimento tendo em conta o período de 20 anos estabelecidos no projeto de dimensionamento. Embora esta abordagem prolongue consideravelmente a vida útil do pavimento, a discrepância entre os indicadores de "vida útil" e "dano" compromete a sua viabilidade económica, sendo previsível um aumento considerável dos custos execução envolvidos, que se irá verificar na Secção 4.7. 4.6.3. Otimização das espessuras a reabilitar À semelhança da solução anterior, a terceira solução representada na Figura 43 combina a fresagem e reposição das camadas betuminosas, mantendo a cota original do pavimento. No entanto, esta a solução visa otimizar os cálculos considerando as características estruturais de cada um dos trechos homogéneos. Este método faz uma análise individualizada de cada trecho, permitindo uma intervenção ajustada às necessidades identificadas, nomeadamente o tráfego de projeto, a constituição estrutural e os valores representativos da capacidade estrutural de cada um dos trechos. Figura 43 – Esquema em perfil longitudinal para a solução otimizada de substituição das camadas existentes: a) sentido Norte/Sul; b) sentido Sul/Norte Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 74 A Tabela 12 apresenta os valores estimados de dano acumulado ao final do período projetado de 20 anos, bem como a previsão da vida útil até o pavimento atingir o limite de desempenho. Tabela 12 – Estimativa do dano e vida útil para a Solução 1 do novo pavimento Trecho 1 2 3 4 5 6 7 8 Norte/Sul Comprimento (m) 579 1155 5074 1979 1879 2008 472 Dano (%) 80,8 87,4 89,7 90,0 84,3 82,2 79,7 Vida útil (anos) 24,7 22,8 22,2 22,2 23,7 24,1 25,0 Sul/Norte Comprimento (m) 3057 766 2586 3691 865 714 899 575 Dano (%) 87,3 81,0 92,8 90,5 78,7 94,6 86,7 78,1 Vida útil (anos) 22,9 24,6 21,5 22,0 25,4 21,1 23,0 25,6 Os cálculos revelam que, ao intervir apenas nas espessuras necessárias para garantir uma vida útil de 20 anos, é possível reduzir significativamente os volumes de fresagem e o material novo a aplicar. Esta solução não só minimiza os custos diretos (fresagem, transporte, e fabrico de novas misturas), mas também reduz o tempo de execução e o impacte ambiental, apresentando-se como a abordagem mais eficiente e sustentável. 4.6.4. Análise comparativa das alternativas de reabilitação A análise comparativa entre as três soluções de reabilitação revela diferenças consideráveis nos métodos de intervenção e nos resultados do dimensionamento estrutural do pavimento, sendo possível identificar as vantagens/desvantagens e especificações de cada abordagem. No entanto, dos três métodos, destaca-se a solução de otimização das espessuras reabilitadas, como a abordagem mais eficiente. A partir do tráfego projeto, da constituição estrutural das camadas do pavimento e dos valores representativos da capacidade de carga em cada trecho, este método permite otimizar os volumes de fresagem assim como os volumes dos novos materiais a serem aplicados. Ao garantir uma vida útil em linha com os valores de projeto, uma estimativa de dano ajustado ao tempo previsto de funcionamento da estrada, e uma otimização na execução da obra, a terceira solução consegue superar as limitações das outras duas propostas apresentadas. 4.7. AVALIAÇÃO ECONÓMICA DAS SOLUÇÕES De seguida são apresentados os custos estimados para cada solução avaliada. Para cada alternativa determinaram-se os custos de duas soluções de pavimentação: (i) utilização de misturas betuminosas convencionais e (ii) utilização de misturas betuminosas recicladas com 50% de material fresado. Em função das características de cada alternativa, também foram estimados os custos referentes aos Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 75 trabalhos de fresagem do pavimento e de aplicação da membrana retardadora da propagação de fendas, quando aplicáveis. Considerando a distância entre o local da obra e a central de produção de misturas betuminosas ou as unidades de triagem de resíduos de obra, é oportuno destacar que os custos de uma empreitada de repavimentação podem variar consideravelmente entre as propostas aqui apresentadas. Embora o custo das misturas betuminosas recicladas à “porta” da central de produção seja inferior ao das misturas convencionais, o fator “distância” entre a central e o local da obra pode justificar possíveis variações nos valores orçamentados pelos diferentes concorrentes à empreitada. Esta situação é particularmente relevante tendo em conta que, atualmente, apenas um número limitado de produtores está capacitado para fornecer misturas betuminosas com 50% de material fresado (a solução considerada mais sustentável). 4.7.1. Custos do reforço com sobreposição de novas camadas Embora não esteja prevista a fresagem do pavimento e um consequente reaproveitamento do material antigo em novas camadas (50% de material reciclado), nesta primeira solução foi considerada a disponibilidade de material fresado proveniente de outras obras, que poderia ser utilizado na execução desta solução. Tabela 13 – Estimativa de custo da solução de reforço com sobreposição de novas camadas Mistura Classificação Custo individual Custo das misturas Custo da membrana Custo total Convencional AC14 568 676 € 1 236 430 € 789 060 € 2 025 490 € AC20 667 754 € Reciclada (50% RAP) AC14 458 610 € 985 784 € 1 774 844 € AC20 527 174 € Os custos desta solução, descritos na Tabela 13, encontram-se condicionados a trabalhos de acerto nas infraestruturas existentes, nomeadamente, no ajuste de cotas em tampas, válvulas, passeios e outros elementos que abrange esse tipo de tarefas. Em algumas situações esta alternativa poderá tornar-se tecnicamente inviável, como por exemplo no acesso a propriedades marginais. 4.7.2. Custos da substituição das camadas ligadas por materiais novos Como foi possível averiguar previamente no dimensionamento das soluções, o sobredimensionamento desta segunda solução é evidente nos baixos níveis de dano acumulado, que permanecem abaixo dos limites admissíveis, e no aumento do período de vida útil do pavimento, em comparação com o horizonte Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 82 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 5.1. CONCLUSÕES Este estudo reforça a importância das infraestruturas rodoviárias para o desenvolvimento económico e social de um território, evidenciando os desafios da gestão da rede viária e a necessidade de estratégias sustentáveis para a reabilitação de pavimentos. A análise aprofundada realizada permitiu compreender a evolução da degradação de um troço específico da EN 306, destacando o impacto da ausência de intervenções regulares na integridade estrutural da via. O trabalho incluiu a avaliação do estado atual do pavimento através de metodologias avançadas, com recurso a ensaios de campo e modelação estrutural. Foram identificadas degradações significativas decorrentes da ação do tráfego e das condições atmosféricas ao longo dos anos, tornando evidente a necessidade de adotar soluções eficazes de reabilitação. De entre as alternativas estudadas, analisaram-se três abordagens: o reforço com sobreposição de novas camadas, a substituição integral das camadas betuminosas e a otimização das espessuras das camadas a intervir. Os resultados indicaram que a solução otimizada, que combina fresagem seletiva e reutilização de materiais reciclados, apresenta um melhor equilíbrio entre custo, eficiência técnica e impacto ambiental. O uso de misturas recicladas revelou-se economicamente mais vantajoso, reduzindo os custos em cerca de 16% face às misturas convencionais. Para além da análise técnica e económica, este estudo enfatiza a necessidade de uma abordagem preventiva e proactiva na manutenção da infraestrutura rodoviária. A ausência de conservação periódica contribui significativamente para a aceleração dos danos, levando ao aumento de custos de reabilitação a longo prazo e à redução da funcionalidade da estrada. Por fim, a dissertação evidencia a relevância da adoção de técnicas de reabilitação sustentáveis, que conciliem desempenho estrutural e eficiência económica com a preservação ambiental. Os resultados obtidos poderão servir de referência para futuras intervenções em infraestruturas viárias semelhantes, promovendo boas práticas na gestão e manutenção de pavimentos. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 83 5.2. TRABALHOS FUTUROS Apesar de se ter obtido resultados interessantes neste trabalho, há sempre a possibilidade de aprofundar alguns temas que podem servir como base para futuros estudos académicos. Desta forma propõe-se algumas abordagens que poderiam complementar este estudo. Uma delas prende-se com a possibilidade de avaliar ou utilizar misturas betuminosas recicladas ou materiais estabilizados a frio em trabalhos de reabilitação. Esta técnica destaca-se pela capacidade de reduzir o consumo de energia durante a produção e permitir a reutilização total dos materiais reciclados. No entanto, é importante reforçar que este tipo de método não é apropriado para ser aplicado em camadas de desgaste. Outro ponto relevante para trabalhos futuros seria o estudo da agressividade de maquinarias pesadas que não se enquadram nas tipologias de veículos pesados habitualmente considerados no dimensionamento de pavimentos, como os tratores agrícolas, no cálculo das cargas por eixo e do correspondente tráfego de dimensionamento. Nas contagens de tráfego, foram contabilizados números consideráveis de tratores agrícolas. No entanto, houve dificuldade em obter um fator de agressividade que refletisse as cargas aplicadas no pavimento, nomeadamente em termos de peso bruto e a área de contacto entre o pneu e o pavimento. Seria, assim, interessante estudar o impacto que esses tratores têm na transmissão das suas cargas para a superfície do pavimento, considerando a banda de rolamento do tipo de pneu especificamente utilizado neste tipo de veículos. Seria igualmente pertinente explorar novas tecnologias para a monitorização do estado de conservação dos pavimentos. O recurso a ferramentas como sensores integrados e sistemas de deteção por imagem pode permitir identificar precocemente sinais de degradação, possibilitando intervenções de manutenção mais rápidas e eficazes. A aplicação destes sistemas poderá também ser testada em diferentes cenários práticos, incluindo técnicas de repavimentação e estudos científicos. Por último, seria relevante investigar betumes sintéticos produzidos a partir de resíduos da indústria, nomeadamente óleos vegetais, plásticos reciclados ou outros materiais com potencial de valorização. Esta abordagem visa o desenvolvimento de soluções sustentáveis que possam representar uma alternativa viável aos betumes de origem petrolífera. A aplicação desses materiais não apenas contribui para a redução do impacto ambiental, mas também pode trazer benefícios económicos ao aproveitar resíduos industriais para a produção de betumes. Seria interessante analisar os custos de produção, a eficiência técnica e a durabilidade dos pavimentos construídos com esses betumes sintéticos. Esta Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 84 abordagem pode fornecer uma solução mais sustentável e economicamente viável para a indústria de pavimentação, promovendo o uso de recursos circulares com a reutilização, reciclagem e revalorização de materiais em fim de vida. Desenvolvimento de uma Solução de Reabilitação Sustentável para o Pavimento da Estrada Desclassificada EN 306 em Barcelos 85 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGCO (2024). Dados técnicos Fendt 900 Vario , AGCO Corporation; https://api.fendt.com/techdata/BR/pt/1161092/Fendt-900Vario?_gl=1*19jssak*_gcl_au*ODI3NjYzODkzLjE3MzQ0NjQyMzc; Acedido em 2024/12/18. Al-Assi, M., Kassem, E., Nielsen, R. (2020). 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