Otimização multiobjetivo aplicada à seleção de projetos de misturas asfálticas porosas utilizando o conceito de dominância de soluções

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: CELESTE, Alcidney Batista.
• Orientador(a): LUCENA, Lêda Christiane de Figueiredo Lopes.
• Banca de defesa: SOARES, Jorge Barbosa., CUNHA, John Elton de Brito Leite., LUCENA, Adriano Elisio de Figueiredo Lopes.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
• Departamento: Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Dominância de soluções; Otimização multiobjetivo; Misturas asfálticas porosas; Pavimentos permeáveis; LID; Solution dominance; Multiobjective optimization; Porous asphalt mixture; Permeable pavements
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Civil e Ambiental
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/42188

A abordagem para a gestão de águas pluviais, no espaço urbano, denominada Low Impact Development (LID), vem conquistando o interesse da comunidade internacional devido à crescente urbanização dos países em desenvolvimento, à impermeabilização do solo urbano e, principalmente, às alterações do regime de precipitações provocadas pelas mudanças climáticas. Contudo, debates devido à falta de consenso sobre sua conceitualização reforçam a criação de pontos cegos na prática. Essa desconexão entre conceitualização e prática é uma manifestação da forma como as visões dominantes sobre o desenvolvimento urbano são impostas de cima para baixo. Não obstante às críticas em relação ao LID, esta pesquisa estudou uma de suas técnicas mais tradicionais, os denominados pavimentos permeáveis. Buscou-se, portanto, selecionar projetos de misturas asfálticas porosas utilizadas como revestimento superficial dos pavimentos permeáveis, com base em critérios mecânicos e funcionais. Foram concebidos 15 projetos de misturas asfálticas porosas, combinando cinco granulometrias e três teores de ligantes distintos. Das cinco granulometrias, três foram de faixas nacionais e duas de faixas internacionais. Na primeira etapa foram estudados os parâmetros mecânicos, por meio dos ensaios de resistência à tração, módulo de resiliência, perda de massa cântabro e dano por umidade induzida. Na segunda etapa avaliou-se o desempenho funcional, com ensaios de permeabilidade, infiltração e retenção de água. O tempo de encharcamento da superfície do pavimento também foi outra variável avaliada. Na terceira etapa, problemas específicos de otimização, como conciliar objetivos mecânicos e funcionais conflitantes entre si, foram concebidos em diferentes cenários. Cada problema foi resolvido utilizando um modelo de otimização baseado no conceito de dominância de soluções, que consiste na escolha de uma ou mais soluções ótimas com melhores compromissos (trade offs) entre os múltiplos objetivos que se desejam otimizar. A solução para cada problema se deu pela seleção das misturas mais adequadas para cada cenário proposto. Algumas condições de contorno ajudaram a formular problemas com objetivos conflitantes envolvendo os pavimentos permeáveis, como o nível de tráfego, clima, temperatura e condições de drenagem da rodovia. Dentre os resultados dos ensaios mecânicos, o atendimento à resistência à tração mínima foi um problema quase sistemático, enquanto a rigidez mostrou-se mais influenciada pela granulometria da mistura e a perda de massa pelo teor de ligante. Quanto à suscetibilidade à umidade, as misturas obtiveram respostas satisfatórias, devido, principalmente, ao tipo de ligante utilizado. Sobre o desempenho funcional, os vazios comunicantes da mistura se mostraram diretamente proporcionais à permeabilidade e, juntamente com a granulometria e o teor de ligante, influenciam a sua capacidade de retenção de água. O teor de ligante e a granulometria também influenciaram a taxa de infiltração e, consequentemente, o tempo de encharcamento superficial, mas são as espessuras e a anisotropia demais camadas do pavimento que determinam a rapidez para se atingir a sua capacidade de infiltração potencial, o que impacta, diretamente, o seu tempo de encharcamento superficial. Quanto aos resultados das otimizações, não apenas uma, mas um conjunto de misturas pode ser solução de um mesmo problema multiobjetivo e a tomada de decisão depende das condições de contorno do problema. De uma forma geral, misturas porosas com maiores teores de ligante e com diâmetros máximos de agregados de 12,5 mm se sobressaíram em relação às demais misturas disponíveis no espaço de decisão.