Análise comparativa estatística de métodos deflectométricos para avaliação de estruturas de pavimento: estudo de caso br-116

Abstract

A avaliação estrutural de pavimentos rodoviários desempenha papel fundamental no planejamento, gestão e manutenção da infraestrutura viária, influenciando diretamente na segurança operacional, nos custos de conservação e na durabilidade das rodovias. Entre os métodos utilizados para esse fim, destacam-se aqueles baseados na medição de deflexões, como o Falling Weight Deflectometer (FWD), a Viga Benkelman (VB) e o Light Weight Deflectometer (LWD), cujas diferenças tecnológicas e operacionais podem impactar significativamente a precisão e confiabilidade das medições. O objetivo principal deste trabalho é estabelecer um comparativo estatístico detalhado entre os equipamentos mencionados, buscando identificar qual apresenta o desempenho mais consistente para avaliações estruturais em campo. Para tanto, adotou-se uma metodologia experimental com coleta sistemática de dados em três segmentos rodoviários homogêneos constituídos por uma estrutura semirrígida, todos ensaiados com FWD, VB e LWD, exatamente nos mesmos pontos e sob as mesmas condições operacionais, garantindo isonomia e controle das variáveis externas. A análise dos dados foi conduzida com o uso de métricas estatísticas como intervalos de tolerância e confiança, desvio-padrão e entropia de Shannon, permitindo avaliar não apenas a média das deflexões, mas também a estabilidade, dispersão e previsibilidade das medições. Os resultados demonstraram que o FWD apresentou o melhor desempenho geral, com menores amplitudes de variação, intervalos de confiança mais estreitos e menor entropia, refletindo maior uniformidade e confiabilidade das leituras. A Viga Benkelman apresentou comportamento intermediário, com resultados próximos aos do FWD, porém com maior variabilidade. O LWD mostrou maior dispersão, intervalos mais amplos e entropia significativamente superior, indicando sensibilidade elevada às condições locais e menor robustez para a finalidade específica desta pesquisa. Portanto, para as condições estabelecidas para a campanha experimental executada, é possível concluir que o FWD se destaca como o método mais preciso e confiável para avaliações estruturais, seguido pela VB, enquanto o LWD se mostrou inadequado para aplicações que demandam elevada consistência estatística e baixo nível de incerteza.

Abstract: The structural evaluation of highway pavements plays a fundamental role in the planning, management and maintenance of road infrastructure, influencing decisively on operational safety, maintenance costs, and pavement durability. Among the methods used for this purpose, deflection-based can be highlighted such as Falling Weight Deflectometer (FWD), Benkelman Beam (VB), and Light Weight Deflectometer (LWD), each presenting technological and operational differences that may significantly affect measurement accuracy and reliability. The main aim of this research is to establish a detailed statistical comparison between the apparatuses early mentioned, in order to identify which of them provides the most consistent performance for structural assessment in the field. To achieve the main goal, an experimental methodology was adopted with systematic data collection across three homogeneous road segments built on a semi-rigid structure, each one tested with FWD, VB, and LWD at the same points under identical operational conditions, ensuring fairness and control of external variables. Data analysis was carried out by statistical metrics comprising tolerance and confidence intervals, standard deviation and Shannon entropy, allowing evaluation not only of mean deflection values, but also of stability, dispersion and predictability of the measurements. The results obtained indicate that FWD presented the best overall performance, with the lowest variation amplitudes and entropy, besides the narrowest confidence intervals, providing greater uniformity and reliability of the measurements proceeded. Benkelman Beam presented intermediate behavior, with results close to those of the FWD, but with higher variability. The LWD, in turn, showed greater dispersion, wider intervals, and significantly higher entropy, indicating elevated sensitivity to local conditions and reduced robustness for the specific purpose of this research. The findings demonstrate that, under conditions established in the experimental campaign carried out, FWD stands out as the most precise and reliable method for structural evaluations, followed by the Benkelman Beam, while the LWD proved to be unsuitable for applications requiring high statistical consistency and low uncertainty.