Em 2017, o boletim da American Society of Civil Engineer's Infrastructure deu à infraestrutura da América uma nota geral de D +. Dado que o relatório concluiu que os EUA estavam pagando por apenas metade de suas necessidades de infraestrutura, a nota baixa infelizmente não foi surpreendente.

Para resolver a crise, pesquisadores Fengdi Guo, Jeremy Gregory, e Randolph Kirchain, do Centro de Sustentabilidade de Concreto do MIT, propuseram uma nova abordagem para a preservação da infraestrutura de longo prazo. A abordagem, descrito no Journal of the Transportation Research Board, é chamado de análise de custo de ciclo de vida de otimização de simulação (LCCA).

Como outras estratégias de preservação de pavimento de longo prazo, este novo método MIT leva uma perspectiva de análise de custo do ciclo de vida, envolvendo a incorporação dos custos de manutenção futura ao custo total de um projeto, além dos custos iniciais de construção.

Mas o que diferencia o LCCA de otimização de simulação do MIT das outras abordagens é a adoção de várias incertezas, particularmente relacionado ao tempo e métodos de tratamento usados ​​para consertar e reabilitar pavimentos - conhecido como cronograma de tratamento.

Atualmente, estratégias tradicionais de longo prazo empregam um cronograma rígido para futuros tratamentos rodoviários, explica Guo. "Uma desvantagem de uma programação rígida, " ele diz, "é que pode superestimar o custo total do ciclo de vida."

Essas estratégias também presumem que investimentos ou decisões predeterminados resultarão em um resultado previsível - por exemplo, que um investimento planejado em uma rodovia produzirá uma melhoria futura correspondente em seu desempenho e qualidade.

A abordagem do MIT, Contudo, reconhece que nem sempre é esse o caso.

Condições como custos de construção, custos de manutenção, e os processos de deterioração podem mudar de maneira imprevisível ao longo da vida de um projeto. Isso significa que um investimento definido pode não produzir um resultado definido, e - se os pavimentos se deteriorarem mais rápido do que o esperado - podem levar a reparos não orçados ou até mesmo a condições inseguras.

Para gerenciar essas incertezas, Os pesquisadores do MIT montam os preços, deterioração, e informações sobre o cronograma de tratamento potencial para informar suas previsões. Eles então prevêem os muitos preços futuros possíveis de asfalto e concreto - dois materiais de pavimentação principais.

A próxima parte do processo é o que dá o nome à otimização de simulação - um algoritmo simula vários cenários potenciais de precificação e deterioração de ano para ano.

"Simulamos cerca de 1, 000 cenários e, para cada cenário, o custo futuro e a taxa de deterioração são fixos, "Guo diz.

Depois de completar as simulações, a otimização então entra em jogo. "Para cada cenário simulado, podemos encontrar um esquema de tratamento ideal, "diz Guo, "e com base nesta programação, podemos calcular os custos do ciclo de vida."

Todos esses resultados simulados e otimizados são compilados para mostrar a distribuição do custo do ciclo de vida de diferentes alternativas de projeto de pavimento. Com base nessas distribuições, o melhor design é selecionado.

Essencialmente, este novo método considera a incerteza tanto do tempo de tratamento quanto das ações de tratamento para reduzir o custo do ciclo de vida de um projeto. Isso resulta em diferentes, projetos de pavimentação mais benéficos.

E quando comparado com os custos dos métodos convencionais, as vantagens da otimização da simulação tornam-se aparentes.

Em um estudo de caso de um comprimento de uma milha de estrada ao longo de um período de 35 anos, o modelo de otimização de simulação custou US $ 150, 000 a menos por milha do que os métodos convencionais ao considerar o custo do ciclo de vida.

O mesmo se aplica a uma estrada de comprimento semelhante, mas com ainda mais fluxo de tráfego. Quando a estrada viu quase seis vezes o tráfego de caminhões, o modelo de otimização de simulação custou US $ 100, 000 a menos por milha ao longo de seu ciclo de vida.

Numa época em que o financiamento para infraestrutura é escasso, esses estudos de caso demonstram que um modelo de otimização de simulação permitirá que as agências tomem decisões de pavimentação mais bem informadas, que se mostrarão mais econômicas ao longo do ciclo de vida de um pavimento.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.