Este trabalho lida com três variantes do problema de roteamento de veículos capacitado com restrições de empacotamento bidimensional (2L-CVRP): o problema de roteamento de veículos com restrições de empacotamento bidimensional e entrega fracionada (2L-SDVRP); o problema de roteamento de veículos com restrições de empacotamento bidimensional para a minimização da emissão de dióxido de carbono (G2L-CVRP); e o problema de roteamento de veículos com restrições de empacotamento bidimensional e entrega fracionada para a minimização da emissão de dióxido de carbono (G2L-SDVRP). Ao considerar a entrega fracionada, um cliente pode ser atendido por mais de um veículo. O objetivo desta tese é analisar quais benefícios, em relação ao custo de transporte e à redução de emissão de dióxido de carbono, podem ser obtidos com a incorporação das restrições de entrega fracionada e de questões ambientais. Para tanto, modelos matemáticos são propostos para cada versão do 2L-CVRP estudada. Para a resolução dos problemas, foi proposto um método exato do tipo branch-and-cut e uma meta-heurística baseada na busca em vizinhança variável. As duas abordagens utilizam diferentes estratégias para lidar com o problema de empacotamento bidimensional, dentre elas: limitantes, heurísticas e métodos exatos. Os métodos desenvolvidos foram avaliados utilizando um conjunto de instâncias da literatura e um novo conjunto gerado neste trabalho. Os resultados mostram que não só é possível reduzir os custos do transporte com a resolução do 2L-SDVRP e do G2L-SDVRP, mas também reduzir a quantidade emitida de dióxido de carbono para o 2L-SDVRP, G2L-CVRP e G2L-SDVRP quando comparado ao 2L-CVRP.

This work deals with three variants of the capacitated vehicle routing problem with twodimensional loading constraints (2L-CVRP): capacitated vehicle routing problem with twodimensional loading constraints and split delivery (2L-SDVRP); vehicle routing problem with two-dimensional loading constraints for minimization of carbon dioxide emission (G2L-CVRP); and vehicle routing problem with two-dimensional loading constraints and split delivery for minimization of carbon dioxide emission (G2L-SDVRP). When split delivery is considered, a customer can be served by more than one vehicle. The thesis aims to analyze which benefits concerning the transportation costs and reducing carbon dioxide emissions may be obtained by aggregating split delivery constraints and environmental issues. Therefore, mathematical models are proposed for each version of the 2L-CVRP. An exact branch-and-cut method and a heuristic based on variable neighborhood search are proposed to solve the problems. Both approaches use different strategies to handle the two-dimensional packing problem: lower bounds, heuristics, and exact methods. The developed methods are evaluated using a set of benchmark instances from the literature and a new set generated in this work. The results show that it is not only possible to reduce the transportation costs by solving the 2L-SDVRP and G2L-SDVRP but also to reduce the amount of carbon dioxide emitted for 2L-SDVRP, G2L-CVRP and G2L-SDVRP when compared to 2L-CVRP.