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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Ullyano Souza Miranda
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DE
AEROPORTOS: APLICAÇÕES DO MÉTODO DA FAA
Anápolis
Fevereiro – 2015
Ullyano Souza Miranda
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DE
AEROPORTOS: APLICAÇÕES DO MÉTODO DA FAA
Trabalho de Curso 2, apresentado à banca
examinadora do Curso de Engenharia Civil - UEG,
como exigência para aprovação na disciplina de
TC-2, sob orientação do Profº Dr. Benjamim Jorge
Rodrigues dos Santos
Anápolis
Fevereiro – 2015
FICHA CATALOGRÁFICA
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
MIRANDA, U. S. Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis de Aeroportos: Aplicação
do Método da FAA. TCC, Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Goiás,
Anápolis, GO, 76p. 2015.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Ullyano Souza Miranda
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis de Aeroportos: Aplicação do Método da FAA.
GRAU: Bacharel em Engenharia Civil ANO: 2015
É concedida à Universidade Estadual de Goiás a permissão para reproduzir cópias
deste TCC, emprestá-las e divulga-las somente para propósitos acadêmicos e científicos. O
autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte deste TCC pode ser reproduzida
sem a autorização por escrito do autor.
_______________________________
Ullyano Souza Miranda 75240-000 - Bela Vista de Goiás/GO-Brasil
MIRANDA, ULLYANO SOUZA
Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis de Aeroportos: Aplicação do Método da FAA,
[Goiás] 2015.
xiv, 76P, 297mm (Universidade Estadual de Goiás, Bacharel, Engenharia Civil, 2015)
TCC - Universidade Estadual de Goiás / Orientador: Benjamim Jorge R. dos Santos
Curso de Engenharia Civil
1. Aeroportos 2. Pavimentos flexíveis
3. Métodos da FAA 4. Dimensionamento
5. FAARFIELD 6. Aeródromos
Ullyano Souza Miranda
DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS DE
AEROPORTOS: APLICAÇÕES DO MÉTODO DA FAA
Trabalho de Curso 2 apresentado e aprovado no dia __ de fevereiro de 2015 pela
seguinte Banca Examinadora:
____________________________________________
Profº Dr. Benjamim Jorge Rodrigues dos Santos
____________________________________________
Profº Henrique Steckelberg Sobrinho
____________________________________________
Profº MSc. Eder Chaveiro Alves
iv
“Abra os olhos para ver o muro em que você estagnou. E a partir daí, crie um
nova engenharia de pensamentos para enxergar além desse muro, e assim,
terás novas perspectivas”
Maurício Nuper
v
DEDICATÓRIA
Dedico a todos que ajudaram de alguma maneira a concretizar este trabalho,
contribuindo de forma a aprimorar os meus conhecimentos e não me deixando
desanimar.
vi
AGRADECIMENTOS
A Deus, por estar ao meu lado a cada dia e por ter dado sabedoria, calma e
paciência, muita paciência;
Aos meus pais, por estarem do meu lado sempre que preciso, apoiando
sempre, independente das circunstâncias;
Ao Orientador, que tanto ajudou, disponibilizando seu tempo para orientar
e desorientar, acompanhando sempre o trabalho;
Aos professores, que contribuíram e continuam contribuindo com minha
formação profissional e pessoal, através do conhecimento e experiência.
vii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... x
LISTA DE QUADROS ............................................................................................ xi
LISTA DE ABREVIAÇÕES .................................................................................... xii
RESUMO.............................................................................................................. xiii
ABSTRACT .......................................................................................................... xiv
Capítulo 1: Introdução ........................................................................................... 15
1.1 Estrutura do Trabalho................................................................................. 17
Capítulo 2: Contextualização................................................................................. 19
2.1 Objetivos .................................................................................................... 20
2.1.1 Objetivo Geral ..................................................................................... 20
2.1.2 Objetivos Específicos .......................................................................... 20
Capítulo 3: Fundamentação Teórica ..................................................................... 21
3.1 Sistema Aeroportuário................................................................................ 21
3.1.1 Breve histórico do transporte aeroviário no Brasil ............................... 21
3.1.2 Agencias regulamentadoras ............................................................... 22
3.1.3 Infraestrutura aeroportuária no Brasil .................................................. 24
3.1.4 Aeroportos e Aeródromos ................................................................... 26
3.1.5 Previsão do sistema aeroviário ........................................................... 27
3.2 Aeronave de Projeto .................................................................................. 28
3.3 Pavimento .................................................................................................. 29
3.3.1 Tipos de Pavimento ............................................................................ 29
3.3.1.1 Pavimento Flexível ........................................................................... 30
viii
3.3.1.2 Revestimento ................................................................................... 33
3.4 Estudo Geotécnico ..................................................................................... 33
3.5 O Método ................................................................................................... 35
3.5.1 Criação e Desenvolvimento do Método .............................................. 35
3.5.2 O Método da FAA ............................................................................... 37
3.6 Softwares ................................................................................................... 37
Capítulo 4: Metodologia para Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis ........... 40
4.1 Aeronaves de Projeto ...................................................................................... 40
4.1.1 Características das aeronaves ............................................................ 41
4.2 Dimensionamento (método tradicional) ...................................................... 42
4.3 Dimensionamento (utilização dos softwares) ............................................. 44
Capítulo 5: Aplicação Do Método Da FAA ............................................................ 46
5.1 Considerações Iniciais de Projeto .............................................................. 46
5.1.1 Estabilização de Camadas do Pavimento ........................................... 47
5.1.2 Mix de Aeronaves ............................................................................... 47
5.2 Dimensionamento (Cálculo pelo método tradicional) ................................. 49
5.2.1 Determinação da Aeronave de projeto ................................................ 49
5.2.2 Número de Decolagens Equivalentes ................................................. 50
5.2.3 Espessuras do Pavimento .................................................................. 53
5.3 Dimensionamento (Software FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN) ................ 55
5.4 Dimensionamento (Software FAARFIELD 1.305) ...................................... 60
Capítulo 6: Resultados e Análise Comparativa ..................................................... 66
6.1 Resultados ................................................................................................. 66
6.2 Análise Comparativa .................................................................................. 67
ix
Capítulo 7: Considerações Finais .......................................................................... 69
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 72
APÊNDICE ........................................................................................................ 76
Apêndice A: CRONOGRAMA .......................................................................... 77
ANEXOS .......................................................................................................... 78
Anexo 1: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS. TREM DE POUSO DE RODA SIMPLES. ......................................................................... 79
Anexo 2: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS. TREM DE POUSO DE RODA DUPLA. ............................................................................. 80
Anexo 3: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS. TREM DE POUSO DUPLO TANDEM. .............................................................................. 81
Anexo 4: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS PARA ÁEREAS CRÍTICAS. B747-100, SR, 200 B, C, F ............................................ 82
Anexo 5: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS PARA ÁEREAS CRÍTICAS. L-1011-100, 200 ............................................................. 83
Anexo 6: QUADRO 3.5B DO ANEXO 14 (ICAO,1999) .................................... 84
Anexo 7: RELATÓRIO DIMENSIONAMENTO (FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN) .......................................................................................................... 86
Anexo 8: RELATÓRIO DIMENSIONAMENTO (FAARFIELD) .......................... 89
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura de Pavimento Flexível ......................................................... 31
Figura 2 - Camadas do pavimento flexível ........................................................... 32
Figura 3 - Mecânica do Pavimento Flexível ......................................................... 32
Figura 4 - Tipos de Trem de Pouso de aeronaves ............................................... 41
Figura 5 - Peso bruto da aeronave, por trem de pouso ....................................... 41
Figura 6 Dimensões da Aeronave de projeto. ...................................................... 50
Figura 7- Dimensionamento da espessura total do pavimento............................. 53
Figura 8 - Tela inicial do Programa Flexible Pavement Design ............................ 55
Figura 9 - Tela referente à Etapa 1 (Flexible Pavement Design).......................... 56
Figura 10 - Tela referente à Etapa 2 (Flexible Pavement Design) ........................ 56
Figura 11 - Tela referente à Etapa 3 (Flexible Pavement Design) ........................ 57
Figura 12 - Tela referente à Etapa 4 (Flexible Pavement Design) ........................ 57
Figura 13 - Tela referente à Etapa 5 (Flexible Pavement Design) ........................ 58
Figura 14 - Tela referente à Etapa 6, 7 e 8 (Flexible Pavement Design) .............. 58
Figura 15 - Tela referente à Etapa 9 (Flexible Pavement Design) ........................ 59
Figura 16 - Tela Inicial do software (FAARFIELD) ............................................... 60
Figura 17 - Criando Novo Projeto (FAARFIELD) .................................................. 61
Figura 18 - Copiando Amostras de Pavimento (FAARFIELD) .............................. 62
Figura 19 - Janela da Estrutura do Pavimento (FAARFIELD) .............................. 63
Figura 20 - Mix de Aeronaves (FAARFIELD) ....................................................... 64
Figura 21 - Dimensionamento do pavimento (FAARFIELD) ................................. 64
Figura 22 - Observação quanto a Estabilização das camadas (FAARFIELD)...... 65
Figura 23- Base e Sub-base Estabilizadas (FAARFIELD) ............................. 65
xi
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Ranking de aeroportos segundo ACI .................................................... 25
Quadro 2 - Exemplo de modelos de aeronaves ................................................... 40
Quadro 3 - Modelo de Mix de Aeronaves ............................................................. 48
Quadro 4 - Espessura Total do Pavimento por Aeronave .................................... 49
Quadro 5 - Número de decolagem equivalente para o Mix de Aeronaves ........... 51
Quadro 6 - Decolagens Anuais baseada na Aeronave de Projeto ....................... 52
Quadro 7 - Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Método Tradicional) 66
Quadro 8 - Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Software Flexible
Pavement Design) ................................................................................................ 66
Quadro 9 -Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Software FAARFIELD
1.305) ................................................................................................................... 67
xii
LISTA DE ABREVIAÇÕES
ACI - Airports Council International
ACN - Número de Classificação da Aeronave
ANAC - Agência Nacional de Aviação Civil
CBR- Parâmetro de Suporte California Bearing Ratio
COMAER - Comando da Aeronáutica do Brasil
COMAR - Comando Aéreo Regional
DAC - Departamento de Aviação Civil
DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo
DIRENG - Diretoria de Engenharia da Aeronáutica
DNER - Departamento Nacional de Estradas e Rodagem
FAA - Federal Aviation Administration
FAB - Força Aérea Brasileira
IAC - Instituto de Aviação Civil
IATA - International Air Transport Association
ICAO - International Civil Aviation Organization
INFRAERO - Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária
ISC - Índice de Suporte Califórnia
NAD - Número Anual de Decolagem
ONU - Organização das Nações Unidas
PCN - Número de Classificação do Pavimento
PMD - Peso Máximo de Decolagem
xiii
RESUMO
Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída
sobre a superfície final de terraplanagem. Para se dimensionar pavimentos flexíveis
de aeroportos, baseia-se no método analítico ou em métodos empíricos
consagrados. No ano de 1981, a Organização da Aviação Civil Internacional – ICAO
recomendou a aplicação de um método simples em que se define o peso limite das
aeronaves que podem operar sobre determinado pavimento. Esse método de
dimensionamento de pavimentos aeroportuários foi normatizado pela Federal
Aviation Administration – FAA, a qual, elaborou ábacos de dimensionamento de
pavimentos asfálticos, utilizando o valor do CBR do subleito como entrada, a carga
máxima da aeronave e o número máximo de decolagens anuais. Mas com o
desenvolvimento tecnológico, nos últimos anos, vários softwares computacionais
foram criados com o intuito de facilitar o dimensionamento do pavimento, dando
apoio ao projeto e reduzindo tempo e custo. No Brasil, ainda se utiliza o
dimensionamento de forma empírica, acredita-se que o desconhecimento teórico
do método, pode ser um fator que restringe a migração do cálculo mecanicista para
o informatizado. Entretanto, ao dimensionar um pavimento flexível de aeroporto,
através de cálculos manuais e os comparar aos resultado obtidos através do
dimensionamento utilizando-se os softwares descritos e disponibilizados pela FAA,
é possível verificar as vantagens e economia que os softwares, como o FAARFIELD
possibilita ao projeto.
Palavras chave: Aeroportos, Aeródromos, Pavimento, Flexível, Métodos da FAA, Dimensionamento, Softwares, FAARFIELD
xiv
ABSTRACT
Floor is a multilayer structure of finite thickness, built on the final surface leveling.
To scale flexible pavements airports, based on the established analytical method or
empirical methods. In 1981, the International Civil Aviation Organization - ICAO
recommended the application of a simple method that sets the weight limit of aircraft
that can operate on a given floor. This design method of airport pavements was
regulated by the Federal Aviation Administration - FAA, which drew up abacuses
sizing asphalt pavements, using the subgrade CBR value as input, the maximum
load of the aircraft and the maximum number of annual departures. But with
technological development in recent years, several computer software was created
in order to facilitate the pavement design, supporting the design and reducing time
and cost. In Brazil, using the scaling empirically, it is believed that the lack of
theoretical method may be a factor that restricts the migration of mechanical
computer for calculation. However, the scale a flexible pavement airport via manual
calculations and compare the results obtained by scaling using the software
described and made available by the FAA, you can see the advantages and savings
that software like FAARFIELD enables the project.
Key words: Airports, aerodromes, Floor, Flexible, FAA methods, Sizing, Software,
FAARFIELD
15
Capítulo 1: Introdução
O método da Federal Aviation Administration - FAA1 para dimensionamento
de pavimentos flexíveis aeroportuários se fundamenta nos parâmetros de suporte
California Bearing Ratio – CBR2 (MEDINA, 1997). Esse método foi concebido pelo
corpo de engenheiros do exército americano e devido aos avanços tecnológicos e
computacionais, vem passando por uma série de mudanças, como a utilização de
softwares3 computacionais no lugar de ábacos para dimensionamento.
(FORTES,2007)
O método da FAA é conhecido e utilizado em grande parte da esfera global,
pois normatiza o projeto, a execução e o controle dos aeródromos4. É o método
mais utilizado no dimensionamento de pavimentos aeroportuários. O Brasil, como
os países que integram a International Civil Aviation Organization – ICAO, segue
as recomendações contidas em seu anexo 14, que abordam a pavimentação
aeroportuária (ICAO, 1999). A FAA, recomenda a utilização dessa metodologia
para o projeto e construção de aeródromos. (FAA, 2008)
Para se dimensionar um pavimento, pode-se basear no método analítico de
dimensionamento, através do qual pode-se determinar as condições das camadas
do pavimento com base em análises matemáticas aplicadas ao estudo das tensões
e deformações, ou, pode-se aplicar métodos empíricos consagrados
É possível, também, dimensionar pavimentos com base na observação do
desempenho de aeródromos, em procedimentos experimentais. O Número de
Classificação da Aeronave - ACN, representa o valor referente ao efeito da
1 FAA é o órgão regulamentador da aviação norte americana, cujos padrões são reconhecidos
internacionalmente.
2 O ensaio CBR, foi baseado nas estradas da Califórnia, onde vários testes comprovaram sua eficiência.
3 Software é uma sequência lógica de instruções interpretada por um computador, com o objetivo de executar
tarefas específicas.
4 Aeródromo é toda área destinada a pouso, decolagem e movimentação de aeronaves. Por sua vez, aeroporto
é um aeródromo dotado de instalações para facilitar embarque de pessoas e cargas.
16
aeronave sobre o pavimento. O Número de Classificação da Pista - PCN,
representa a capacidade da estrutura de suportar as cargas aplicadas. Assim, ao
conhecer a espessura do pavimento de um aeródromo e as aeronaves que o
trafegam, torna-se possível, baseado na experiência, determinar um pavimento
para aqueles tipos de aeronaves. (SANTOS, 2014)
Nesse sentido é importante que os pavimentos aeroportuários possuam uma
condição estrutural satisfatória, de modo que não apresentem problemas que
comprometam adversamente a segurança e o desempenho das aeronaves e
suportem o tráfego ao qual estão sendo submetidos.
O Método de cálculo de pavimento recomendado pela FAA, possibilita um
dimensionamento mais seguro e realístico. Com a aplicação correta do método,
utilizando o mix5 de aeronaves preponderantes da pista, bem como utilizando-se
de uma previsão do aumento do fluxo de cada aeronave, ou seja, da taxa de
crescimento anual, e com a realização do estudo geotécnico respectivo, se torna
possível uma maior segurança, economia e garantia de um dimensionamento
confiável durante uma vida útil de serviço de 20 anos. (SILVA, 2009)
Na aplicação do método computacional da FAA, os cálculos manuais são
praticamente inexistentes. Há uma gama de softwares gratuitos disponível para o
público, sendo eles, de variadas aplicações. A divulgação e utilização desses
softwares no Brasil é pequena, o que não condiz com os benefícios de tempo,
investimento e precisão que eles possibilitam.
Com a aplicação do método, busca-se apresentar os principais softwares
para dimensionamento de pavimentos flexíveis de aeroportos, bem como, o método
tradicional, também sugerido pela FAA. O estudo apresenta as principais
características dos aeroportos, aspectos de seu funcionamentos, órgãos
envolvidos, partes constituintes, organizações regulamentadoras, aeronaves,
5 Mix de Aeronave, é um conjunto de aeronaves de projeto para um determinado aeródromo, ou o grupo de
aeronaves atuantes em um determinado aeródromo.
17
aeródromos, histórico do transporte aéreo no Brasil e também, a metodologia
aplicada para o cálculo tradicional e o fluxograma da utilização dos softwares.
A espessura do pavimento, foi obtida conforme a determinação de
aeronaves de projeto (mix de aeronaves padrão) e com o CBR da sub-base,
baseando-se assim, no método da FAA de dimensionamento de pavimentos
flexíveis de aeroportos. As características e tipos de pavimentos foram abordados,
bem como, sua estrutura e configuração de camadas, de modo que, fosse descrito
de forma geral os elementos necessários para a compreensão da estrutura do
pavimento aeroportuário.
1.1 Estrutura do Trabalho
O trabalho encontra-se dividido em 7 capítulos, acrescido das referências
bibliográficas, conforme descrito a seguir:
Capítulo 1: INTRODUÇÃO
Esse capítulo apresenta um breve relato sobre o trabalho e o tema da
pesquisa, aborda sua importância, justificativa e traz uma breve descrição da
metodologia utilizada;
Capítulo 2: CONTEXTUALIZAÇÃO
De forma breve, o capítulo contextualiza o assunto abordado, referenciando
as questões norteadoras e os objetivos do trabalho;
Capítulo 3: REFERENCIAL TEÓRICO
Apresenta o levantamento de fontes que deram subsídios para o
desenvolvimento da presente monografia
18
A pesquisa ou revisão bibliográfica, constitui-se na leitura, análise e
interpretação de livros, periódicos, textos, normas, entre outros. O material é
selecionado e as leituras são acompanhadas de anotações e fichamentos, que
servem para fundamentação teórica do estudo.
Capítulo 4: METODOLOGIA PARA DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS
FLEXÍVEIS
No capítulo, são apresentados os métodos de cálculo, empírico,
mecanicista, e os principais softwares para o dimensionamento de pavimentos
aeroportuários, segundo aplicação do método da FAA.
Capítulo 5: APLICAÇÃO DO MÉTODO DA FAA
No capítulo, são apresentados os dados de projeto e do dimensionamento,
incluindo o fluxograma de cálculo manual e da aplicabilidade dos softwares.
Capítulo 6: RESULTADOS E ANÁLISE COMPARATIVA
Os dados do dimensionamento e dos procedimentos, oriundos do capítulo
5, são dispostos nesse capítulo. Assim, é apresentado uma análise comparativa
dos resultados.
Capítulo 7: CONSIDERAÇÕES FINAIS
O capítulo aborda as principais conclusões resultantes das análises feitas no
trabalho, sugerindo observações para trabalhos futuros.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
São descritas as referências bibliográficas utilizadas para a composição do
trabalho.
19
Capítulo 2: Contextualização
Mediante a disponibilidade de softwares gratuitos para o dimensionamento
de pavimentos aeroportuários, tais como: Flexible Pavement Design; LEADFAR
1.3; COMFAA 3.0; FAARFIELD 1.305; FAAR PAVEAIR disponíveis pela FAA, os
métodos manuais de cálculos ainda são utilizados no Brasil.
A utilização dos métodos tradicionais de dimensionamento, bem como os
empíricos, pode não ser vantajoso mediante os recursos de softwares atuais.
Acredita-se que ao utilizar o método mecanicamente, os aspectos econômicos,
sustentáveis e de segurança podem não ter a mesma precisão se comparados com
o uso dos softwares.
Acredita-se que a falta de pesquisas e investimentos na área de ampliação
aeroportuária, pode ser um dos fatores predominantes para o desinteresse na
utilização dos softwares. Também, o desconhecimento teórico do método, pode ser
outro fator que inviabiliza a substituição do cálculo mecanicista para o
informatizado. (SANTOS,2014)
Então, até que ponto se torna necessário ou vantajoso utilizar softwares para
a obtenção da espessura de pavimentos flexíveis de aeroportos? A utilização
desses softwares é de fato relevante? Os resultados do cálculo mecanicista ou
através de softwares são equivalentes? Essas são questões iniciais que norteiam
o trabalho.
20
2.1 Objetivos
2.1.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo apresentar o dimensionamento de um
pavimento flexível de aeroporto, através de cálculos manuais e comparar os
resultados com os obtidos através do dimensionamento utilizando-se os softwares
descritos e disponibilizados pela FAA.
2.1.2 Objetivos Específicos
Apresentar as vantagens de informatizar os cálculos para a obtenção da
espessura do pavimento flexível aeroportuário;
Identificar as dificuldades encontradas durante do procedimento de
dimensionamento baseado nos softwares;
Analisar os resultados obtidos pela aplicação de metodologias mecanicistas
e empíricas, e também através da utilizado de softwares;
Quantificar o tempo necessário de dimensionamento para cada método e
software apresentado;
Descrever de forma objetiva a metodologia de utilização dos softwares;
Analisar a aplicabilidade dessas metodologias.
Divulgar no meio acadêmico os softwares para dimensionamento de
pavimentos, disponibilizados gratuitamente pela FAA.
21
Capítulo 3: Fundamentação Teórica
3.1 Sistema Aeroportuário
3.1.1 Breve histórico do transporte aeroviário no Brasil
A locomoção de pessoas e o transporte de mercadorias são importantes no
desenvolvimento de qualquer região, para isso, dispõe-se de rodovias, ferrovias,
hidrovias, aerovias e toda forma de locomoção possível. É conhecido que o Brasil
não possui uma malha rodoviária em boas condições, nem a existência de ferrovias
que consigam suplantar a demanda de consumo e tampouco uma malha hidroviária
de grande potencial econômico. (MACHADO, 2012)
Quanto ao sistema aeroviário, tem-se que é um dos setores mais dinâmicos
da economia, apresentando, uma maior mobilidade, acesso a regiões remotas,
velocidade e eficiência no transportes e possibilidade de grandes volumes de
pessoas e mercadorias. Não deixando de lado a importância no turismo mundial.
(PEREIRA, 2013)
O transporte aéreo Brasileiro, se comparado à alguns lugares do mundo em
número de aeroportos, está longe de ser o ideal. Mas segundo o Instituto de
Aviação Civil (IAC, 2007), está crescendo e acompanhando a economia. Isso se
dá devido ao crescimento econômico, avanços tecnológicos, redução dos preços
das passagens e inserções de novas empresas e modalidades de oferta, junto ao
mercado nacional.
Historicamente, no contexto do trabalho, salienta-se o crescimento do
transporte aéreo a partir da última década, assim, de forma breve, pode-se dizer
que foi a partir da liberação do mercado, com a inserção da empresa GOL, no ano
de 2001, que a nova política de ofertas de voos iniciou a consolidação do
mercado.(MACHADO, 2012)
22
A evolução do setor entre 2000 e 2010 foi marcada pela mudança das
empresas líderes e pelo alto crescimento da demanda. Ao final do século XX, havia
quatro grandes empresas no mercado: Varig, Vasp, Transbrasil e TAM (GRAHAM,
2008). No ano de 2006, a Varig foi comprada pela GOL. Atualmente, a aviação civil
no Brasil está concentrada nas duas maiores empresas do mercado, TAM e GOL,
que juntas detêm aproximadamente 75% do total de assentos ofertados em voos
domésticos e quase a totalidade dos voos internacionais realizados pelas empresas
brasileiras (BITA, 2011).
Segundo a Airports Council International - ACI, os países emergentes
principalmente aqueles pertencentes ao bloco BRICS6, no qual o Brasil se
enquadra, têm presenciado um crescimento do setor aéreo e recebe atenção das
empresas internacionais pelo desempenho econômico e oportunidade de ganhos.
O Crescimento turístico também tem seu peso, a realização de eventos
internacionais como a Copa do Mundo e Olimpíadas alavancaram novamente o
setor.
Por fim, tem-se que o crescimento visto na América Latina se deve em parte
à participação do transporte aéreo brasileiro, uma vez que, quase metade do
movimento de passageiros na América Latina é representada pelo Brasil em 40,3%
(ACI, 2010)
3.1.2 Agencias regulamentadoras
Segundo ALVES (2012), o transporte aéreo no Brasil é gerenciado através
do Ministério da Defesa (Comando da Aeronáutica) que tem como finalidade apoiar,
controlar e desenvolver a aviação civil brasileira. Já a Agência Nacional da Aviação
Civil (ANAC) regulamenta o sistema. Juntamente com essas organizações, a
6 O grupo BRICS, é um grupo político de cooperação, formado pelo Brasil, Rússia, Índia, China e África do
Sul.
23
gestão aeroportuária foi atribuída à Empresa Brasileira de Infraestrutura
Aeroportuária (INFRAERO), vinculada à Secretaria de Aviação Civil.
Além dessas agencias regulamentadoras, no Brasil tem-se outras agencias
importantes, tais como: DAC – Departamento de Aviação Civil; IAC – Instituto de
Aviação Civil; FAB - Força Aérea Brasileira; COMAER – Comando da Aeronáutica
do Brasil, DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo
Mesmo com tantas agências regulamentadoras, o Brasil se orienta com base
nas associações mundiais responsáveis por caracterizar, regularizar e normatizar
as operações relevantes ao transporte aéreo. Tais como:
ICAO – International Civil Aviation Organization, com sede em Montreal e
filiada à ONU7, congrega mais de 150 países, com os quais se discutem,
determinam e/ou recomendam direitos e deveres de seus membros, padronizando
as operações do transporte aéreo internacional. Suas recomendações foram
agrupadas em 17 anexos técnicos, sendo o 14 o mais importante;
IATA – International Air Transport Association reúne companhias aéreas de
quase todo o mundo, definem tarifas e condições de serviço para os
transportadores, bem como, visa uma exploração segura, eficaz e econômica;
ACI – Airports Council International reúne as principais empresas
administradoras de aeroportos. A INFRAERO é a representante brasileira;
FAA – Federal Aviation Administration, órgão regulamentador norte
americano, cujos padrões são reconhecidos internacionalmente. Por sua vez,
dispõe regulamentos e circulares técnicas sobre aeronaves, tripulação, espaço e
tráfego aéreo, navegação, administração e aeroportos;
7 Organização das Nações Unidas – ONU: É uma organização internacional cujo objetivo declarado é facilitar
a cooperação em matéria de direito internacional, segurança internacional, desenvolvimento econômico,
progresso social, direitos humanos e a realização da paz mundial.
24
3.1.3 Infraestrutura aeroportuária no Brasil
Na última década, como mostra a história, o Brasil cresceu significativamente
quanto ao setor aeroviário, entretanto, não conseguiu acompanhar o crescimento
quanto a infraestrutura dos aeroportos.
O crescimento da demanda pelo transporte aéreo não corrobora
com a ampliação da infraestrutura aeroportuária. A situação dos
aeroportos brasileiros mostra-se preocupante, sendo considerado um
obstáculo para o desenvolvimento do setor aéreo. O complexo
aeroportuário, no que diz respeito à capacidade operacional e de
infraestrutura se apresenta ineficiente em comparação aos aeroportos
localizados além da fronteira nacional. (MACHADO, 2012, p.03)
Os principais aeroportos brasileiros são gerenciados pela INFRAERO, no
entanto, não há visto que a infraestrutura desses aeroportos passem por
ampliações para acompanhar a demanda. Assim, na tentativa de minimizar esses
efeitos advindos da falta de infraestrutura aeroportuária, alguns dos aeroportos
brasileiros atualmente estão sobre gestão privada. (PEREIRA, 2013)
Segundo a INFRAERO (2014), ela se torna responsável por administrar os
principais aeroportos do país. No total, são 63 aeroportos que movimentam
anualmente cerca de 179 milhões de passageiros, equivalendo a 2,9 milhões de
pousos e decolagens, ou seja, 97% do movimento do transporte aéreo brasileiro.
A falta de planejamento, adequação e infraestrutura da malha aeroviária
brasileira, fica caracterizada pela saturação dos principais aeroportos do país. O
que pode ser confirmado verificando o ranking de aeroportos da ACI (2010),
disponível no Quadro 1.
25
Quadro 1- Ranking de aeroportos segundo ACI
Posição País Cidade Aeroporto Passageiros
2010
1 Estados Unidos Atlanta Hartsfield-Jackson
Atlanta Intl (ATL)
89.331.622
2 China Pequim Beijing Intl (PEK) 73.948.113
3 Estados Unidos Chicago O'hare Intl (ORD) 66.774.738
4 Reino Unido Londres Heathrow (LHR) 65.884.143
5 Japão Tóquio Haneda Intl (HND) 64.211.074
6 Estados Unidos Los Angeles Los Angeles Intl (LAX) 59.070.127
7 França Paris Charles de Gaulle
(CDG)
58.167.062
8 Estados Unidos Dallas Dallas/fort Worth Intl
(DFW)
56.906.610
9 Alemanha Frankfurt Frankfurt-main (FRA) 53.009.221
10 Estados Unidos Denver Denver Intl (DEN) 52.209.377
11 China Hong Kong Hong Kong Intl (HKG) 50.348.960
12 Espanha Madri Barajas (MAD) 49.844.596
13 Emirados Árabes Dubai Dubai Intl (DXB) 47.180.628
14 Estados Unidos Nova
Iorque
John F Kennedy Intl
(JFK)
46.514.154
15 Holanda Amsterdã Amsterdam Schiphol
(AMS)
45.211.749
16 Indonésia Jacarta Soekarno-hatta Intl
(CGK)
44.355.998
17 Tailândia Bangkok Suvarnabhumi Intl
(BKK)
42.784.967
18 Cingapura Cingapura Changi (SIN) 42.038.777
19 China Guangzhou Guangzhou Baiyun Intl
(CAN)
40.975.673
20 China Xangai Pudong Intl (PVG) 40.578.621
47 Brasil São Paulo Guarulhos Intl (GRU) 27.432.346
162 Brasil Salvador Salvador Intl (SSA) 8.371.981
175 Brasil Rio de
Janeiro
Santos Dumont (SDU) 7.833.588
178 Brasil Belo
Horizonte
Confins Intl (CNF) 7.599.323
193 Brasil Porto
Alegre
Salgado Filho Intl
(POA)
6.766.987
196 Brasil Curitiba Afonso Pena Intl
(CWB)
6.429.113
199 Brasil Recife Guararapes Intl (REC) 6.364.877
220 Brasil Fortaleza Pinto Martins Intl
(FOR)
5.441.732
1287 Brasil Ponta Porã Ponta Porã Intl (PMG) 338
1296 Finlândia Utti Utti (UTI) 14 Fonte: ACI (2010)
26
Num contexto mundial, analisando-se o quadro 1, temos que em
infraestrutura os aeroportos brasileiros, encontram-se abaixo do patamar mundial.
O principal aeroporto se encontra apenas na 47ª posição mundial, com uma
capacidade de 61,9 milhões de passageiros/ano a menos que o primeiro
apresentado.
Como visto historicamente, o país apresenta uma crescente demanda de
malha aeroviária. Tornando-se necessário um plano estratégico do governo, que
possibilite um desenvolvimento aeroportuário condizente com a necessidade do
país.
3.1.4 Aeroportos e Aeródromos
Segundo a ANAC (2014) Aeroportos são os aeródromos públicos dotados
de instalações e facilidades para apoio de operações de aeronaves e de embarque
e desembarque de pessoas e cargas.
Os aeroportos, comparados com a demanda nacional, não são capazes de
suprir as necessidades logísticas e comerciais do país, torna-se então, necessário
enfatizar a importância dos aeroportos de médio porte e todos os aeródromos
nacionais, os quais fazem parte da malha aeroviária e são de extrema importância
devido a quantidade. (MACHADO, 2012)
De acordo com o Código Brasileiro de Aeronáutica (Lei nº 7.565, de 19 de
dezembro de 1986), aeródromo é toda área destinada a pouso, decolagem e
movimentação de aeronaves, podendo ser classificados em civis (quando
destinados ao uso de aeronaves civis) e militares (quando destinados ao uso de
aeronaves militares). Os aeródromos civis podem ser públicos ou privados. (IAC,
2007)
27
Os projetos de implantação de aeródromos precisam ser aprovados
pela DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo) e pela
DIRENG (Diretoria de Engenharia da Aeronáutica), bem como ser
homologado pela ANAC (Agencia Nacional da Aviação Civil), tendo, caso
privado, registro no COMAR (Comando Aéreo Regional). IMA 58-10 de
16/07/1990 apud Alves (2007)
O Brasil, no ano de 2008, segundo a ANAC, possuía 2.498 aeródromos,
sendo 1.759 privados e 739 públicos. Esse número comparado ao ano de 2014,
segundo a própria ANAC, mostra que não houve um aumento significativo dos
aeródromos no país
Apesar do baixo índice de progressividade dos aeródromos nos últimos
anos, um dado se torna importante para esse trabalho. Segundo os dados contidos
no site da ANAC (lista e descrições dos aeródromos) tem-se que dentre os
aeródromos atuais, aproximadamente 38% não são pavimentados, e dos 62%
pavimentados, apenas 1,7% possuem pavimento rígido. Assim, em quase sua
totalidade, os aeródromos do Brasil apresentam pavimento flexível.
3.1.5 Previsão do sistema aeroviário
Segundo dados da IATA (2011), a região da América Latina apresentou um
crescimento muito acima da média, cerca de 12,1%, considerando voos
internacionais e domésticos. Enquanto, o Oriente Médio apresenta o segundo maior
crescimento com 9,8%, seguido pela Europa (8,5%), Ásia/Pacífico (4,7%), África
(4,3%) e América do Norte (2,8%).
Tem-se que esse crescimento se prolongará, uma vez que, estudos da ACI
(2009) prevê que do ano de 2009 ao ano de 2029, um intervalo de 20 anos, a
quantidade de passageiros da América Latina, vai ter um crescimento de 171,80%
28
Segundo ACI (apud MACHADO, 2012, p.08), o crescimento visto na América
Latina se deve à participação do transporte aéreo brasileiro, que contribui com
cerca de 40,3% dos passageiros.
Com base na situação global da aviação, bem como na previsão
característica citada e levando-se em consideração o progresso da infraestrutura
aeroportuária dos últimos anos, pode-se dizer que, o Brasil possui uma demanda
expressiva e crescente por aeródromos e aeroportos.
Segundo a Folha de São Paulo (2015), em 2012 o governo anunciou um
plano de aviação regional cujo objetivo era a construção ou reforma de 270
aeroportos regionais no país, ao custo de R$ 7,2 bilhões. Entretanto, o plano ficou
engavetado e somente em janeiro de 2015 que o novo ministro da Aviação Civil,
Eliseu Padilha anunciou a possibilidade das primeiras licitações, segundo ele:
“Vamos fazer um esforço hercúleo para, neste ano, ter as primeiras licitações, vai
depender da agilidade de Estados e licenças ambientais”.
3.2 Aeronave de Projeto
Para Fortes (2007) o dimensionamento de pavimento, utiliza a aeronave que
precisar de maior espessura de pavimento, e não necessariamente a mais pesada
(peso máximo de decolagem x nº de partidas x tipo do trem de pouso). Cada tipo
de aeronave, que estiver na lista de decolagens anual, deverá ser avaliada.
Para Medina (1997) sendo o pavimento dimensionado para um conjunto de
aeronaves, se faz uma busca de qual aeronave exige a maior espessura de
pavimento, esta aeronave é chamada de aeronave de projeto
Quanto ao mix de aeronaves considerado para o dimensionamento, as
informações podem ser coletadas na base de dados HOTRAN disponível no site
da ANAC, considerando como base a tabela fornecida pela INFRAERO com
valores estimados de comprimento mínimo para acesso à saída rápida.
29
3.3 Pavimento
O Pavimento é uma estrutura constituída sobre o subleito, cujo objetivo é
agregar adjunto ao solo uma resistência suficiente para que seja suportado a
repetição das cargas das rodas, no caso, dos aviões. Assim, as solicitações são
distribuídas pelas camadas do pavimento e subleito à fim de sofrer a menor
deformação possível.
Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras
finitas, construída sobre a superfície final de terraplanagem, destinada,
técnica e economicamente, a resistir aos esforços oriundos do tráfego de
veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de
rolamento, com conforto, economia e segurança. (BERNUCCI et al. ,2006)
Um pavimento aeroportuário deverá possuir boa capacidade de suporte de
carga (estrutural), bem como, boa rugosidade, resistência à derrapagem e
regularidade em todos os sentidos. Segundo Cardoso (1990), a função de um
pavimento é, genericamente, a de suportar as cargas atuantes, mantendo um
determinado nível de qualidade de circulação, sem deterioração apreciável durante
o seu período de vida útil.
3.3.1 Tipos de Pavimento
O pavimento pode ser dividido em rígido, semirrígido ou flexível. O
Pavimento rígido, têm uma camada superior constituída por cimento, seguidas de
uma ou duas camadas de agregado estabilizado ou não com ligante hidráulico. O
pavimento semirrígido, apresenta uma ou duas camadas superiores constituídas
por misturas betuminosas seguidas de uma camada de base constituída por
agregado estabilizado com ligante hidráulico que por sua vez poderá assentar ou
30
não numa sub-base granular. Já o Flexível, apresenta as camadas superiores
formadas por misturas betuminosas, seguidas inferiormente por camadas de
material granular. (Cardoso, 1990).
Como visto, os pavimentos rígidos são pouco usados nos aeroportos
brasileiros. No Brasil, somente alguns aeroportos possuem pavimentos rígidos nas
suas pistas de pousos e de decolagens (INFRAERO, 2008). Para Santos (2014),
pavimento rígido não é recomendado para aeroportos de pequeno porte devido ao
custo inicial de implantação ser superior ao dos pavimentos flexíveis.
A utilização de pavimento rígido é recomendável nas áreas de
reabastecimento, manutenção e pátio de manobra dos aviões. Para Fonseca
(1990) são nessas áreas que ocorrem os serviços de reabastecimento e
manutenção de aeronaves e equipamentos diversos, sendo, portanto, indicado o
uso de pavimentos rígidos devido à maior resistência química do concreto-cimento
aos combustíveis, óleos e lubrificantes que, porventura, venham a ser derramados
sobre a superfície desses pavimentos.
Dessa forma, segundo a INFRAERO (2008), em quase toda a totalidade, as
pistas de pouso e decolagem dos aeroportos brasileiros são de pavimento flexível.
3.3.1.1 Pavimento Flexível
Como o pavimento flexível é o objetivo de estudo desse trabalho, ele
mereceu uma atenção maior. A designação de pavimentos flexíveis (Figura 1),
criada pelo Asphalt Institute em 1960, refere-se a um pavimento constituído por
uma ou mais camadas de misturas betuminosas que assentam diretamente sobre
camadas granulares. A suportar as camadas granulares está um maciço semi-
infinito designado por fundação. (Moreira, 2006).
31
Figura 1 - Estrutura de Pavimento Flexível
Os pavimentos flexíveis podem possuir misturas betuminosas fabricadas a
quente ou misturas betuminosas fabricadas a frio. As misturas betuminosas
fabricadas a frio são produzidas, espalhadas e compactadas sem aquecimento dos
materiais e são compostas por agregados aos quais se junta uma emulsão
betuminosa (ligante), podendo, ainda, adicionar-se água e aditivos. Os diversos
tipos de misturas a frio são: agregado britado de granulometria extensa tratado com
emulsão betuminosa; mistura betuminosa aberta a frio; micro aglomerado
betuminoso a frio; revestimento superficial betuminoso; e lama asfáltica.
De modo geral, pode-se dizer que o pavimento flexível é formado por
camadas que não trabalham à tração, essas camadas têm a função de distribuir a
carga de suporte e são formadas geralmente por materiais granulares, os materiais
de melhor qualidade ficam mais próximos da superfície. (Santana, 2007)
Em geral o pavimento flexível é constituído por quatro camadas:
Revestimento - Camada que recebe diretamente a ação; Base – Camada destinada
a resistir e distribuir os esforços advindos oriundos da base; Sub-base – Camada
corretiva do subleito ou complementar à base; Subleito – Terreno de fundação do
32
pavimento. Nota-se que pode haver ou não uma camada denominada reforço do
subleito. A figura 2 caracteriza essas camadas e a figura 3, mostra a mecânica
desse pavimento.
Figura 2 - Camadas do pavimento flexível
Figura 3 - Mecânica do Pavimento Flexível
33
3.3.1.2 Revestimento
O Revestimento tem como função recobrir os pavimentos flexíveis,
protegendo o pavimento, evitando desgastes devido ao tráfego e possibilitando
uma pista lisa e com boa drenagem.
Os Revestimentos de Melhor qualidade são formados por camada
betuminosa de pequena espessura (5 a 8cm). Os revestimentos em
cascalho apresentam custos de implantação e conservação inferiores ao
betuminoso e podem ser considerados de razoável qualidade, mas devido
ao atrito e emissão de pedregulhos exigem maiores esforços das
aeronaves. Superfícies gramadas são usadas em aeroportos onde não há
grandes necessidades de suporte. São recomendáveis para áreas de
amarração de aeronaves leves e extensões de pátios. Apresentam custo
de conservação superiores ao revestimento em cascalho, mas protegem
muito bem contra erosão. SANTOS (2014).
3.4 Estudo Geotécnico
Um projeto de pavimento rodoviário, segundo o Departamento Nacional de
Estradas e Rodagem DNER (2006) é composto por três etapas: Estudos
preliminares, anteprojeto e projeto executivo. De igual forma, pode-se aplicar para
um projeto de pavimento de uma pista aeroportuária, baseado nas recomendações
do método da FAA (Federal Aviation Administration).
Faz-se necessário realizar um estudo geotécnico do solo. Segundo Santana
(2007), essa é a parte do projeto que analisa o comportamento dos elementos do
solo. No que se refere à obra, os estudos geotécnicos para um projeto de
pavimentação compreendem, o reconhecimento do subleito e estudos de
ocorrências de materiais para pavimentação. Dentre vários os ensaios e
observações relevantes para o cálculo de pavimento, trata-se em especial do CBR.
Segundo Balbo (2007), o critério do CBR como método de projeto de
pavimentos flexíveis, nasceu com a necessidade de um critério simples e rápido de
34
avaliação da capacidade do solo durante a construção de aeroportos militares na
segunda guerra mundial. O ensaio fornece indicações da perda de resistência do
solo com a saturação, e mesmo sendo um indicador, a partir de então o ensaio do
CBR serve como base para o dimensionamento de pavimentos flexíveis.
O CBR, ou ISC (Índice de Suporte Califórnia) avalia a resistência dos solos,
onde é medida a resistência à penetração de uma amostra saturada e compactada.
O valor é dado em porcentagem, onde comparado, 100% representa a penetração
em uma amostra de brita padrão de referência.
Segundo o manual de pavimentação do Departamento Nacional de
Infraestrutura e Transportes - DNIT (2006), no aspecto rodoviário, o subleito que
vai comportar as camadas do pavimento deve apresentar uma expansão menor ou
igual a 2% e um CBR maior ou igual a 2%, no caso de ocorrência de materiais com
características inferiores às citadas acima, recomenda-se fazer a substituição de
pelo menos 1m de profundidade deste material por outro com CBR maior que 2%.
Quanto ao Módulo de Resiliência8 (MR), segundo o DNIT (2006), é a relação
entre a tensão vertical aplicada repetidamente e a deformação axial recuperável
que lhes corresponde após determinado número de aplicação de carga. Para
materiais como solos, areias e agregados utiliza-se a denominação de Módulo de
Resiliência, enquanto para concretos, solo-cimento, utiliza-se a denominação de
Módulo de Elasticidade. A FAA (2008), recomenda que na necessidade de
utilização do Modulo de Resiliência, ele pode ser obtido através do CBR, pela
relação: Modulo de Resiliência (MR) = 10,4 * CBR.
Quanto ao Coeficiente de Poisson, segundo o DNIT (2006), é a razão da
deformação lateral ou radial pela deformação vertical ou axial recuperável e é
considerado constante, variando de 0 no corpo rígido à 0,5 na deformação sem
variação de volume.
8 O Módulo de Resiliência é determinado em ensaios de carga repetida, do tipo: Ensaio de tração uniaxial,
Ensaio de compressão uniaxial; Ensaio de compressão triaxial, entre outros. Se tratando de pavimento, ele
avalia a estrutura das camadas e do subleito dos pavimentos flexíveis.
35
Para Medina (1997) o dimensionamento de pavimentos de aeroportos é
semelhante ao rodoviário, diferindo apenas, quanto às cargas atuantes e quanto ao
método de dimensionamento. O método de dimensionamento utilizado no Brasil é
o recomendado pela FAA (Federal Aviation Administration) conforme circular
AC150/5320 de 1978, que recebe atualizações periódicas, devido à mudança
constante de aeronaves.
Como observação final, deve-se sempre analisar as condições do lençol
d’água, se existir, sendo que o mesmo deve-se encontrar rebaixado no mínimo
1,50m do greide regularizado e a drenagem superficial deve ser suficiente
(Santana, 2007).
3.5 O Método
3.5.1 Criação e Desenvolvimento do Método
No ano de 1981, a Organização da Aviação Civil Internacional – ICAO
recomendou a aplicação de um método simples em que se define o peso limite das
aeronaves que podem operar sobre determinado pavimento. Esse método ficou
conhecido como método ACN/PCN o qual compara o Número de Classificação de
cada Aeronave (Aircraft Classification Number – ACN) com o Número de
Classificação do Pavimento (Pavement Classification Number – PCN).
Com esse método, era possível indicar se um pavimento aeroportuário com
um determinado PCN podia suportar ou não uma determinada aeronave com um
valor ACN, onde, a aeronave deveria ter um valor ACN igual ou inferior ao PCN da
pista. Com isso, iniciou-se a padronização das informações e das publicações
aeronáuticas no mundo bem como os cálculos empíricos de pavimentos.
Esse método é utilizado até hoje, entretanto com o desenvolvimento
tecnológico, nos últimos anos, uma ferramenta importante foi desenvolvida pela
36
Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos (Federal Aviation
Administration – FAA) com o intuito de facilitar a obtenção dos valores de ACN.
Essa ferramenta trata-se do programa computacional denominado COMFAA que
permite calcular os valores de ACN baseado no Método ACN/PCN (Oliveira, 2009).
Segundo a ANAC (2008), o procedimento experimental é de fácil utilização
e aplicação, entretanto, atualmente o PCN é obtido a partir da obtenção da carga
bruta admissível suportada pelo pavimento, considerando a frequência de
operações e os níveis de tensão admissíveis. O PCN baseia-se também no tipo de
pavimento, na resistência do subleito, pressão máxima admissível dos pneus e no
método de avaliação do pavimento, ora técnico ou experimental.
A partir de 1995, a FAA divulga com mais propriedade, circulares com
normatizações referentes ao sistema aeroportuário, abrangendo vários aspectos.
As mais relevantes para o estudo são:
Airport Pavement Design and Evaluation (Projeto e avaliação do pavimento
do aeroporto). Advisory Circular N.º 150/5320-6D. Publicada em 1995;
Measurement, Construction, and Maintenance of Skid-Resistant Airport
Pavement Surfaces (Medida, construção, e manutenção de superfícies
Resistentes do pavimento do aeroporto). Adivisory Circular N. º150/5320-
12C Change 1. Publicada em 2004;
Standard Naming Convention for Aircraft Landing Gear Configurations.
(Convenção de nomenclaturas para configurações da pista de aterrissagem
de aviões) ORDER 5300.7. Publicada em 2005;
Airport Pavement Management Program. (Programa de Gestão do
Pavimento de Aeroporto) Advisory Circular N.º 150/5380-7A. Publicada em
2006;
Airport Pavement Design and Evaluation.( Projeto e Avaliação do pavimento
de Aeroporto) Advisory Circular N.º 150/5320-6E. Publicada em 2008
37
3.5.2 O Método da FAA
Para se compreender o método da FAA para o cálculo de pavimento flexível,
tornou-se necessário apresentar um histórico do método, um histórico sobre a
demanda de voos, a conceituação sobre o tipo de pavimento e por fim, a descrição
sucinta do estudo geotécnico. Uma vez compreendido esses tópicos, torna-se
possível compreender o método da FAA.
Atualmente, a metodologia de dimensionamento de pavimentos
aeroportuários proposta pela FAA pode ser encontrada na Airport Pavement Design
and Evaluation. Advisory Circular N.º 150/5320-6E, uma circular para consulta
pública publicada no ano de 2008. Nela verifica-se que, a FAA elaborou ábacos de
dimensionamento de pavimentos asfálticos, utilizando o valor do CBR do subleito
como entrada, a carga máxima da aeronave e o número máximo de decolagens
anuais, considerando uma vida de projeto de 20 anos (MEDINA, 1997).
Segundo o site da FAA, a organização desenvolve métodos de engenharia,
design e Padrões de Construção de Aeroportos Civis, heliportos, e bases de
hidroavião. Isto é, inclui normatizações para uma pista de pavimento aeroportuário,
que vão além do projeto e execução do pavimento. Segundo a FAA, as
normatizações abrangem desde a iluminação do aeroporto, marcação e sinalização
da pista e outros recursos visuais até à segurança durante a
construção, levantamento de dados, instalações de radar de aves até a instalação
do sistemas de detecção de Objetos Estranhos quando necessário.
3.6 Softwares
O método de cálculo de pavimento fornecido pela FAA, vem sofrendo
alterações no decorrer dos anos, os cálculos antes realizados de forma manual
através de ábacos e diagramas e baseados muitas vezes em situações empíricas,
38
atualmente podem ser realizados, mais precisamente, através de softwares
computacionais.
Segundo o site da FAA (2014), os Softwares destinados a Aeroportos
servem como apoio ao projeto de pavimento, bem como reduzir tempo e custos de
projeto. Além disso, os softwares, manuais e documentos estão disponível ao
público gratuitamente. Dentre os diversos softwares disponíveis no site, alguns são
de extrema relevância para o dimensionamento de pavimentos flexíveis de
aeroportos. São eles:
FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN, (2002). É um software projetado em Excel
que tem por finalidade calcular espessuras de revestimento de pavimento
flexível de acordo com a C.A. 150/5320-6D, já citada. O Software foi
elaborado para realizar o cálculo em apenas dez etapas, onde o usuário inseri
parâmetros de entrada em cada uma das etapas até completar a rotina, tendo
assim, o cálculo da espessura realizado;
LEADFAR 1.3, Computer Program for Airport Pavement Design, (2004). Sua
primeira versão foi lançada em 2004, é um software baseado no software
Flexible Pavemente Projeto (citado anteriormente), cujo objetivo é o mesmo,
ou seja, o cálculo da espessura de pavimento. Segundo a FAA, esse software
está de acordo com a C.A. 150/5320-6D, o qual não é atual, mesmo assim,
a FAA continua disponibilizando o LEDFAA 1.3 para referência nos cálculos;
COMFAA 3.0, (2006). A versão 1.0 do software foi lançada anteriormente,
baseado na AC 150/5335-5B que trata do método de padronização do PCN
do pavimento. O software basicamente, serve para calcular o PCN
necessário do pavimento flexível ou rígido. Para isso, basta inserir o mix de
aeronaves, força a qual o pavimento está sendo submetido e a espessura do
pavimento desejado;
39
FAARFIELD 1.305, (2008). Federal Aviation Administration Rigid and Flexible
Iterative Elastic Layered Design. O Software, substitui o LeadFar 1.3, uma
vez que acompanha a AC 150/5320-6E que substitui a AC 150/5320-6D. O
software é mais preciso e completo que os demais pois incorpora aos
cálculos o modelo de elementos finitos 3D, os quais, são cálculos
computacionalmente intensivos difíceis de serem realizados manualmente. O
objetivo do software é o mesmo, ou seja, definir a espessura do pavimento
aeroportuário, com base nos dados inseridos. Esse é o software mais atual
para dimensionamento disponível pela FAA.
FAAR PAVEAIR, (2012). Talvez o mais interessante dentre todos os
softwares disponíveis pela FAA, este por sua vez, é um sistema de gestão de
pavimento baseado na Web, que fornece aos usuários informações históricas
e atuais sobre o aeroporto, tanto na construção do pavimento, manutenção
como na gestão. Além de tudo, ele simula ao usuário a possibilidade de
planejar a degradação da superfície do pavimento, devido a vários efeitos
externos. Além disso, ele funciona adjunto ao programa COMFAA. Software
online, disponível em http://faapaveair.faa.gov.
40
Capítulo 4: Metodologia para Dimensionamento de Pavimentos Flexíveis
Dimensionar um pavimento significa determinar a sua espessura total, bem
como as espessuras de cada uma de suas camadas e especificar de quais
materiais devem ser constituídas. A espessura do pavimento é determinada a partir
das características de resistência do solo expressadas pelo CBR e pelas
solicitações das aeronaves de projeto.
4.1 Aeronaves de Projeto
De acordo com o tipo de aeroporto é que se determina os grupos de
aeronaves que nele irão operar. A aeronave de maior solicitação dentro do grupo é
adotada como equipamento crítico de planejamento. (SANTOS, 2014)
Em aeroportos de pequeno porte, as aeronaves que operam vão desde
pequenas aeronaves até jatos de porte médio, como exemplo tem-se o Quadro 2,
que mostra um mix de aeronaves e seu respectivo grupo.
Quadro 2 - Exemplo de modelos de aeronaves
GRUPO AERONAVES EXEMPLO (MODELO)
1 Aviação Geral, táxis aéreos e pequenas aeronaves EMB-110 Bandeirante
2 Aeronaves para transporte regional EMB-120 Brasília
3 Aeronaves para rotas de média densidade FOKKER F-27
4 Jatos de médio porte B-737, B-727-100,
5 Aeronaves militares (passageiros ou carga e tropas) Bandeirante (C-95),
Douglas DC-3 (C-47);
6 Aeronaves para uso tipicamente militar (transporte de
tropas e armamentos)
Buffalo C-115, Hércules
C-130.
Os grupos citados podem ser inseridos na categoria de aeronaves de transporte em geral, que
abrange equipamentos com peso máximo de decolagem(PMD) de até 79.000 kg (175.000 lb).
FONTE: SANTOS (2014)
41
4.1.1 Características das aeronaves
A definição de uma aeronave de projeto, para o dimensionamento do
pavimento flexível, depende das características da aeronave. Tais como: Tipo de
trem de pouso (conforme figura 4), previsão das decolagens anuais e até o peso
máximo de decolagem.
Figura 4 - Tipos de Trem de Pouso de Aeronaves
No dimensionamento, deve-se considerar o carregamento por roda da
aeronave, onde cada roda apresenta uma porcentagem de peso, caracterizado pelo
seu tipo e localização. A figura 5 mostra essa relação.
Figura 5 - Peso bruto da Aeronave, por Trem de Pouso
42
4.2 Dimensionamento (método tradicional)
O método da Federal Aviation Administration, AC/150/5320 - 6E, considera
três critérios principais para o dimensionamento de pavimentos flexíveis
aeroportuários:
Critério 1: Aplicável ao caso de aeronaves leves, com Peso Máximo de
Decolagem - PMD inferior a 30.000 libras.
Nesse caso, a espessura do revestimento é fixada em 5 cm e os dados
necessários para o dimensionamento são: PDM da Aeronave crítica, CBR do
subleito, base e da sub-base.
Procedimento: Com a utilização do ábaco do anexo 1, determina-se a
espessura total do pavimento flexível, tendo inicialmente como dados o CBR do
subleito e o PMD da aeronave. Feito isso, com expressões simples, se dimensiona
as camadas isoladamente.
Critério 2: Aplicável ao caso de aeronaves de transporte aéreo em geral, com
PMD superior a 30.000 libras e configuração de trem de pouso principal com
rodas simples ou duplas (single-wheel ou double wheel)
Nesse caso, a espessura do revestimento é fixada em 8cm e os dados
necessários para o dimensionamento são: PDM da aeronave crítica, número
estimado de decolagens/ano da referida aeronave, configuração do trem de pouso
principal e CBR do subleito, base e sub-base
Procedimento: Com base nos ábacos do anexo 1 e do anexo 2, determina-
se a espessura total do pavimento, para isso, basta localizar na abcissa superior
do gráfico o valor do CBR do subleito, baixando então uma vertical até a curva
correspondente ao PMD da aeronave. A partir daí, traçar uma reta horizontal até a
linha correspondente ao número de decolagens anuais da aeronave padrão, e em
43
seguida, baixa-se uma vertical até a abcissa inferior para se obter a espessura total
do pavimento flexível. Tendo a espessura total, determinasse a espessura da sub-
base a partir do CBR da sub-base e do PMD da aeronave crítica e em seguida
determina-se a espessura da base.
Critério 3: Aeronaves militares com PMD superior a 30.000 libras, com
configuração de trem de pouso diversa.
Nesse caso, a metodologia de dimensionamento do pavimento de aeronaves
militares, com trem de pouso de configurações específicas é complexa e é
apresentada em literatura especializada (Santos, 2014).
Esse critério, não é objetivo do respectivo estudo, pois necessita de
interpolações lineares complexas para o CBR e para o número de movimentos de
cada aeronave, os quais, os cálculos realizados à mão inviabilizam o estudo.
Entretanto, segue ábacos no anexo 3, 4 e 5 referentes a trem de pouso de
configurações especificas.
Nota-se que a camada do revestimento, no caso de pavimentos flexíveis,
não depende da espessura total do pavimento, ele se encontra em função do
número de movimentos, PMD e características construtivas. Para fim de cálculo,
considera-se inicialmente que o CBR da base seja superior a 80%
Associa-se também, ao pavimento da pista, um número característico de sua
capacidade de suporte (PCN da pista). De igual modo, associa-se à aeronave um
número que indica a sua solicitação sobre o pavimento (ACN da aeronave). Assim,
o quociente ACN / PCN, já tratado anteriormente, passa a ser o parâmetro principal
que define o número de operações permitidas da aeronave sobre a pista.
44
4.3 Dimensionamento (utilização dos softwares)
Os softwares livres, disponibilizados pela FAA, baseiam-se no método
tradicional de cálculo, entretanto, possibilitam uma maior complexibilidade
matemática de dados, cálculo e de interpolações. Esses softwares destinados a
aeroportos servem como apoio ao projeto de pavimento.
Para o dimensionamento com softwares, não se faz necessário tantas
considerações de cálculo, como por exemplo, restringir o mix de aeronaves à
apenas uma aeronave crítica, ou basear-se em metodologias empíricas. O
dimensionamento com base nos softwares, se baseia apenas na entrada dos dados
(modelo de cálculo).
Algumas observações quanto aos softwares a serem utilizados:
FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN, (2002). Realiza o cálculo em apenas dez
etapas, onde se insere parâmetros de entrada em cada uma das etapas até
completar a rotina, não sendo permitido pular nenhuma etapa de cálculo;
LEADFAR 1.3. Insere-se os valores de cálculo como no software descrito
anteriormente, entretanto, pode-se relacionar outras planilhas de dados. Por
ser uma versão inicial do FAARFIELD não será utilizado no trabalho;
COMFAA 3.0, (2006). Serve para calcular o PCN necessário do pavimento
flexível ou rígido. Para isso, basta inserir o mix de aeronaves, força a qual o
pavimento está sendo submetido, pressão dos pneus e a espessura do
pavimento desejado. Por ter outras finalidades, não será utilizado no trabalho;
FAARFIELD 1.305, (2008). O software é mais preciso e completo que os
demais pois incorpora aos cálculos o modelo de elementos finitos 3D.
45
FAAR PAVEAIR, (2012). Sua aplicação para o trabalho não se torna
relevante ao objetivo proposto, mesmo sendo o mais interessante dentre
todos os softwares disponíveis pela FAA, pois, se trada de um sistema de
gestão de pavimento online, que funciona adjunto ao programa COMFAA
disponível em http://faapaveair.faa.gov.
46
Capítulo 5: Aplicação Do Método Da FAA
O dimensionamento de pavimento de aeroporto é um processo meticuloso,
onde é necessário conhecer as propriedades do solo e seus componentes
estruturais através de ensaios de laboratório, bem como, a realização de estudos
de tráfico condizente com o tipo de aeronave de operação e a previsão de demanda
anual, e quando possível, a taxa de crescimento da demanda do aeroporto.
(QUIÑONES,2012).
Não basta conhecer apenas a aeronave de projeto e as solicitações de
tráfego que atuarão no pavimento. Para um bom dimensionamento, torna-se
necessário conhecer dados da fundação, como o tipo de solo do subleito e sua
capacidade de suporte e resistência, o que é expresso basicamente em termos do
CBR caracterizado através dos ensaios laboratoriais.
Entretanto, devido à dificuldade de acesso à dados de ensaios e a falta de
condições para realizá-los, adotou-se algumas considerações iniciais de projeto.
Essas considerações baseiam-se nas normas de dimensionamento da FAA, não
afetando o objetivo do trabalho.
5.1 Considerações Iniciais de Projeto
Para o dimensionamento pelo método da FAA, utiliza-se os ábacos em
anexo, cujos parâmetros de entrada são o CBR do subleito, o Peso Máximo da
Aeronave e o Número de Decolagens Anuais, considerando o projeto para 20 anos.
Segundo Medina (1997), o material da base deve ter CBR>80%, a sub-base
deve ter CBR>20% e o subleito CBR>2% para evitar reforço do subleito.
Inicialmente, devido à falta de estudos geotécnicos, adota-se os valores mínimos
no dimensionamento, exceto o subleito que será adotado com CBR=10%9
9 Em pavimentos flexíveis, o CBR do subleito no intervalo: 8<CBR<13, indica que a Categoria de Resistência
do Subleito é Média, o que geralmente, para aeroportos de médio porte, não necessita de reforço do subleito.
Ver Anexo 6 [Quadro 3.5B do Anex14 (ICAO, 1999)]
47
Os esforços transmitidos pela aeronave, conforme descrito no capítulo
anterior, são divididos em: 95% do peso bruto transmitido pelo trem de pouso
principal, e os 5% restantes pelo trem de pouso dianteiro (FAA, 2008).
5.1.1 Estabilização de Camadas do Pavimento
Estabilizar uma camada, é misturar ao solo padrão, outros tipos de solo,
materiais pétreos ou produtos de britagem, afim de oferecer benefícios estruturais
para o pavimento em questão. Segundo a FAA (2008), o benefício desse material
é expresso pelo Fator Equivalente (FE), e sua espessura estabilizada é
determinada ao dividir a espessura da camada padrão, pelo fator de equivalência
do material estabilizador.
No dimensionamento, caso necessário estabilização de camadas de base e
sub-base, para fins de cálculo, adotar os seguintes materiais e valores:
Para Base, com CBR>80%: Estabilizar com P-304 Base Tratada com
Cimento, adotando FE=1,4 no intervalo especificado (1,2< FE <1,6).
Para Sub-Base, com CBR>20%: A FAA (2008) recomenda Estabilizar com
P-208 Agregado Granular correspondente ao cascalho laterítico, adotando
FE=1,2 no intervalo especificado (1,0< FE <1,5).
5.1.2 Mix de Aeronaves
Para a definição do Mix de Aeronaves, dentro do critério 2 do método
tradicional, item 4.2, toma-se como base um aeroporto de médio porte, cujo o PMD
possa ser superior a 30.000 libras (lb10) e o trem de pouso principal seja composto
por rodas simples ou duplas.
10 1 lb = 0,454kg
48
O Aeroporto de Goiânia poderia ser o aeroporto utilizado como exemplo,
uma vez que, a pista de pouso possui atualmente 2500mx45m, homologada pela
portaria Anac 1566/2009, podendo operar aeronaves de médio porte tipo B-737,
AirBus 320, B 707 e eventualmente B-767, além dos aviões e jatos de pequeno
porte (INFRAERO, 2014)
Entretanto, como não foi possível adquirir os dados (junto a Infraero)
referentes ao movimento anual de decolagens do aeroporto de Goiânia, utilizou-se
dados disponibilizados pela Infraero de outros aeroportos.
Dessa forma, dentro da gama de aeronaves disponíveis, adota-se as que
atendem ao critério 2 do método tradicional, buscando assim, abranger dados
próximos aos realísticos de um aeroporto de médio porte. O Mix de Aeronaves
encontra-se no Quadro 3.
Quadro 3 - Modelo de Mix de Aeronaves
AERONAVE
PESO MÁXIMO DE
DECOLAGEM
TIPO DE TREM DE POUSO
NÚMERO ANUAL DE
DECOLAGEM
PA 37 - SKYLINE 4.750(lb)11 Roda simples 3.230
EBM -120- BRASÍLIA 26.433 (lb)12 Roda dupla 4.728
EMB-135- EMBRAER 135 41.888(lb) Roda dupla 2.364
F100 - FOKKER 100 101.000(lb) Roda dupla 2.242
A319 - AIRBUS 319 141.978(lb) Roda dupla 3.940
A320 - AIRBUS 320 150.796(lb) Roda dupla 12.205
B733 - BOEING 737-300 140.00(lb) Roda dupla 3.030
B737 - BOEING 737-700 155.000(lb) Roda dupla 9.937
B738 - BOEING 737-800 174.700(lb) Roda dupla 10.012
B763 - BOEING 767-300 361.000(lb) Duplo Tandem 1.200
FONTE: ADAPTADO DA INFRAERO (2011)
11 Devido a limitação do Ábaco, adota-se PMD mínimo de 30.000lb;
12 Devido a limitação do Ábaco, adota-se PMD mínimo de 50.000lb;
49
5.2 Dimensionamento (Cálculo pelo método tradicional)
5.2.1 Determinação da Aeronave de projeto
Para se determinar a aeronave de projeto, pelo método tradicional da FAA,
utiliza-se os ábacos do anexo 1, 2 e 3 e os dados de entrada: CBR do subleito,
PMD - Peso Máximo de Decolagem e NAD - Número Anual de Decolagem. Faz-se
o cálculo da espessura necessária de pavimento para cada aeronave descrita. O
Quadro 4, traz os respectivos valores.
Quadro 4 - Espessura Total do Pavimento por Aeronave
AERONAVE ESPESSURA TOTAL DO PAVIMENTO - OBTIDO ATRAVÉS DOS ÁBACOS
PA 37 - SKYLINE 10,2 in13 = 25,9cm
EBM -120- BRASÍLIA 12,0 in = 30,5cm
EMB-135- EMBRAER 135 11,5 in = 29,2cm
F100 - FOKKER 100 18,3 in = 46,5cm
A319 - AIRBUS 319 21,5 in = 54,6cm
A320 - AIRBUS 320 24 in = 61cm
B733 - BOEING 737-300 21 in = 53,3cm
B737 - BOEING 737-700 24 in = 61,0cm
B738 - BOEING 737-800 26,5 in = 67,3cm
B763 - BOEING 767-300 26,2 in = 66,5cm
13 1 in = 2,54cm
50
Com as dimensões da espessura mínima necessária para cada aeronave, é
possível obter a aeronave de projeto, no caso, a que necessita de maior espessura.
A aeronave de projeto14 passa a ser definida como a B738 - BOING 737-800.
Figura 6 - Dimensões da Aeronave de projeto. (Disponível em:
http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano/ult95u126483.shtml)
5.2.2 Número de Decolagens Equivalentes
Todo o Mix de Aeronave deve ser convertido em função da Aeronave de
Projeto (B738 - BOING 737-800). Segundo a FAA(2008), deve-se converter tanto
a equivalência do trem de pouso, quanto o número de decolagens anuais.
Como tem-se no Mix de aeronaves, trem de pouso simples, duplo e duplo
tandem, a conversão desses trem de pouso para o trem de pouso de Roda Dupla,
da Aeronave de Projeto, segundo a FAA(2008), dá-se pelos fatores multiplicativos:
De Roda Simples para Roda Dupla = Multiplica as Decolagens por 0,8;
14 Observar que a aeronave de projeto, não é a aeronave crítica, ou seja, a que possui maior PMD. Entretanto,
ao dimensionar com base na aeronave de projeto, o dimensionamento também abrange a aeronave crítica.
51
De Roda Dupla para Roda Dupla = Multiplica as Decolagens por 1,0;
De Duplo Tandem para Roda Dupla = Multiplica as Decolagens por 1,7.
Para a conversão do número equivalente de decolagens da aeronave de
projeto, segundo a FAA(2008), dá-se pela equação:
𝑙𝑜𝑔𝑅1 = 𝑙𝑜𝑔𝑅2 × (𝑊2
𝑊1)1/2
Onde, R1 = Número equivalente de decolagens anuais da aeronave de projeto; R2 = Número de decolagens anuais em termos da aeronave de projeto; W1 = Carregamento por roda da aeronave de projeto; W2 = Carregamento por roda da aeronave em questão.
O quadro 5 mostra o número de decolagens anuais, equivalentes para o mix
de aeronaves e o quadro 6 mostra as decolagens anuais com base na aeronave de
projeto.
Quadro 5 - Número de decolagem equivalente para o Mix de Aeronaves
AERONAVE TIPO DE TREM
DE POUSO FATOR
NÚMERO ANUAL DE
DECOLAGEM
DECOLAGENS ANUAIS (R2)
PA 37 - SKYLINE Roda simples 0,8 3.230 2584
EBM -120- BRASÍLIA Roda dupla 1,0 4.728 4.728
EMB-135- EMBRAER 135 Roda dupla 1,0 2.364 2.364
F100 - FOKKER 100 Roda dupla 1,0 2.242 2.242
A319 - AIRBUS 319 Roda dupla 1,0 3.940 3.940
A320 - AIRBUS 320 Roda dupla 1,0 12.205 12.205
B733 - BOEING 737-300 Roda dupla 1,0 3.030 3.030
B737 - BOEING 737-700 Roda dupla 1,0 9.937 9.937
B738 - BOEING 737-800 Roda dupla 1,0 10.012 10.012
B763 - BOEING 767-300 Duplo Tandem 1,7 1.200 2040
52
Quadro 6 - Decolagens Anuais baseada na Aeronave de Projeto
AERONAVE PESO MÁXIMO
DE DECOLAGEM CARREGAMENTO POR RODA (W2)
DECOLAGEM ANUAL DA AERONAVE DE
PROJETO (R1)
PA 37 - SKYLINE 4.750(lb) 2.375(lb) 6,2
EBM -120- BRASÍLIA 26.433 (lb) 6.608(lb) 26,9
EMB-135- EMBRAER 135 41.888(lb) 10.472(lb) 44,9
F100 - FOKKER 100 101.000(lb) 25.259(lb) 353,3
A319 - AIRBUS 319 141.978(lb) 35.495(lb) 1.743,2
A320 - AIRBUS 320 150.796(lb) 37.699(lb) 6.261,5
B733 - BOEING 737-300 140.00(lb) 35.000(lb) 1.307,9
B737 - BOEING 737-700 155.000(lb) 38.750(lb) 5.822,9
B738 - BOEING 737-800 174.700(lb) 43.675(lb) = W1 10.012,0
B763 - BOEING 767-300 361.000(lb) 45.125(lb) 2.312,7
TOTAL 27.891,5
Segundo a FAA (2008), caso o número de decolagens de projeto ultrapasse
à 25 mil decolagens/ano, é recomendável utilizar os fatores de conversão para
tráfegos superiores ao indicado, esses fatores são:
Para 50mil decolagens/ano = fator de equivalência de 104%;
Para 100mil decolagens/ano = fator de equivalência de 108%;
Para 150mil decolagens/ano = fator de equivalência de 110%;
Para 200mil decolagens/ano = fator de equivalência de 112%.
Como o número de 27.891,5 decolagens encontra-se próximo dos 25.000
recomendado, ao realizar a interpolação, obtém-se um fator de equivalência de
100,46%, o que representa o número de 28.020 decolagens/ano.
53
5.2.3 Espessuras do Pavimento
Espessura Total (Et):
Para a aeronave de projeto (B738 - BOING 737-800), disposta de roda dupla,
com PMD=174.700lb e considerando 28mil decolagens/ano, através do ábaco do
anexo 2, tem-se que a espessura total necessária do pavimento é de 72,39cm,
conforme pode ser visto na figura 6, acrescido de 1 pol. no revestimento,
recomendado pela FAA (2008) em situações que ultrapassem 25mil
decolagens/ano. Assim, a espessura total do pavimento é de 72,39 + 2,54cm, ou
seja, Et= 74,93cm.
Figura 7- Dimensionamento da espessura total do pavimento
54
Espessura da Base + Revestimento (Eb + Er):
Com o CBR da sub-base (CBR=20%), o PMD da Aeronave de Projeto,
(PMD= 174.700lb) e o Número de Decolagens Ano (NDA=28mil), encontra-se a
espessura da Base + Revestimento, ao entrar com os dados novamente no ábaco.
Assim, (Eb+ Er) = 44,45cm
Espessura da Sub-Base (Esb):
Para o dimensionamento da espessura da sub-base, tem-se:
Esb = Et - (Eb+Er)
Esb = 74,93 - 44,45
Esb = 30,48cm
Espessura do Revestimento (Er):
Para o revestimento, fixa-se a espessura de 8cm (critério 2) adicionado
2,54cm recomendado pela FAA nos casos de fluxo superior a 25mil
decolagens/ano. Assim, Er = 10,54cm.
Espessura da Base (Eb):
Eb = Et - Esb - Er
Eb = 74,93 -30,48 - 10,54
Eb = 33,91cm
55
5.3 Dimensionamento (Software FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN)
Para o Dimensionamento através dos softwares, utiliza-se as mesmas
considerações iniciais de projeto adotadas para o dimensionamento pelo método
tradicional.
Figura 8 - Tela inicial do Programa Flexible Pavement Design
Para dimensionar o pavimento utilizando esse software, faz-se necessário
seguir 10 etapas, as quais, segue o fluxograma de execução:
Etapa 1: Ao clicar em Step 1, abre uma janela para inserção de dados iniciais
do projeto, conforme a figura 9.
56
Figura 9 - Tela referente à Etapa 1 (Flexible Pavement Design)
Etapa 2: Inserir o valor do CBR do Subleito (no caso CBR=10%) e
posteriormente, indica os parâmetros referentes à geada, como em nossa
região não há, seleciona a primeira opção, conforme a figura 10.
Figura 10 - Tela referente à Etapa 2 (Flexible Pavement Design)
57
Etapa 3: Inserir o número de Sub-bases que se deseja e o valor do CBR do
material (no caso CBR=20%), conforme figura 11.
Figura 11 - Tela referente à Etapa 3 (Flexible Pavement Design)
Etapa 4: Seleciona o tipo de agregado da base. A FAA recomenda utilizar a
Base granular de agregado britado, item P-209. Segundo nota descrita na
tela da etapa 4 (figura 12), pode utilizar outro material granular para a
camada de base, como o P-20815 ou P-21116.
Figura 12 - Tela referente à Etapa 4 (Flexible Pavement Design)
15 O Material P-208 só é permitido se o Peso Bruto da Aeronave for inferior ou igual à 60.000 lb (o que não é
o nosso caso), além disso, torna-se necessário aumentar a espessura do revestimento em 1 pol.
16 O Material P-211, é constituído de pedra calcária fossilifica de qualidade uniforme. O material quando
molhado e rolado, facilmente forma uma base densa.
58
Etapa 5: Inserir o valor da profundidade de geada, entretanto, por não ser o
caso, atribui-se valores iguais a zero, conforme figura 13.
Figura 13 - Tela referente à Etapa 5 (Flexible Pavement Design)
Etapa 6, 7 e 8: Essas etapas estão agrupadas, mas servem para introdução
do Mix de Aeronaves, conforme a figura 14. Basta inserir os valores do mix
de aeronave (em libras e polegadas) na colunas em vermelho. Ao clicar em
Step 7, o programa calcula os valores da coluna em azul (Espessura do
pavimento de cada aeronave).
Figura 14 - Tela referente à Etapa 6, 7 e 8 (Flexible Pavement Design)
59
Devido ao Mix de Aeronaves selecionado, torna-se necessário estabilizar as
camadas. Ao clicar em Step 8, o programa alerta que para pavimentos novos
projetados para acomodar aviões que pesam mais de 100.000 libras, é necessário
estabilizar as camadas de base e sub-base. Por fim o alerta conclui que, para
terminar corretamente o projeto as camadas de base e de sub-base devem ser
convertidas para camadas estabilizadas, o que é possível na Etapa 9.
Etapa 9: Estabilização das camadas de Base e Sub-Base. Ao clicar em Step
9, abre-se primeiramente a janela para estabilizar a Base, em seguida, abre-
se a janela para estabilizar a Sub-Base. Os Itens a serem selecionados estão
descritos no item 5.1.1 - Estabilização de Camadas de Pavimento. A figura
15, mostra as opções.
Figura 15 - Tela referente à Etapa 9 (Flexible Pavement Design)
Etapa 10: Gera o Relatório de Projeto com o dimensionamento do
pavimento, caracterizando o pavimento com as camadas estabilizadas e
sem estabilização. O Relatório final, pode ser visto no anexo 7.
60
5.4 Dimensionamento (Software FAARFIELD 1.305)
Para o dimensionamento do pavimento através do Software FAARFIELD
1.305, mantém-se os dados de projeto e as observações já descritas. A tela inicial
do software é vista na figura 16.
Figura 16 - Tela Inicial do software (FAARFIELD)
O Software possui o item Demonstration, onde tenta demostrar uma
sequência lógica do processo de dimensionamento, entretanto, apresenta bugs em
alguns pontos. Dessa forma, adjunto ao dimensionamento disponibiliza-se um
fluxograma de utilização do software.
Iniciando o Projeto:
Com os dados de projeto, estudo do tráfego, Mix de Aeronave, Número de
Decolagens/Ano e, de forma opcional, a Taxa de Crescimento Anual17 é possível
iniciar o dimensionamento.
17 Segundo consta no Manual do Software, é possível inserir a Taxa de Crescimento Anual de decolagens de
cada Aeronave, de forma que no intervalo pré-estabelecido de 20 anos, esse acréscimo seja ponderado.
61
Na aba Organization é possível criar um novo trabalho New-Job, o qual
atribuiu-se o nome de TCC2, conforme a figura 17.
Figura 17 - Criando Novo Projeto (FAARFIELD)
Caracterização do tipo de pavimento:
Observa-se que na janela Job files há um arquivo denominado Samples, que
são amostras de tipos de pavimentos que podem ser utilizados, assim, copia-se
uma amostra para o trabalho criado.
Clique em “Samples” e selecione o tipo de pavimento que se quer copiar, no
caso “New Flexible”. Clique agora em “Copy Section” e clique novamente no
trabalho criado, coloque então o nome do projeto e finalmente clique em “End
Copy”. A figura 18 mostra esse passo.
62
Figura 18 - Copiando Amostras de Pavimento (FAARFIELD)
Definição das camadas do Pavimento:
Para configurar a estrutura das camadas do pavimento, seleciona o trabalho
em questão e clica em Structure. Feito isso, abrirá a janela referente a figura 19,
nela pode-se alterar os materiais de cada camada, a espessura desejada caso
necessário, o CBR da sub-base e o período de projeto, para isso basta duplo clique
em cima dos itens. Entretanto, não se faz necessário alterar as colunas Thickness
(Espessura) e Modulus or R (Módulo de Resiliência), pois com a inserção do Mix
de Aeronaves, esses valores são atualizados automaticamente
Conforme solicitado, ao copiar a amostra, o programa carrega dados dos
matérias específicos para cada camadas do pavimento flexível, não sendo
necessário alterá-los. Segue descrição:
Revestimento: P-401/P-403 Surface, ou seja, Camada de Revestimento
Betuminoso CBUQ;
Base: P-209, ou seja, Base Granular de Agregado Britado, correspondente
ao CBR>80%;
63
Sub-Base: P-154 Uncrushed, ou seja, Material típico de Sub-Base,
condizente com CBR>10%.
Figura 19 - Janela da Estrutura do Pavimento (FAARFIELD)
Inserir o Mix de Aeronaves
Para carregar as aeronaves, basta clicar em “Airplane”. Feito isso, seleciona-
se o Grupo da Aeronave e em Seguida em Library Airplanes seleciona-se a
aeronave específica. O programa apresenta uma vasta gama de aeronaves,
entretanto, caso alguma não esteja listada, é possível elencar outra similar. Para
modificar os valores de Peso Máximo de Decolagem, Numero de Decolagens
Anuais, entre outros, basta dar um duplo clique sobre a informação e alterá-la. A
figura 20 mostra a inserção do Mix de Aeronaves.
64
Figura 20 - Mix de Aeronaves (FAARFIELD)
Dimensionamento do Pavimento:
Após inserir as aeronaves, para dimensionar o pavimento, basta clicar em
“Design Structure”. A figura 21 mostra o dimensionamento.
Figura 21 - Dimensionamento do pavimento (FAARFIELD)
65
Uma observação é apresentada: “Non-Standard Structure”, dizendo que a
estrutura apresentada não é um estrutura de projeto padrão. Nesse caso, faz-se
necessário utilizar materiais de base e sub-base estabilizados, assim como,
apresentado no cálculo utilizando o software Flexible Pavement Design. A figura 22
mostra a observação.
Figura 22 - Observação quanto a Estabilização das Camadas (FAARFIELD)
Estabilização das Camadas
Para estabilizar as camadas, basta modificar o material da camada clicando
sobre ele na tela Structure. Adotando os mesmos materiais de estabilização no
cálculo anterior, obtém-se o resultado visto na figura 23.
Figura 23- Base e Sub-base Estabilizadas (FAARFIELD)
66
Capítulo 6: Resultados e Análise Comparativa
Juntamente com o dimensionamento do pavimento flexível aeroportuário,
com base nos dados de projeto e Mix de aeronaves, elaborou-se o fluxograma das
etapas do dimensionamento, tanto para o método tradicional como para a utilização
dos softwares. O passo-a-passo, se torna necessário para desmistificar as etapas
e considerações sugeridas pela FAA durante o dimensionamento, caracterizando
assim, uma melhor compreensão dos resultados.
6.1 Resultados
Os Quadros 7, 8 e 9 apresentam os resultados do dimensionamento do
pavimento flexível, para o método tradicional, software Flexible Pavement Design e
software FAARFIELD 1.305, respectivamente.
Quadro 7 - Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Método Tradicional)
Quadro 8 - Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Software Flexible Pavement Design)
MATERIAL ESPESSURA (cm)
REVESTIMENTO CBUQ 10,54
BASE REFERÊNTE A CBR =80% 33,91
SUB-BASE REFERÊNTE A CBR =20% 30,48
TOTAL 74,93
AERONAVE DE PROJETO BASEADO NOS ÁBACO, BOING 737-800
BASE/SUB-BASE PADRÃOCAMADAS
MATERIAL ESPESSURA (cm) MATERIAL ESPESSURA (cm)
REVESTIMENTO P-401 10,16 P-401 10,16
BASE P-209 36,83 P-304 26,67
SUB-BASE P-154 33,02 P-208 27,94
TOTAL 80,01 64,77
AERONAVE DE PROJETO DEFINIDO PELO SOFTWARE, BOING 767-300
CAMADASBASE/SUB-BASE PADRÃO BASE/SUB-BASE ESTABILIZADA
67
Quadro 9 -Resultado do Dimensionamento do Pavimento (Software FAARFIELD 1.305)
Os relatórios gerados pelos softwares estão disponíveis nos anexos. No
anexo 7 consta o relatório do Flexible Pavement Design e no anexo 8 consta o
relatório do FAARFIELD 1.305.
6.2 Análise Comparativa
Para o dimensionamento de pavimento flexível aeroportuário, considerando
o mix de aeronaves selecionadas para um aeroporto de médio porte e as definições
das características dos solos para cada camada, tanto o método tradicional como
o método pela qual se utiliza softwares fazem-se válidos, entretanto, deve-se
considerar as limitações e ponderações de cada método.
As dimensões de cada camada, comparando-as entre os métodos, não
apresentam uma grande variação, com isso, observa-se que para esse caso tanto
o método tradicional como o método baseado nos softwares são válidos e se
mantém aplicáveis.
Comparando as camadas de revestimento do pavimento, observa-se que as
recomendações da FAA são mantidas para ambos os métodos, de forma que a
espessura do revestimento seja praticamente a mesma, segundo dimensões:
1. Método Tradicional = 10,54cm
2. Software Flexible Paviment Design = 10,16cm
3. Software FAARFIELD = 10,16cm.
MATERIAL ESPESSURA (cm) MATERIAL ESPESSURA (cm)
REVESTIMENTO P-401/P-403 10,16 P-401 10,16
BASE P-209 39,59 P-304 19,79
SUB-BASE P-154 23,16 P-208 28,3
TOTAL 72,91 58,25
AERONAVE DE PROJETO
CAMADASBASE/SUB-BASE PADRÃO BASE/SUB-BASE ESTABILIZADA
SOFTWARE NÃO CONSIDERA APENAS UMA AERONAVE DE PROJETO
68
A camada da base do pavimento, é a que apresenta maior variação entre os
métodos. No Método tradicional, conforme mostrado, a espessura da base é obtida
ao considerar novamente a utilização do ábaco, assim, a espessura da sub-base
passa a ser o valor restante da espessura total. Já os softwares, fazem
considerações matemáticas para dimensionar as espessuras das bases e sub-
bases, entretanto, cabe observar que o software FAARFIELD majora a espessura
da base e minora a espessura da sub-base, fazendo com que a espessura do
pavimento diminua consideravelmente em relação ao software Flexible Paviment
Design e simbolicamente em relação ao método tradicional, conforme dados
abaixo:
1. Método Tradicional: Sub-base + Base = 64,39cm, com Base 10,12% maior
que a sub-base;
2. Software Flexible Paviment Design: Sub-base + Base = 69,85cm, com Base
10,34% maior que a sub-base;
3. Software FAARFIELD: Sub-base + Base = 62,75cm, com Base 41,50%
maior que a sub-base;
Analisando o desempenho dos métodos para o revestimento, observa-se
que o método tradicional apresenta a maior espessura. Quanto as outras camadas,
o método de cálculo de dimensionamento do software Flexible Paviment Design é
o que apresenta a maior espessura. Assim, sabendo-se que um bom
dimensionamento é aquele capaz de suportar as solicitações ao qual será
submetido da forma mais econômica possível (menor espessura), tem-se que o
software FAARFIELD possibilita os melhores resultados para esse
dimensionamento.
Ao observar a espessura total, nota-se que o pior desempenho foi obtido
com a utilização do software Flexible Paviment Design. Os demais, método
tradicional e baseado na utilização do software FAARFIELD apresentaram uma
variação de apenas 2,77% entre os resultados da espessura total. Mesmo assim,
o software mais atual da FAA, FAARFIELD, apresentou o menor dimensionamento,
tanto para as camadas não estabilizadas como para as estabilizadas.
69
Capítulo 7: Considerações Finais
Ao dimensionar um pavimento flexível para um aeroporto de médio porte,
considerando as aeronaves descritas e as características dos solos adotados,
(baseado no CBR) verifica-se que a metodologia e recomendações da FAA são
aplicáveis. Os resultados obtidos através dos cálculos manuais (método tradicional)
e dos cálculos através dos softwares disponibilizados gratuitamente pela FAA são
compatíveis, ressaltando algumas considerações específicas de cada software.
O método tradicional considera para os cálculos a aeronave de projeto, ou
seja, a aeronave que juntamente com o fluxo anual de decolagens necessita de
maior estrutura de pavimento. O software Flexible Paviment Design utiliza como
aeronave padrão a aeronave crítica, ou seja, a aeronave que possui maior PMD.
Já o software FAARFIELD, segundo a FAA (2008), considera a contribuição de
cada aeronave, levando em conta o seu uso até a fadiga do pavimento. Essa
consideração é chamada de Cumulative Damage Failure18 e tem como base
matemática a Regra do Dano Linear19.
Baseado nessas considerações e nos resultados obtidos, é possível verificar
que o software FAARFIELD, por ponderar o efeito de todo o Mix de aeronave,
apresenta o dimensionamento mais econômico. Dessa forma, ao evitar várias
considerações iniciais de cálculo e a utilização “não precisa” dos ábacos, fica claro
que informatizar os cálculos para a obtenção do dimensionamento dos pavimentos
18 Cumulative Damage Failure, ou seja, Fator Acumulativo de Danos causado por cada aeronave, levando em
conta o seu fluxo anual e PMD até a fadiga total do pavimento.
19 Pode-se dizer que a Regra do Dano Linear, também conhecida como Regra de Miner, é um dos modelos de
danos cumulativos para falhas causadas por fadiga mais utilizados. A teoria de danos cumulativos pressupõe
que um ciclo de tensão com uma tensão alternada acima do limite de resistência inflige um dano permanente
mensurável. Ela também pressupõe que os danos totais causados por um número de ciclos de tensão são iguais
à soma dos danos causados pelos ciclos de tensões individuais. (Ferreira, 2001)
70
flexíveis dos aeroportos permite um dimensionamento mais rápido, econômico e
preciso.
No método tradicional de dimensionamento, a maior dificuldade encontrada
é referente a precisão e utilização dos ábacos e a demanda de tempo para
realização dos cálculos. Com os softwares, em ambos os casos intuitivos, basta o
projetista compreender sua interface e inserir corretamente os dados de projeto. O
softwares FAARFIELD, por conter um banco de dados maior e mais completo de
aeronaves e por possuir a interface mais simples, se torna o mais eficiente em
termos de tempo de execução do dimensionamento.
Outra dificuldade encontrada entre os métodos, é a de assimilar o CBR ao
tipo de solo, visto que: O método tradicional considera apenas o CBR dos solos de
cada camada; O software Flexible Paviment Design solicita o CBR do subleito e da
sub-base, para a base ele solicita o tipo de solo; O software FAARFIELD solicita
apenas o CBR do subleito, para sub-base e base ele solicita informar o tipo de solo,
apresentando algumas opções, que são mais amplas do que o outro software. Essa
possibilidade de alterar o tipo de solo é uma vantagem no dimensionamento, pois
o projetista pode analisar as dimensões de cada camada, baseando-se na
disponibilidade de material.
A necessidade de estabilizar ou não as camadas, é outro fator interessante
apresentado pelos softwares. Ambos, alertam o projetista sobre a recomendação
da FAA para estabilização das camadas de base e sub-base ao utilizar aeronaves
com peso superior a 100.000 libras. Apesar da recomendação contida na norma da
FAA, o método tradicional de cálculo não apresenta uma observação ou situação
que referencie a necessidade de estabilização da camada, fazendo com que o
projetista muitas vezes não a pondere. Esse é um ponto positivo da utilização dos
softwares, pois emitem um aviso sobre essa recomendação.
Quando aos outros softwares, verificou-se que não há necessidade de
aplicar o software LEADFAR 1.3 (2004), pois segundo a FAA ele é desatualizado.
Em testes iniciais, verificou-se que a interface é a mesma do FAARFIELD,
71
entretanto, baseia-se na norma anterior e o mix de aeronaves é obsoleto, podendo
ser considerado uma versão inicial do FAARFIELD.
O software COMFAA 3.0 (2006) inicialmente abordado, também não foi
utilizado. Após um estudo mais específico, verificou-se que ele se emprega melhor
para determinação e padronização do ACN/PCN, não sendo possível calcular a
espessura do pavimento baseando-se apenas nele. Entretanto, seu emprego fica
como sugestão para trabalhos futuros baseado no ACN/PCN e na utilização do
método empírico de dimensionamento de pavimentos aeroportuários.
O software FAAR PAVEAIR (2012) também não foi abordado. Suas
atribuições vão além do dimensionamento do pavimento, destacando-se na gestão
do pavimento. Uma análise de sua utilização fica como sugestão para trabalhos
futuros, uma vez que, ele apresenta um sistema de gestão de pavimento amplo,
relacionando informações históricas e atuais do aeroporto, permitindo mensurar a
degradação da superfície do pavimento com o passar do tempo.
Baseando-se na aplicação do método da FAA para o caso estudado, o
software FAARFIELD se mostrou o método mais econômico e eficiente. Além disso,
as considerações de cálculo, o mix de aeronaves e suas especificações, a
facilidade de utilização do software, a possibilidade de inserir diversos tipos de solo
e a possibilidade de fixar a espessura para uma determinada camada, faz com que
o software se torne uma ferramenta indispensável para um bom dimensionamento.
Os fluxogramas de utilização dos softwares, disponíveis no trabalho, são um
incentivo para o uso dos softwares no meio acadêmico, pois mostram o “passo-a-
passo” de como utilizá-los. Lembrando que, os softwares disponíveis para o
dimensionamento de pavimentos aeroportuários pela FAA são gratuitos, eficientes
e de fácil manuseio.
Por fim, como sugestão para trabalhos futuros, baseando-se nas
possibilidades do software FAARFIELD, pode-se verificar a variação do
dimensionamento para taxas de crescimento diversas em aeroportos de pequeno,
médio e grande porte. Considerando também, o pavimento rígido.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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77
Apêndice A: CRONOGRAMA
ANO
MÊS
DIAS
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Anexo 4: CURVAS DE PROJETO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS PARA ÁEREAS
CRÍTICAS. B747-100, SR, 200 B, C, F