Autor: Anderson Bermond de Lima e Julio Cesar Buzar … · ser úteis para efeito de priorização...

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Autor: Anderson Bermond de Lima e Julio Cesar Buzar Perroni Categoria: Monografia Tema: Regulação técnica segurança operacional (safety) TÍTULO: Avaliação funcional e estrutural de pavimentos aeroportuários proposição de modelo, contendo métodos e frequências mínimas, para atendimento de requisito prescrito em regulamento da Agência Nacional de Aviação Civil.

Transcript of Autor: Anderson Bermond de Lima e Julio Cesar Buzar … · ser úteis para efeito de priorização...

Autor: Anderson Bermond de Lima e Julio Cesar Buzar Perroni

Categoria: Monografia

Tema: Regulação técnica – segurança operacional (safety)

TÍTULO:

Avaliação funcional e estrutural de pavimentos aeroportuários – proposição de

modelo, contendo métodos e frequências mínimas, para atendimento de

requisito prescrito em regulamento da Agência Nacional de Aviação Civil.

i

RESUMO

Segundo o requisito 153.203(b)(1)(i) do RBAC 153, o operador de aeródromo

deve manter as condições estruturais e funcionais da área operacional, conforme

aceito pela ANAC. Entretanto, face a inexistência de instrução suplementar que

estabeleça o que seja aceito pela agência em termos de avaliação e manutenção

das condições estruturais e funcionais do pavimento, este trabalho propõe-se a

percorrer a bibliografia técnica e normativa do assunto, bem como a experiência de

outros órgãos reguladores ou agências de transporte internacionais, para

compatibilizar com a realidade dos aeroportos do brasil, visando propor um modelo

mínimo regulatório complementar e orientativo, para atendimento do requisito. O

modelo proposto baseou-se nas classes dos aeródromos, focando atenção e maior

exigência nos aeroportos com maior movimento de passageiros, sendo sugerido

métodos, ensaios e a frequência para avaliação das condições funcionais e

estruturais de pavimentos aeroportuários.

Espera-se que este trabalho sirva de força propulsora para o órgão regulador

na implementação da norma, e a consequente utilização pelos operadores

aeroportuários, além de servir futuramente, a partir da montagem de um banco de

dados consistente e robusto, como instrumento de gerenciamento, controle e

fiscalização das condições estruturais e funcionais dos pavimentos dos aeroportos

do país.

PALAVRAS-CHAVE: avaliação funcional e estrutural; pavimentos aeroportuários;

RBAC 153.

ii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Fatores a serem avaliados na tomada de decisão no gerenciamento de

pavimentos (conforme DNIT, 2011). ........................................................................... 3

Figura 2 – Avaliação da condição funcional e estrutural de pavimentos. ................... 9

Figura 3 – Item 153.205(b) do RBAC 153 – aspectos e parâmetros de pista de

pouso e decolagem (ANAC, 2016a). ......................................................................... 10

Figura 4 - Classificação do PCI (adaptado de FAA, 2014b). .................................... 14

Figura 5 - PCI x tipo de reparo (VERMONT AGENCY of TRANSPORTATION, 2012).

.................................................................................................................................. 20

Figura 6 – Exemplos de modelos de FWD (Bernucci et al, 2006). ........................... 27

Figura 7 – Esquema das medidas com o FWD (Bernucci et al, 2006). .................... 27

Figura 8 – Modelo de avaliação funcional proposto, em consonância com o

regulamento da ANAC (2016a). ................................................................................ 37

Figura 9 – Distribuição da quantidade de aeródromos com voo regular, em função

das classes dos aeródromos (ANAC, 2016b)............................................................ 38

Figura 10 – Distribuição da quantidade total de passageiros processados em 2015,

segundo as classes dos aeródromos. ....................................................................... 39

iii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Indicares de desempenho e respectivos parâmetros de estado

(Fernandes, 2010). ...................................................................................................... 7

Tabela 2 – Número de unidades amostrais a serem avaliadas. ............................... 17

Tabela 3 – Técnicas de tratamento e preservação do pavimento em função do PCI

(adaptado do TRB, 2011). ......................................................................................... 18

Tabela 4 – Classificação, em função das possíveis causas, dos defeitos em

superfícies de concreto asfáltico (flexível) (SHAHIN, 1994). ..................................... 19

Tabela 5 – Classificação, em função dos possíveis efeitos, dos defeitos em

superfícies de concreto asfáltico (flexível) (SHAHIN, 1994). ..................................... 19

Tabela 6 – Frequência mínima de medição das condições estruturais (Oliveira,

2016). ........................................................................................................................ 32

Tabela 7 – Frequência de avaliação de características do pavimento (TRB, 2011). 33

Tabela 8 – Modelo proposto para avaliação de defeitos (funcional) e estrutural de

pavimentos. ............................................................................................................... 40

iv

LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas;

ACN – Aircraft Classification Number ou número de classificação da aeronave;

ANAC - Agência Nacional de Aviação Civil;

ASTM - American Society for Testing and Materials;

CBR - California Bearing Ratio ou índice de suporte California;

DNIT - Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes;

FAA - Federal Aviation Administration;

FWD - Falling Weight Deflectometer;

GPR – Ground Penetrating Radar ou Geo-radar;

ICAO - Organização Internacional de Aviação Civil;

IRI - International Roughness Index ou escala internacional de irregularidade;

M&R - Manutenção e Reabilitação;

PCI - Pavement Condition Index ou índice de condição do pavimento;

PCN - Pavement Classification Number ou número de classificação do pavimento;

RBAC - Regulamento Brasileiro de Aviação Civil;

RWY - Runway ou Pista de Pouso e Decolagem;

TRB - Transportation Research Board;

TWY - Taxiway ou Pista de Táxi;

USACE - Unites State Army Corps of Engineers ou corpo de engenheiros do exército

dos Estados Unidos.

v

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1

1.1. OBJETIVOS ...................................................................................................... 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 2

2.1. AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DOS PAVIMENTOS ........................................... 2

2.2. AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO FUNCIONAL .................................................... 11

2.2.1. MÉTODO DO PCI – BREVE RESUMO ....................................................... 13

2.3. AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO ESTRUTURAL ................................................. 21

2.3.1. MÉTODO DESTRUTIVO ............................................................................. 22

2.3.2. MÉTODO SEMIDESTRUTIVO ..................................................................... 23

2.3.3. MÉTODO NÃO-DESTRUTIVO .................................................................... 23

2.3.4. RETROANÁLISE.......................................................................................... 29

2.4. FREQUÊNCIAS ............................................................................................... 31

3. MODELO PROPOSTO ....................................................................................... 36

4. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 41

5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 42

1

1. INTRODUÇÃO

A ANAC (2016a) estabelece no requisito 153.203(b)(1)(i) do RBAC 153 que o

Operador de aeródromo deve manter as condições estruturais e funcionais da área

operacional, conforme aceito pela ANAC.

Entretanto, não é esclarecido na norma em tela e nem em orientação

suplementar, o que é aceito pelo ANAC em termos de manutenção das condições

estruturais e funcionais das áreas pavimentadas. Dessa forma, visando preencher

esse vácuo regulatório, o presente trabalho propõe a percorrer, na literatura técnica,

os principais métodos para avaliação funcional e estrutural de pavimentos, em

especial a pista de pouso e decolagem dos aeroportos, tendo por objetivo a

proposição de um modelo de orientação complementar ao requisito imposto pela

norma da ANAC, de forma a orientar o levantamento das condições pelos métodos e

ensaios propostos.

1.1. Objetivos

O presente trabalho objetiva o seguinte:

Propor um modelo de métodos e ensaios para avaliação estrutural e funcional

de pavimentos aeroportuários;

Fornecer subsídios para elaboração de uma norma regulatória complementar;

Fornecer orientação da forma de cumprimento do requisito, por parte dos

operadores aeroportuários.

2

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo descreve os fundamentos teóricos do trabalho, em relação aos

métodos e técnicas para avaliação funcional e estrutural de pavimentos

aeroportuários. Esses fundamentos são a base para o estabelecimento do modelo

proposto de cumprimento do requisito, devendo ser tomado como uma proposta, e

portanto suscetível de modificações e melhorias.

2.1. Avaliação da condição dos pavimentos

Segundo Rodrigues (2007), a avaliação de um pavimento tem por objetivo o

levantamento de informações e parâmetros que permitam a tomada de decisões

relativa ao que fazer com o pavimento avaliado, visando determinar os seguintes

parâmetros:

Determinar as necessidades atuais e futuras de manutenção dos pavimentos;

Estimar a vida restante dos pavimentos;

Determinar índices de condição ou de aptidão dos pavimentos, que possam

ser úteis para efeito de priorização de obras de restauração.

Segundo Fernandes et al. (1994 apud Cavalcante, 2005), a avaliação de

pavimentos objetiva:

Verificar se a função pretendida ou o desempenho esperado está sendo

alcançado;

Fornecer informações para o planejamento da restauração de pavimentos

existentes;

Fornecer informações para melhorar a tecnologia de projeto, construção e

manutenção;

3

Avaliar a capacidade estrutural;

Quantificar ou qualificar a deterioração física (trincamento, deformação e

desgaste);

Efeito relacionados ao usuário (irregularidade longitudinal ou serventia,

segurança e aparência);

Custos de operação do usuário e benefícios associados à variação de

serventia e segurança.

A figura 1, abaixo, apresenta os três fatores, considerados pelo DNIT (2011),

como subsídios para a tomada de decisão quanto à necessidade ou não de

restauração de um pavimento, quais sejam:

Desempenho Funcional

refere-se à capacidade do pavimento de satisfazer sua função principal, que é a de fornecer uma superfície com serventia adequada, em termos de qualidade de rolamento

Desempenho Estruturalrefere-se à capacidade de um pavimento de manter sua integridade estrutural, sem apresentar falhas significativas

Desempenho operacional e de segurança

envolve vários aspectos como: sinalização, comportamento humano, geometria e irregularidade superficial do pavimento, atrito pneu-pavimento, hidroplanagem, tráfego, entre outros.

Figura 1 - Fatores a serem avaliados na tomada de decisão no gerenciamento de

pavimentos (conforme DNIT, 2011).

Segundo Bernucci et al (2006), o desempenho adequado do conjunto de

camadas e do subleito relaciona-se à capacidade de suporte e à durabilidade

compatível com o padrão da obra e o tipo de tráfego, bem como o conforto ao

rolamento e a segurança dos usuários.

Na visão de Thom (2014), e alinhada com a ICAO (2013), os principais requisitos

de projeto e operação para pavimentos aeroportuários são:

Limitar deformação;

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Garantir uma adequada resistência ao atrito;

Evitar fechamentos futuros;

Resistência ao derramamento de óleo e combustível, provenientes dos

motores das aeronaves;

Evitar os danos às aeronaves e seus equipamentos provocados por objetos

estranhos (oriundos do próprio pavimento, ocasionados por desgastes e

deteriorações diversas).

Esses requisitos de projeto e de operação, dentre outros, são essenciais para a

garantia da segurança operacional nos aeroportos. Um dos principais desafios dos

operadores de aeródromos nos dias atuais, portanto, é fazer cumpri-los de modo

integrado e seguindo os parâmetros normativos vigentes.

Segundo o TRB (2011), as seguintes características são avaliadas em

pavimentos aeroportuários:

Defeitos na superfície do pavimento;

Irregularidade;

Atrito;

Presença de objetos estranhos (FO);

Resistência ou capacidade estrutural do pavimento.

Segundo Rodrigues (2007), a avaliação de pavimentos é composta pelos

seguintes componentes fundamentais:

Avaliação da condição funcional: indica até que ponto o pavimento está

cumprindo suas funções básicas (conforto ao rolamento e segurança, nas

velocidades operacionais da via). Relaciona-se, portanto, aos aspectos que

afetam diretamente o usuário e os custos do transporte (custos operacionais

dos veículos, custo do tempo de viagem e custo de acidentes). O item

5

segurança é função da resistência à derrapagem, do potencial para

ocorrência de hidroplanagem, da refletividade da superfície e da presença de

panelas;

Avaliação da condição estrutural: indica como a condição funcional do

pavimento evoluirá ao longo do tempo, se nenhuma intervenção for

executada, bem como permite que se avalie as consequências, para o

desempenho futuro, da implementação de diversas alternativas de

restauração. A condição estrutural é composta pelos seguintes elementos:

Integridade estrutural: relaciona-se à presença maior ou

menor de descontinuidades, como trincas e desagregações em

camadas asfálticas e cimentadas. É inferida por meio de avaliação

visual, quando se registra a extensão, a frequência e a severidade

dos defeitos de superfície existentes, podendo ser complementada

por resultados de ensaios não destrutivos, que permitam, por

exemplo, a detecção de reduções no módulo de elasticidade

efetivo in situ de camadas asfálticas ou cimentadas.

Capacidade estrutural: é a capacidade que as camadas do

pavimento têm de resistir aos efeitos deteriorantes produzidos pela

repetição das cargas do tráfego. Relaciona-se tanto ao

comportamento tensão-deformação sob cargas transientes dos

materiais (comportamento resiliente) como à resistência dos

materiais contra o acúmulo de deformações plásticas sob cargas

repetidas e à resistência ao trincamento por fadiga das camadas

asfálticas e cimentadas.

6

Ainda segundo Rodrigues (2007), estes três componentes apresentam uma

relação estreita entre si, na medida em que uma avaliação da condição estrutural

permite que se preveja como evoluirá, ao longo do tempo, a condição funcional, já

que a redução do nível de serventia do pavimento ocorre devido aos defeitos e às

deformações exteriorizados na sua superfície e que decorrem de uma complexa

conjugação dos efeitos do tráfego e do clima sobre o pavimento. Parte desses

defeitos é de natureza estrutural, na medida em que são gerados pela repetição das

cargas do tráfego e são funções do número e magnitude dessas cargas, bem como

das respostas da estrutura do pavimento e essas cargas, na forma da distribuição de

tensões e deformações que se manifesta em suas camadas constituintes.

Para exemplificar, também, como a condição funcional do pavimento

relaciona-se com a condição estrutural, Rodrigues (2007) cita que a existência de

trincas no revestimento asfáltico permite a entrada de águas pluviais no pavimento,

gerando bombeamento de finos e enfraquecimento do solo de subleito, o que

degrada a condição estrutural do pavimento, acelerando, por sua vez, a queda do

nível de serventia e a própria degradação superficial.

Em Fernandes (2010), são apresentados os parâmetros de estado

correntemente adotados pelas administrações aeronáuticas, para apoiar a

classificação do estado dos pavimentos. Os indicadores de desempenho

representam aquilo que deve ser atingido e mantido, sendo que os parâmetros de

estado são as medidas utilizadas para efetuar a avaliação dos indicadores,

permitindo a caracterização da qualidade estrutural e funcional do pavimento. A

tabela 1, abaixo, apresenta o resumo desses indicadores e parâmetros de estado:

7

Tabela 1 – Indicares de desempenho e respectivos parâmetros de estado

(Fernandes, 2010).

Indicador de Desempenho Parâmetro de Estado

Capacidade Estrutural Deflexão

Constituição dos pavimentos

Regularidade Regularidade Longitudinal (IRI)

Regularidade Transversal (Rodeiras)

Estado Superficial Defeitos observáveis à superfície (Catálogo de Defeitos)

Resistência ao Deslizamento Coeficiente de atrito

Profundidade de textura

Os pavimentos aeroportuários são construídos para fornecer uma adequada

capacidade de suporte às cargas impostas pelo tráfego das aeronaves, bem como

produzir uma superfície firme, estável e regular, livre de poeira ou outras partículas,

que possam ser expelidas ou captadas pelo deslocamento de ar, tanto natural

quanto o produzido pela hélice ou pelo jato de uma aeronave. Além disso, o

pavimento deve possuir estabilidade adequada para suportar, sem danos, a ação

abrasiva do tráfego, das condições climáticas adversas e a influência de outras

deteriorações. Para atingir esses objetivos é necessária a coordenação de diversos

fatores de projeto, construção e inspeção (FAA, 2009).

A serventia é definida como a capacidade de uma determinada seção do

pavimento, à época da observação, de servir ao tráfego, com elevados volumes e

altas velocidades. Enquanto que o desempenho é a variação dessa serventia com o

tempo ou tráfego, a serventia dos pavimentos pode ser afetada de modo bastante

significativo pela presença de irregularidades e defeitos diversos (Fernandes Júnior

et al, 1999).

Segundo Bernucci et al (2006), o levantamento dos defeitos de superfície tem

por finalidade avaliar o estado de conservação dos pavimentos asfálticos, e embasar

8

o diagnóstico da situação funcional e subsidiar a definição de uma solução

tecnicamente adequada e, em caso de necessidade, indicar a melhor ou melhores

alternativas de restauração do pavimento. Além disso, o conjunto de defeitos de um

dado trecho do pavimento pode ser resumido por índices, que irão auxiliar na

hierarquização e priorização das necessidades e alternativas de intervenção.

Segundo Rodrigues (2007), o desempenho de um pavimento requer a

ponderação relativa dos efeitos das duas fontes de solicitações mecânicas:

O clima, na forma de variações de temperatura e de umidade;

O tráfego, seja pela degradação estrutural gerada pelas tensões aplicadas

pelos veículos de carga, seja pelo desgaste da superfície produzido pela

passagem de todos os tipos de veículo.

Para estas duas ações externas deve-se opor as condições intrínsecas do

pavimento, especialmente (Rodrigues, 2007):

As propriedades dos materiais das camadas (natureza, compactação,

problemas construtivos);

As condições de drenagem, superficial e profunda;

A estrutura do pavimento existente.

As atividades sistêmicas de manutenção prolongam a vida útil do pavimento,

evitando a deterioração acelarada e previnem contra dispendiosos serviços de

recuperação (Fonseca, 1990 apud Gomes, 2008).

Segundo Gomes (2008), os pavimentos aeroportuários devem atender a duas

funções essências:

Prover adequada capacidade de suporte às aeronaves que o utilizam;

Prover boa qualidade de rolamento e segurança operacional às aeronaves

sobe condições meteorológicas adversas.

9

A figura 2, abaixo, apresenta o resumo dos principais parâmetros para

avaliação da condição funcional e estrutural do pavimento.

FUNCIONAL ESTRUTURAL

Avalia o conforto e a segurança ao rolamento

Avalia o desempenho mecânico do pavimento, sob ação do tráfego e das condições atmosféricas

Regularidade Longitudinal

Regularidade Transversal (rodeiras)

Textura superficial

Atrito

Degradações superficiais ENSAIOS PODEM SER:

DESTRUTIVOS:

Abertura de trincheiras ou poços de sondagem;

Capacidade de carga in situ (CBR in situ).

Coleta de amostras para ensaios de laboratório (índices físicos – tipo de material e granulometria, CBR, triaxiais, resiliência e carga permanente).

FWD – Falling Weight Deflectometer

Dynaflect

GPR – Ground Penetration Radar

DCP –cone dinâmico de penetração

NÃO-DESTRUTIVOS:

SEMI-DESTRUTIVOS:

AVALIAÇÃO

F

igura 2 – Avaliação da condição funcional e estrutural de pavimentos.

O item 153.205(b) do RBAC 153 (ANAC, 2016a), a exceção da regularidade

transversal, apresenta alguns parâmetros e aspectos a serem avaliados numa pista

de pouso e decolagem dos aeródromos, sendo apresentado na figura 3 a relação

dos itens do regulamento e qual condição está relacionada.

10

Item 153.205 (b)

Condições operacionais da pista de pouso e decolagem

(1) Estrutura e funcionalidade do pavimento

(2) Defeitos no pavimento

(3) Desníveis/depressões/deformações

(4) Irregularidade longitudinal

(5) Atrito

(6) Macrotextura

(7) Acúmulo de borracha

Condição funcional

Condição estrutural e funcional

Desempenho de segurança e operacional

Figura 3 – Item 153.205(b) do RBAC 153 – aspectos e parâmetros de pista de

pouso e decolagem (ANAC, 2016a).

Conforme afirma Oliveira (2016), as condições estruturais (quando é

referenciada à questão da deformação e do suporte adequado às cargas impostas),

de aderência (resistência à derrapagem) e funcionais (conforto/suavidade ao

rolamento) são essenciais à garantia da segurança operacional nos aeroportos,

independentemente do tamanho, da estrutura e da complexidade de funcionamento.

O desafio dos operadores de aeródromos nos dias atuais, portanto, é fazer cumpri-

los de modo integrado e seguindo os parâmetros normativos vigentes.

Por isso, em que pese a não obrigação do estabelecimento de um programa

baseado numa metodologia de gerenciamento de pavimentos para os aeroportos

classe IA, IB, II e III, já que o requisito 153.203(c) do RBAC 153 (ANAC, 2016a)

aplica-se, somente, aos aeroportos classe IV, é importante que aqueles pensem em

implementar um SGP (sistema de gerenciamento de pavimentos) mesmo que de

modo simplificado e mais adequado ao porte do aeroporto. E para os aeroportos

classe IV, além de ser de cumprimento obrigatório, deve ser tratado com

atividade/tarefa prioritária da gestão aeroportuária, face ao impacto direto na

segurança operacional e na aplicação eficiente dos recursos da administração

aeroportuária.

11

2.2. Avaliação da Condição Funcional

De acordo com Macedo (2005), a avaliação funcional verifica se o pavimento

aeroportuário cumpre a sua função em relação à segurança e o conforto das

operações das aeronaves.

A avaliação funcional pode ser realizada por meio de medições diretas,

inspeções visuais ou uma combinação destas duas, sendo geralmente expressas

em termos de índices de qualidade (MACEDO, 2005).

Os defeitos presentes na superfície de um pavimento podem ser

caracterizados na condição funcional em duas grandes famílias, segundo

Cavalcante (2005): as características de degradação superficial e as de deformação

permanente, que resultam, consequentemente, na perda de serventia quanto ao

rolamento, segurança e conforto.

O defeito presente na superfície de um pavimento necessita ser

adequadamente caracterizado, de modo a permitir a tomada de decisões eficazes

quanto à manutenção e restauração, satisfazendo o binômio técnico-econômico

(CAVALCANTE, 2005).

Segundo Barros e Gontijo et al 1994 apud Cavalcante (2005), para a

avaliação funcional de um pavimento, é imprescindível definir o tipo dos defeitos

superficiais representativos e promover o seu levantamento, que podem ser feitas

pelas seguintes técnicas distintas:

Avaliações subjetivas – permitem definir o estado de degradação do

pavimento a partir de conceitos qualitativos (alfanuméricos);

12

Avaliações objetivas – expressa a degradação do pavimento através da

quantificação numérica e da distribuição de severidades dos diversos defeitos

manifestados.

O PCI, de acordo com a Shahin (1994), foi desenvolvido sob a

responsabilidade do Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos

(USACE) no ano de 1989, com o objetivo de ser introduzido em sistemas de

gerência de pavimentos daquele país.

A adoção do PCI como procedimento padrão, segundo Shahin (1994), tem

recebido grande aceitação por várias agências nos Estados Unidos, como a

Administração Federal de Aviação (FAA), a Força Aérea, o Departamento de

Defesa, a Administração Federal de Rodovias (FHWA) e a Associação de Obras

Públicas (APWA).

A Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos recomenda o uso do

PCI por meio do documento AC 150/5380-7B (FAA, 2014b). A metodologia padrão

para investigação do índice de condição do pavimento de aeroportos, nos Estados

Unidos, foi normatizado pela American Society for Testing Materials – ASTM em

1998, com última revisão em 2012 (ASTM, 2012). No Brasil, desconhece-se a

existência de norma aprovada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas –

ABNT para a utilização de PCI, seja em aeroportos ou rodovias.

O DNIT (2003) estabelece um procedimento semelhante para a avaliação de

superfície de pavimentos flexíveis e semirrígidos rodoviários, conhecido por Índice

de Gravidade Global – IGG, para inventário e classificação de ocorrências aparentes

e deformações permanentes.

13

2.2.1. Método do PCI – breve resumo

Na metodologia do PCI (ASTM, 2012) o primeiro passo consiste em separar

cada superfície a ser avaliada em unidades de amostra, cuja área dependerá do tipo

de pavimento – rígido ou flexível. Após a seleção das unidades de amostra a serem

levantadas, passa-se à identificação dos tipos de defeitos e o grau de severidade –

baixo (B), médio (M) ou alto (A) – sendo que para a avaliação do grau de

severidade, pode-se usar como referência as diretrizes contidas na própria norma da

ASTM (2012), bem como, as de outros manuais, dentre as quais cita-se: DIO (2011),

SHAHIN (2011), MTC (1991), SHRP (1993), DoD (2004) e IPRF (2009).

Em seguida, quantificam-se os defeitos apresentando-os através da

densidade da área afetada. Para cada defeito e seu grau de severidade associado

àquela densidade, existe um gráfico que mostra um número definido como Valor

Deduzido. Depois é preciso realizar o somatório desses valores deduzidos para se

obter o Valor Deduzido Total – VDT.

Posteriormente, ajusta-se, através de um gráfico específico, o VDT para um

Valor Deduzido Corrigido – VDC, sempre que a quantidade de valores deduzidos for

superior à classificação cinco. Após obter o VDC, procede-se à obtenção do valor do

PCI da amostra através da equação abaixo:

PCI (amostra) = 100 – VDC

em que,

PCI (amostra) = índice de condição do pavimento da amostra; e,

VDC = valor deduzido corrigido.

O cálculo do PCI de cada seção é obtido pela equação abaixo:

14

PCIS – PCI da seção do pavimento;

PCIR – PCI médio das amostras representativas;

PCIA – PCI médio das amostras adicionais (se for o caso);

N – número total de amostras na seção; e

A – número total de amostras adicionais avaliadas (se for o caso).

Os valores do PCI variam de 0, para um pavimento em péssimas condições, a

100, para uma condição excelente, conforme a figura abaixo:

Quantidade de Defeitos

Tipo de defeitos

PCI

Severidade dos defeitos

Excelente

Bom

Razoável

Mau

Ruim

Péssimo

Destruído

100

85

70

55

40

25

10

0

Adequado

Razoável

Insatisfatório

100

70

55

0

Figura 4 - Classificação do PCI (adaptado de FAA, 2014b).

Os defeitos em pavimentos flexíveis considerados pelo método do PCI

(ASTM, 2012) são os seguintes:

1. Trincas couro de crocodilo ou trinca de fadiga (Alligator Cracking);

2. Exsudação (Bleeding);

3. Trincas em Bloco (Block Cracking);

4. Ondulação (Corrugation);

15

5. Depressão/Afundamento (Depression);

6. Erosão por rápida propulsão do jato de aeronaves (Jet Blast);

7. Trincas de reflexão de junta – longitudinal e transversal (Joint Reflection,

PCC);

8. Trincas transversais e longitudinais (Longitudinal & Transversal Cracking);

9. Contaminação por óleo (Oil Spillage);

10. Remendo (Patching);

11. Agregado polido (Polished Aggregate);

12. Envelhecimento ou desagregação (Raveling);

13. Afundamento de trilha de roda (Rutting);

14. Elevação de placas no encontro de placas (Shoving from PCC);

15. Trinca de escorregamento (Slippage cracking);

16. Expansão ou inchamento (Swelling);

17. Desprendimento (Weathering).

Os defeitos considerados pelo método do PCI (ASTM, 2012) em pavimentos

rígidos com juntas são os seguintes:

1. Levantamento de Placas (Blowup);

2. Quebra de canto (Corner Break);

3. Trincas longitudinais, transversais e diagonais;

4. Trinca D (Cracks; Longitudinal, Transverse, and Diagonal);

5. Material selante danificado (Joint Seal Damage);

6. Remendo pequeno (< 0,5m2 – Patching, Small);

7. Remendo grande (>0,5m2 - Patching, Large and Utility Cuts);

8. Pequenos buracos (Popouts);

9. Bombeamento (Pumping);

16

10. Trincas desordenadas e escamação (Scaling, Map Cracking, Crazing);

11. Desnivelamento de placas (Settlement or Faulting);

12. Placa dividida (Shattered Slab/Intersecting Cracks);

13. Trincas de contração (Shrinkage Cracks);

14. Esporcinamento de junta (Spalling - Longitudinal and Transverse Joint);

15. Esporcinamento de canto (Spalling - Corner).

Um ponto da norma que merece destaque, é o que trata do estabelecimento

das amostras mínimas a serem investigadas numa seção do pavimento. A norma

ASTM 5340 (2012) estabelece que este número deve ser obtido estatisticamente

para um nível de confiança estimado de 95% do PCI da seção, utilizando a fórmula

abaixo:

Onde:

n – número mínimo de amostras que devem ser investigadas numa seção;

e – erro aceitável na estimativa do PCI da seção. Em geral, e = ± 5;

s – desvio padrão do PCI de uma amostra em relação a outra dentro de uma seção.

Numa inspeção inicial, o desvio padrão pode ser assumido como 10 para

pavimentos flexíveis e 15 para pavimentos rígidos, sendo que esta suposição inicial

deve ser verificada após a determinação dos valores de PCI. Para as inspeções

subsequentes o desvio padrão da inspeção anterior poderá ser usado para

determinar n;

N – número total de amostras da seção.

17

Além disso, a norma ASTM D5340 (2012) também sugere uma taxa de

amostragem menor que o nível de confiança de 95%, estabelecido na fórmula

acima, estabelecendo assim um plano de amostragem mínimo, conforme tabela 2,

abaixo:

Tabela 2 – Número de unidades amostrais a serem avaliadas.

Número de unidades amostrais

Número de unidades a

avaliar

1 a 5 1

6 a 10 2

11 a 15 3

16 a 40 4

> 40 10%

O método do PCI utiliza valores dedutíveis ponderados, os quais em função

do tipo, severidade e extensão dos defeitos visíveis, para combinar os defeitos

individuais em um valor de condição único. Além disso, o PCI pode ser usado como

base racional para seleção de estratégias de manutenção e reabilitação (M&R) de

pavimentos aeroportuários em função do índice de condição do pavimento,

conforme tabela 3, abaixo, do TRB (2011):

18

Tabela 3 – Técnicas de tratamento e preservação do pavimento em função do

PCI (adaptado do TRB, 2011).

Índice do PCI

Descrição Tipos de tratamentos aplicáveis para conservação

do pavimento

86 a 100 Excelente – poucos defeitos Manutenção rotineira

71 a 85 Bom – defeitos leves e médios Manutenção preventiva

56 a 70 Razoável – alguns defeitos são severos

Manutenção corretiva e reabilitação

41 a 55 Mau – defeitos graves que podem causar problemas operacionais

Reabilitação ou reconstrução

26 a 40 Ruim – alguns defeitos graves que podem causar problemas operacionais

Reabilitação ou reconstrução

11 a 25 Crítico - vários defeitos graves que podem causar problemas operacionais

Reparos imediatos e reconstrução

0 a 10 Péssimo – a degradação do pavimento impede a operação segura de aeronaves

Reconstrução

Conforme destacado por Ramos (2015), é importante ressaltar que para efeito

de elaboração de um projeto de restauração e/ou reconstrução de pavimento,

somente a avaliação funcional não é suficiente para fornecer as informações

necessárias, sendo também recomendável a realização de uma avaliação estrutural,

para verificação da capacidade de carga do pavimento avaliado, devendo as

recomendações da tabela 3 serem tomados como orientação da estratégia a ser

seguida, não dispensando avaliações complementares.

Em Shahin (1994), é apresentado uma classificação genérica para cada tipo

de defeito em função das possíveis causas e dos possíveis efeitos. A tabela 4,

abaixo, apresenta a classificação, em função das possíveis causas, dos defeitos

para pavimentos com superfícies em concreto asfáltico (flexível):

19

Tabela 4 – Classificação, em função das possíveis causas, dos defeitos em

superfícies de concreto asfáltico (flexível) (SHAHIN, 1994).

Classificação em função das possíveis causas

Tráfego Clima/Durabilidade Umidade/condições de drenagem

Outros

Trincas couro de crocodilo ou trinca de fadiga Ondulação Depressão/Afundamento Agregado polido Afundamento de trilha de roda Trinca de escorregamento

Exsudação Trincas em Bloco Trincas de reflexão de junta – longitudinal e transversal Trincas transversais e longitudinais Elevação de placas no encontro de placas Envelhecimento ou desagregação Expansão ou inchamento

Trincas couro de crocodilo ou trinca de fadiga Depressão/Afundamento Expansão ou inchamento Envelhecimento ou desagregação/Desprendimento

Contaminação por óleo Erosão por rápida propulsão do jato de aeronaves Agregado polido

A tabela 5, abaixo, apresenta a classificação, em função dos possíveis

efeitos, dos defeitos para pavimentos com superfícies em concreto asfáltico

(flexível):

Tabela 5 – Classificação, em função dos possíveis efeitos, dos defeitos em

superfícies de concreto asfáltico (flexível) (SHAHIN, 1994).

Classificação em função dos possíveis efeitos

Irregularidade Atrito/potencial de

aquaplanagem

Potencial FOD

Ondulação Depressão/ Afundamento Afundamento de trilha de roda Elevação de placas no encontro de placas Expansão ou inchamento Envelhecimento ou desagregação/ Desprendimento

Exsudação Depressão/ Afundamento Agregado polido Afundamento de trilha de roda

Trincas em Bloco Trincas de reflexão de junta – longitudinal e transversal Trincas transversais e longitudinais Trinca de escorregamento Envelhecimento ou desagregação/Desprendimento Erosão por rápida propulsão do jato de aeronaves Contaminação por óleo

20

Outro exemplo de relação do PCI com estratégias de manutenção e

reabilitação (M&R) de pavimentos é a recomendação emanada pela VERMONT

AGENCY of TRANSPORTATION (2012), segundo a qual, em geral, pavimentos com

PCI acima de 70 são aqueles que não exibem defeitos significativos, e serão

beneficiados a partir de ações de manutenção preventiva, como selamento de

trincas e tratamentos superficiais. Já os pavimentos, com PCI entre 40 e 70, podem

exigir uma reabilitação maior, como por exemplo, um recapeamento. E por fim,

geralmente, quando o PCI é menor que 40, a reconstrução é a única alternativa

viável devido ao dano substancial à estrutura do pavimento. A figura abaixo

representa os níveis de PCI versus o tipo de reparo:

Figura 5 - PCI x tipo de reparo (VERMONT AGENCY of TRANSPORTATION,

2012).

Além da inspeção visual para monitoramento dos defeitos dos pavimentos,

complementarmente, a ANAC (2016a) indica aos operadores de aeródromo,

especificamente para as pistas de pouso e decolagem, a avaliação da condição

funcional através da medição da irregularidade longitudinal, seguindo a escala

internacional de irregularidade, definido como International Roughness Index – IRI

(ou Índice Internacional de Irregularidade).

21

Oliveira (2016) propôs como estratégias de conservação de pavimentos

aeroportuários, a realização de inspeções visuais quinzenais, dentro dos planos de

manutenção e de segurança operacional do operador do aeródromo, especialmente

porque tais inspeções não geram custos significativos ou extraordinários ao

operador, pois podem ser desempenhadas, na quase totalidade dos aeroportos, com

pessoal, materiais e equipamentos próprios, dispensando contratação de empresas

especializadas.

2.3. Avaliação da Condição Estrutural

Conforme Bernucci et al (2006), os defeitos estruturais resultam da repetição

das cargas e vinculam-se às deformações elásticas ou recuperáveis e às plásticas

ou permanentes. As deformações elásticas são avaliadas por equipamentos próprios

chamados genericamente de deflectômetros por medirem os deslocamentos

verticais nomeados como “deflexão” do pavimento, e são responsáveis pelo

surgimento da maioria dos trincamentos ao longo da vida do pavimento, e que

podem levar à fadiga do revestimento. Já as deformações plásticas são

acumulativas durante os anos de vida de um pavimento e resultam em defeitos, do

tipo afundamento localizado ou nas trilhas de roda, sendo estas medidas por meio

de treliça normatizada.

Segundo Macedo (2005), a avaliação estrutural verifica as condições

estruturais do pavimento, a partir da avaliação de tensões limites, deformações e

deflexões em uma ou mais camadas críticas.

Ainda conforme Macedo (2005), para efetuar tal avaliação é necessário

determinar as características físicas dos materiais componentes da estrutura do

22

pavimento (CBR, módulo de elasticidade, módulo de reação do subleito, etc.) e em

seguida, analisar os efeitos do carregamento sobre a estrutura e obter a resposta a

estas deformações.

Conforme Balbo 2007 apud Gomes (2008), a avaliação estrutural permite

emitir conclusões sobre a integridade das camadas inferiores ao revestimento, cujos

defeitos geralmente não são detectados pela avaliação visual da superfície.

A partir do conhecimento das espessuras das camadas, dos materiais

constituintes e seus módulos elásticos e o grau de deterioração atual, é possível

avaliar a adequação e capacidade do conjunto pavimento-subleito de resistirem aos

efeitos de degradação provocados pelas cargas cíclicas do tráfego e do clima

(Henrique, 2013).

Segundo Bernucci et al (2006), existem três métodos para avaliação estrutural de

pavimentos: destrutivos, semidestrutivos e não-destrutivos.

2.3.1. Método destrutivo

Avalia a condição estrutural do pavimento com interferência direta neste, por

meio de abertura de trincheiras ou poços de sondagem, permitindo recolher

amostras de materiais para realização de ensaios de laboratório, determinando-se

seus índices físicos, como por exemplo, tipo de material, granulometria, além de

ensaios, como CBR, resiliência e ensaios de carga permanente.

A avaliação estrutural destrutiva tem por objetivo a caracterização física completa

da estrutura do pavimento, por meio da determinação das camadas existentes e

suas espessuras, definição dos materiais que as compões e o estado de

degradação das camadas (Balbo, 2007 apud Gomes, 2008).

23

Pela sua natureza destrutiva este método deve ser empregado em alguns pontos

selecionados como representativos de cada segmento a ser avaliado (GOMES,

2008).

Segundo Gomes (2008), as principais desvantagens deste tipo de avaliação são:

Dificuldade de reprodução do estado de tensões e condições ambientais;

Tempo demandado nesta atividade;

Interdição do tráfego;

Danifica o pavimento.

2.3.2. Método semidestrutivo

Vale-se de aberturas de janelas menores no pavimento, que permitam utilizar um

instrumento portátil de pequenas dimensões para avaliar a capacidade de carga de

um pavimento, tal como o uso de cones dinâmicos de penetração – DCP.

No DCP um gráfico (penetração versus número de golpes) é gerado a partir da

medição, a cada golpe, da penetração no solo de um cone sob um peso

padronizado que desliza verticalmente numa haste (HENRIQUE, 2013).

2.3.3. Método não-destrutivo

Esses métodos, em sua maioria, baseiam-se na determinação da deformação

elástica, que significa a resposta do pavimento sob efeito do carregamento dinâmico

do tráfego.

Envolve a medida de deflexões recuperáveis (elásticas) na superfície do

pavimento, que é feita por meio de equipamentos que geram solicitação de carga e

deflectômetros ou sismômetros medem a deflexão.

24

Conforme prescrito em DNIT (2005), os ensaios não-destrutivos, quando usados

em conjunto como inventário de defeitos, constituem-se num modo adequado para

determinar a capacidade estrutural do pavimento.

Os ensaios não-destrutivos podem ser utilizados para (DNIT, 2005):

Auxiliar o projeto de reforço estrutural;

Distinguir os diferentes segmentos para efeito de projeto, em função dos

valores de deflexão encontrados;

Determinar causas de defeitos e verificar locais com falta de suporte ou

excesso de vazios;

Diferenciar os períodos críticos de deterioração do pavimento, em função das

variações sazonais nas deflexões;

Indicar a capacidade da estrutura do pavimento em suportar o tráfego atual e

futuro;

Avaliação dos módulos de elasticidade por retroanálise.

Segundo Rodrigues (2007), dependendo da acurácia e da confiabilidade das

leituras de deflexões efetuadas, bem como o número de informações sobre o

pavimento que a avaliação não-destrutiva puder fornecer, menor poderá ser o

esforço dispendido nas avaliações destrutivas. Além disso, o procedimento ideal

para a seleção dos pontos ao longo da via onde serão executadas as avaliações

destrutivas consiste em se realizar primeiro as avaliações não destrutivas

(levantamentos deflectométricos) e o registro de defeitos de superfície, para então,

de posse dos subtrechos homogêneos definidos a partir desses elementos,

selecionar os locais que trarão informações significativas se forem executados poços

de sondagem e coletado material das camadas para ensaios de laboratório.

25

Os equipamentos utilizados em avaliações não-destrutivas (NDT –

nondestructive deflection testing) podem ser divididos em (Bernucci et al, 2006;

Smith & Lytton, 1985 apud MACÊDO, 1996):

1. Carregamento quase-estático: medem a deflexão do pavimento sob

carregamento através de veículos que se deslocam a velocidade muito baixo,

de modo que não ocorra a influência de forças inerciais (força associada à

massa de um elemento multiplicada por sua aceleração).

Nesta classe pode-se citar por exemplo: ensaio de placa e viga Benkelman.

2. Carregamento vibratório: carregamento dinâmico em regime permanente

que aplicam uma carga estática na superfície do pavimento, sendo que o

caráter dinâmico do ensaio é obtido a partir da indução de uma vibração

harmônica estável.

Nesta classe pode-se citar por exemplo: dynaflect e Road Rater, por exemplo.

3. Carregamento por impulso (impacto): medem a deflexão a partir de

carregamento por impulso “falling weight deflectometer (FWD)”. Estes

equipamentos aplicam uma força transiente ao pavimento pelo impacto

causado por um peso elevado a uma certa altura num sistema guia para em

seguida ser liberado. O peso ao cari choca-se com uma placa que transmite a

força ao pavimento, força esta que pode ser variada pela alteração do

conjunto de massas e/ou altura de queda através de um processo de tentativa

e erro para a resposta conveniente da estrutura.

Nesta classe pode-se citar por exemplo: Dynatest FWD, Dynatest HWD,

Phoenix FWD.

26

O FWD é um equipamento automatizado, rebocado por um veículo utilitário leve

que carrega parte do sistema de aquisição de dados realizado por computador que

fica conectado aos sensores instalados na parte rebocada, ou seja, o deflectômetro

propriamente dito. O ensaio consiste em aplicar a carga de impacto e ler os

deslocamentos em vários sensores instalados ao longo de um suporte, em posições

convenientemente escolhidas para obtenção da linha de deslocamentos (Bernucci et

al, 2006).

No Brasil o ensaio com o equipamento FWD é normatizado pela norma técnica nº

DNER PRO-273/96 (DNER, 1996).

Segundo Pinto e Preussler, 2002 apud Cavalcante (2005), o FWD possui as

seguintes vantagens em relação à viga Benkelmen:

Grande acurácia nas deflexões medidas;

Medidas pouco dispersas;

Possibilidade de variação dos níveis de carga aplicados sobre um mesmo

ponto;

Rapidez e facilidade de operação sob condições de tráfego;

Temperatura da superfície do pavimento e do ar medidas e registradas

automaticamente, além das distâncias percorridas entre os pontos de

ensaios;

Indicado para o controle estrutural das camadas do pavimento desde o

subleito até a camada de revestimento;

Obtenção, rápida e com acurácia, das bacias deflectométricas, permitindo a

análise dos módulos de elasticidade das camadas constituintes do pavimento.

27

Figura 6 – Exemplos de modelos de FWD (Bernucci et al, 2006).

Figura 7 – Esquema das medidas com o FWD (Bernucci et al, 2006).

Segundo Bernucci et al (2006) algumas desvantagens do FWD são:

Custo do equipamento;

Necessidade de calibrações mais sofisticadas;

Diferenças de resultados entre marcas.

Segundo Rodrigues (2001), os deflectômetros quase-estáticos, como a viga

benkelman, não servem para pavimentos rígidos, em função da falta de acurácia

28

para leitura de deflexões menores que 10 x 10-2mm, além de não permitirem a

avalição de juntas. Por outro, segundo o mesmo autor, os deflectômetros de

impacto, como o FWD, aplicam-se para qualquer tipo de pavimento, servindo

inclusive para a avaliação de juntas e detecção de solapamento de placas de

concreto de cimento Portland.

Outro equipamento para avaliação não-destrutiva é o GPR (Ground Penetrating

Radar ou Geo-radar), esse equipamento utiliza tecnologia que baseia-se na

propagação de ondas eletromagnéticas, sendo recomendado como ferramenta

complementar à avaliação estrutural não destrutiva de pavimentos (Gonçalves &

Ceratti, 1998).

O uso do GPR na engenharia de pavimentos abrange as seguintes aplicações,

segundo Gonçalves & Ceratti, 1998:

Identificação das espessuras das camadas do pavimento;

Verificação das condições dos materiais das camadas;

Investigação da presença de vazios sob placas de concreto.

O GPR proporciona levantamentos contínuos ao longo de toda a extensão da

superfície do pavimento e requer menor tempo do que os métodos destrutivos.

Entretanto, há limitações do mapeamento com o GPR em função do local a ser

analisado, do modelo do equipamento e da experiência do analisador dos resultados

(Cao, Y. et al, 2007).

Segundo Gonçalves & Ceratti (1998), as informações obtidas pelo uso do GPR

permitem a obtenção dos os seguintes resultados:

Identificação da homogeneidade e consistências das camadas;

Localização de vazios e descontinuidade abaixo da camada de revestimento;

29

Identificação de acidentes naturais perturbadores, como por exemplo, cursos

de águas subterrâneos;

Retroanálise realizados com FWD;

Controle de qualidade na execução de espessura das camadas de pavimento

já construídas ou em construção.

A avaliação de pavimentos com emprego do FWD e do GPR podem fornecer

informações valiosas sobre as características de desempenho do pavimento,

transformando-se em ferramentas para priorização de projetos e estratégias para

manutenção e reabilitação do pavimento (Noureldin et al, 2003).

Segundo Noureldin et al (2003), apresenta-se abaixo as principais aplicações do

uso do GPR e do FWD em conjunto:

As informações coletadas com o GPR constituem os dados de base para

seleção de pontos para avaliação da resistência do pavimento usando o

FWD;

Os dados obtidos podem ser usados para elaboração de projeto,

manutenção, reabilitação, bem como para as finalidades de gerencia;

Recomenda-se a avaliação periódica com o GPR e o FWD;

O GPR não elimina completamente a coleta de amostra em campo, mas pode

estabelecer a seleção direcionada de amostras que poderiam auxiliar a

análise dos dados obtidos a partir do GPR, nos locais onde houver anomalias

e limitações de dimensionamento de camadas.

2.3.4. Retroanálise

Utilizando-se a retroanálise é possível inferir os módulos de elasticidade das

camadas do pavimento e do subleito por interpretação das bacias de deformação.

30

Dessa forma, o uso da retroanálise permite uma avaliação estrutural mais adequada

de cada segmento e o cálculo do reforço estrutural, se necessário, pelos princípios

da mecânica dos pavimentos (Bernucci et al, 2006).

A retroanálise pode ser entendida como uma técnica utilizada para obtenção dos

módulos de resiliência dos sistema pavimento-subleito, a partir das bacias de

deflexões medidas em campo, espessuras das camadas e os seus respectivos

coeficientes de Poisson (Calvacante, 2005).

Conforme Bernucci et al (2006), os dados de entrada do processo de retroanálise

são:

A configuração do carregamento,

A bacia deflectométrica, seção-tipo do pavimento,

Coeficientes de Poisson e faixas de valores modulares para cada camada da

estrutura.

A sistemática de retroanálise se justifica por permitir (Bernucci et al, 2006):

Inferir os módulos de elasticidade “E” nas condições de campo;

Eliminar ou minimizar coleta de amostras;

Caracterizar com rapidez as camadas em termos de elasticidade;

Verificar a condição estrutural de cada camada e subleito.

Segundo Albernaz (1997), as vantagens relativas ao processo de retroanálise

são:

A necessidade de se obter os módulos elásticos dos materiais nas reais

condições de campo, de difícil reprodução em laboratório;

31

Eliminar ou, pelo menos, minimizar a necessidade de onerosas e perigosas

coletas de amostras na pista (avaliação destrutiva); e,

Rapidez na caracterização elástica dos pavimentos.

Segundo Bernucci et al (2006), as desvantagens de obtenção dos módulos de

elasticidade por retroanálise são:

A sensibilidade do cálculo dos valores dos módulos de elasticidade aos

valores das bacias deflectométricas que possuem uma imprecisão inerente

aos levantamentos de campo;

A confiabilidade dos instrumentos e dos procedimentos operacionais de

medição das deflexões deve ser continuamente verificada;

Os módulos de elasticidade retroanalisados não representam

necessariamente os módulos reais dos materiais das camadas e sim

“módulos equivalentes” (igualdade depende de diversos fatores, como por

exemplo número de camadas, grau de trincamento, homogeneidade de

material e regularidade de espessura);

O conjunto de módulos retroanalisados não é único, depende do programa

utilizado para obtê-los, das hipóteses simplificadoras, dos níveis de ajustes

atingidos etc.

2.4. FREQUÊNCIAS

Oliveira (2016) propôs a frequência mínima de medição das condições

estruturais, pelo método ACN/PCN, sendo a frequência estabelecida em função do

número de pousos diários de aeronaves.

32

Tabela 6 – Frequência mínima de medição das condições estruturais (Oliveira,

2016).

Pousos diários de

aeronaves na pista

Frequência mínima das condições

estruturais – Método ACN/PCN

Menos de 15 Cada 48 meses

16 a 30 Cada 42 meses

31 a 90 Cada 36 meses

91 a 150 Cada 30 meses

151 a 210 Cada 24 meses

Mais de 210 Cada 18 meses

Oliveira (2016) justifica ainda que estabeleceu a frequência em função dos

pousos diários, pois assim ocorre pela ANAC (2016a) para as outras condições,

como atrito e macrotextura. Além disso, justificou o maior tempo de medição pelo

fato de que as condições estruturais das camadas dos pavimentos sofrem poucas

variações, desde que exista um efetivo acompanhamento da construção do

pavimento, com os devidos ensaios de grau de compactação e obtenções das

deflexões/deformações in situ, bem como os demais elementos de projeto –

geometria e drenagem, por exemplo.

De acordo com o TRB (2011), a resistência global de pavimentos

aeroportuários é avaliada usando o método ACN-PCN, conforme definido pela FAA

– AC 150/5335-5C (2014a), contudo, segundo o TRB (2011) a avaliação do PCN

não é usada rotineiramente para planejamento dos tratamentos de manutenção e

reabilitação (M&R).

A tabela abaixo apresenta o resultado da pesquisa realizada pelo TRB (2011)

em 50 aeroportos americanos, com relação à frequência de medição funcional, pela

33

metodologia do PCI, e a avaliação estrutural, com o uso do FWD, das pistas de

pouso e decolagem e das pistas de táxi.

Tabela 7 – Frequência de avaliação de características do pavimento (TRB, 2011).

Método para

avaliação do

pavimento

Pista de pouso e

decolagem

Pista de Táxi

% de

aeroportos

que usam o

método

Frequência

média, em

anos

% de aeroportos

que usam o

método

Frequência

média, em

anos

PCI 78% 3,4 54% 3,3

Ensaio com FWD 18% 3,7 12% N/A

N/A – Dados não disponíveis ou insuficientes.

O TRB (2011) destaca ainda que a investigação do PCI é realizada mesmo

em aeroportos que não têm um sistema de gerenciamento de pavimentos

formalmente implantado.

O departamento de defesa americano (DoD, 2004) recomenda, para os

aeródromos do exército e da força aérea, que a investigação da condição funcional

do pavimento, usando o método do PCI, não ultrapasse o intervalo de 5 anos.

Entretanto, o DIO ressalta que a condição do pavimento poderá exigir um intervalo

menor do que 5 anos, podendo ser anual em alguns casos.

O Transport Canada (2016) considera que uma investigação estrutural de um

pavimento aeroportuário consiste na inspeção visual da superfície do pavimento

para identificar os tipos de defeitos e o registro da extensão e da severidade desses

defeitos, recomendando que esta investigação da condição estrutural seja conduzida

em todas áreas pavimentadas da área de movimento do lado ar por engenheiros e

técnicos treinados/experientes, ou pelo pessoal de manutenção, pelo menos uma

vez por ano, particularmente para pavimentos que exibem defeitos relacionados com

o tráfego ou para pavimentos com grande número de operações.

34

Ainda conforme o Transport Canada (2016), para pavimentos que tenham

histórico de registro dos defeitos no pavimento conforme a metodologia do PCI

(ASTM D5340, 2012) a frequência da investigação pode ser estendida para 3 anos.

Nessa mesma linha, a FAA (2014b) também exige que, os aeroportos devem

possuir um programa de manutenção de pavimentos, que inclua a realização de

inspeções regulares e menos detalhada do pavimento, em frequências diária,

semanais e mensais, por exemplo, e, anualmente, deve realizar uma inspeção

detalhada dos pavimentos. A FAA (2014b) considera, entretanto, que caso esta

inspeção anual detalhada for executada seguindo a metodologia do PCI, de acordo

com a norma ASTM D5340 (ASTM, 2012), a frequência da inspeção detalhada

poderá ser estendida para 3 anos.

O DIO (2011) recomenda que seja realizada uma investigação parcial do PCI,

em determinadas área selecionadas do aeródromo, com mudança da área

selecionada a cada mês, e a investigação completa do PCI de todos os pavimentos

primários (pista de pouso e decolagem, helipontos) uma vez por ano, e a cada três

anos para pavimentos secundários (taxis, pátios) e terciários (piso de hangares,

rotas de reboque de aeronaves).

O Departamento de Defesa da Austrália (Departament of Defence –

Australian Goverment, 2015) recomenda aos operadores de aeródromo a realização

de inspeções regulares de manutenção dos pavimentos, na frequência

diária/semanal/mensal/anual, para detectar e evitar defeitos. O nível de

detalhamento e o escopo da inspeção deve ser ajustada pelas inspeções mensais e

anuais.

35

Além disso, o Departamento de Defesa da Austrália estabelece que todo

aeroporto pertencente ao sistema de gerenciamento de pavimentos de aeródromos

do Departamento da Defesa deve ser inspecionado por este departamento,

anualmente, no caso dos principais aeroportos, e a cada 2 ou 3 anos para

aeroportos menores. Essa inspeção é apenas visual e fornece recomendações para

manutenção dos pavimentos aeroportuários para os próximos 10 anos (Departament

of Defence – Australian Goverment, 2015).

Segundo o departamento de defesa da Austrália (Departament of Defence –

Australian Goverment, 2015), a equipe de inspeção utiliza, como guia, o sistema de

índice da condição do pavimento (APCRS - Airfield Pavement Condition Rating

System) que juntamente com a experiência dos engenheiros determinará a condição

do pavimento. O índice APCRS possui 7 escalas de condição, desde 7 (“Muito bom”)

até 1 (“destruído”). Sendo que a utilização do índice APCRS, para avaliar a condição

dos pavimentos, não objetiva trazer qualquer aumento de tempo ou de custo, e

também não pretende substituir o método do PCI, conforme norma ASTM D5340, o

qual, segundo o Departamento de Defesa da Austrália, produz resultados mais

consistentes, apesar de levar um tempo maior para coleta de dados em campo e

avaliação da condição do pavimento, via MicroPaver, software este desenvolvido

pelo corpo de engenheiros do exército dos Estados Unidos (USACE).

36

3. MODELO PROPOSTO

O método do PCI, é indicado neste trabalho como metodologia para

levantamento de defeitos em pavimento aeroportuários, dentro do escopo da

avaliação funcional do pavimento, em função dos seguintes motivos:

Aplicável para pavimentos aeroportuários;

Adotado por diversas agências no mundo;

Fornece um índice objetivo para avaliação funcional;

Quantifica os defeitos e o nível de severidade;

Fornece subsídios à administração aeroportuária quanto à decisão das

estratégias de manutenção e reabilitação (M&R) dos pavimentos;

Fornece uma análise indireta de potencial FOD, irregularidade e de possíveis

danos estruturais;

Método de escolha aleatória das amostras a serem investigadas;

Padronizar um índice para todos os aeroportos, permitindo, no futuro, o

estabelecimento de um processo sistemático de acompanhamento, controle e

fiscalização dos aeroportos pelo órgão regulador.

Metodologia aplicável tanto para pavimentos flexíveis quanto para rígidos.

Importante destacar que o método do DNIT (2003), que avalia o índice de

gravidade global (IGG) de pavimentos tipos flexíveis e semi-rígidos, tem

aplicabilidade para pavimentos rodoviários, carecendo de estudos e pesquisa quanto

à sua utilização e aplicação em pavimentos aeroportuários.

A figura 08, abaixo, apresenta os principais requisitos regulamentares

contidos no regulamento da ANAC (2016a) como parâmetros para avaliação da

condição funcional das pistas de pouso e decolagem de aeródromos do Brasil. Cabe

37

ressaltar que a ANAC (2016a) não recomenda expressamente a metodologia do

PCI, para avaliação objetiva dos defeitos nos pavimentos, sendo portanto, uns dos

objetivos principais do trabalho em tela.

Irregularidade longitudinal

Atrito

Macrotextura

Acúmulo de borracha

Avaliação Funcional

153.203(b)(1)(i) e 153.205(b)(1)

Defeitos no pavimento PCI

Requisito 153.205(f)

Requisito 153.205(g)

Requisito 153.205(h)

Requisito 153.205(i)

FOD

Desníveis/depressões/

deformações

Juntas de dilatação

Requisito 153.203(b)(3)

Requisito 153.203(b)(2)(i)(A)

Requisito 153.203(b)(4)

Requisito 153.203(b)(2)

Medição de:

IRI;

Atrito;

Macrotextura;

Acúmulo de borracha

Inspeções regulares

(Manutenção Preventiva/

monitoramento)

+PCI

Figura 8 – Modelo de avaliação funcional proposto, em consonância com o

regulamento da ANAC (2016a).

Em relação às inspeções regulares cabe destacar que estas devem constar

no programa de manutenção de pavimentos dos aeroportos, devendo seguir

minimamente as seguintes frequências:

Diária;

Semanal;

Mensal (com consolidação de relatório técnico trimestral);

Anual.

Cabe destacar ainda, em relação aos aeródromos da classe IV ( que

processam mais de 5 milhões de passageiros por ano), estes devem possuir

procedimentos para monitoramento e avaliação do estado do pavimento baseados

em uma metodologia de gerenciamento de pavimentos, conforme exigido no

38

requisito 153.203(c) do RBAC 153 (ANAC, 2016a). Dessa forma, os dados obtidos

pela avaliação funcional e estrutural devem compor o sistema de gerenciamento do

aeroporto.

O modelo proposto neste trabalho baseia-se em exigências mais rigorosas

para os aeroportos das classes III e IV, pois apesar destes representarem 16,7% e

10,5%, respectivamente, do total de 114 aeródromos com voo regular, conforme

dados do HOTRAN (ANAC, 2016b) e obtidos junto à ANAC, os aeroportos destas

classes por sua vez, processaram em 2015, respectivamente, 18,7% e 74,6% do

total de passageiros, ou em termos quantitativos, representa aproximadamente

163milhões de passageiros processados em 2015 nos aeroportos classe IV, e

aproximadamente 40 milhões de passageiros processados em 2015 nos aeroportos

classe III. As figuras 9 e 10 apresentam os gráficos com o resumo destes dados.

Figura 9 – Distribuição da quantidade de aeródromos com voo regular, em função

das classes dos aeródromos (ANAC, 2016b).

39

Figura 10 – Distribuição da quantidade total de passageiros processados em 2015,

segundo as classes dos aeródromos.

A tabela 8, abaixo, apresenta o modelo proposto para avaliação de defeitos

(funcional) e estrutural de pavimentos. Cabe ressaltar, em relação à avaliação

funcional, que o levantamento de defeitos do PCI é a principal metodologia a ser

executada, mas que deve ser analisada em conjunto com os dados de outros

ensaios e outras informações advindas do processo de inspeções, conforme

indicado na figura 8.

40

Tabela 8 – Modelo proposto para avaliação de defeitos (funcional) e estrutural

de pavimentos.

Avaliação de defeitos

Classe I Classe II Classe III Classe IV

Método/ ensaio

PCI*1 PCI*1 PCI PCI

Elemento RWY

TWY e pátio

RWY TWY e pátio

RWY TWY e pátio

RWY TWY e pátio

Frequência (em meses)

24 48 24 48 18 36 12 24

Avaliação estrutural

Classe I Classe II Classe III Classe IV

Método/ ensaio

Não destrutivos

(FWD*2, GPR) +

destrutivos (amostras para

ensaios)

Não destrutivos

(FWD*2, GPR) +

destrutivos (amostras para

ensaios)

Não destrutivos

(FWD*2, GPR) +

destrutivos (amostras para

ensaios)

Não destrutivos

(FWD*2, GPR) +

destrutivos (amostras para

ensaios)

Frequência (em meses)

48 48 36 24

NOTAS:

1 – Para esses aeródromos, classes I e II, é aceitável a adoção do plano de amostragem mínimo,

conforme relatado na tabela 2 deste trabalho;

2 – Ensaio obrigatório na avaliação estrutural;

As avaliações funcional e estrutural deverão ser apresentadas com

parecer/laudo técnico, acompanhada de devida ART (anotação de responsabilidade

técnica), e no caso de terceirização dos serviços, o parecer/laudo deverá ser

acompanhada da devida aprovação/validação da análise pela área de engenharia ou

de manutenção do operador do aeroporto.

41

4. CONCLUSÃO

O modelo proposto para avaliação funcional e estrutural dos pavimentos visa

detalhar a forma de cumprimento do requisito 153.203(b)(1)(i) do RBAC 153 (ANAC,

2016a), por meio de ensaios e dados objetivos que comprovem a manutenção da

condição funcional e estrutural do pavimento, servindo também como norma

regulatória complementar a ser implementada pelo órgão regulador.

É recomendado a elaboração de uma análise de impacto regulatório para

avaliar os impactos do modelo proposto, a partir de dados de custos consistente dos

ensaios e estudos de casos, podendo inclusive nortear alterações/adaptações na

frequência de realização dos ensaios.

Espera-se que este trabalho sirva de força propulsora para o órgão regulador

na implementação da norma, e a consequente utilização pelos operadores

aeroportuários, além de servir futuramente, a partir da montagem de um banco de

dados consistente e robusto, como instrumento de gerenciamento, controle e

fiscalização das condições estruturais e funcionais dos pavimentos dos aeroportos

do país.

42

5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

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