Aeroporto de São JosAeroporto de São Joséé dos dos Campos Campos –– Professor Urbano Ernesto Professor Urbano Ernesto

StumpfStumpf

Estudo de Caso – Levantamentos de FWD e GPR para Avaliação

Estrutural dos Pavimentos

11

IntroduIntroduççãoãoNecessidade de conhecer a condição estrutural da pista

Homologação do PCN

Projetar recuperação / adequar a novas aeronaves

Dificuldades operacionais para ensaios (liberação de pista)

Emprego de técnicas de ensaios não-destrutivos (NDT)

FWD – Falling Weight Deflectometer

GPR – Ground Penetrating Radar22

Estudo de CasoEstudo de Caso

Colocar a planta

33

ObjetivoObjetivo

Conhecer o comportamento estrutural do pavimento de um aeroporto de forma confiável empregando ensaios não destrutivos (FWD e GPR) de forma a minimizar as interferências e a realização de ensaios destrutivos (sondagens)

44

Procedimento (1/2)Procedimento (1/2)

Levantamento dos dados históricos

• Movimento operacional no aeroporto (mix de aeronaves)

• Histórico do pavimento

Levantamentos Não Destrutivos

• Reconhecimento e diagnóstico das camadas estratigráficas dos pavimentos das pistas (GPR)

• Determinação das bacias de deflexão sob cargas dinâmicas (FWD)

55

Procedimento (2/2)Procedimento (2/2)Tratamento Preliminar dos Dados Levantados• Determinação da Aeronave Crítica

• Definição dos pontos de sondagem

Execução de sondagens rotativas, atividade posteriormente complementada com furos de sondagens adicionais do tipo “janela” e ensaios de lab.

Inspeção de campo (visual)

Tratamento final de dados

Cálculo dos valores de PCN das pistas66

Sistema de Referência (1/2)Sistema de Referência (1/2)

77

Sistema de Referência (2/2)Sistema de Referência (2/2)

88

Movimento OperacionalMovimento OperacionalMix de Aeronaves: Aeronave Pousos Decolagens

Brasília 841 840

Embraer 190 681 685

Piper Uirapuru 1030 1028

Bandeirante 631 629

Sêneca 523 523

Fokker 50 379 378

Embraer 135 335 336

C42B Ikarus 236 234

Embraer 170 201 220

T27 Tucano 194 192

Embraer 145 180 178

Embraer 175 189 168

Cessna 172 135 135

T26 Xavante 124 126

Embraer 195 108 105

Aero Boero 111 96 97

Cessna Caravan 82 82

Boeing 737-700 43 43

Boeing 737-200 12 12

Total 6020 6011

99

Levantamentos de Levantamentos de CampoCampo

1010

Georradar (GPR)

Levantamentos de CampoLevantamentos de Campo

1111

Características• Produtividade• Qualidade

Usos diversos• Determinar vazios e umidade• Localizar armadura• Localizar espessura de camadas• Determinar segmentos homogêneos• Identificar homogeneidade e falhas• Mapeamento do subsolo (jazidas, contaminação)

GPRGPR

1212

Funcionamento do Radar

Tempo (ns.)Radar (Formato de Onda)

Asfalto

Base

Sub-base

Raios Refletidos

Superfície

Seção Transversal do Pavimento

Voltagem Antena

1

2

3

GPRGPR

1313

Uma Leitura do Pulso Refletido

(picos de voltagem e formato dos mesmos permitem a distinção de interfaces refletivas)

GPRGPR

1414

Esquema de levantamento

GPRGPR

1515

Conjunto de Leituras do Pulso Refletido: RADARGRAMA

GPRGPR

1616

Vantagens

• Precisão de dados

• Investigação não-destrutiva

• Dados “contínuos”

• Múltiplas aplicações

• Ampla utilização

GPRGPR

1717

Limitações

• Limitação no lev. de campo – chuva

• Possíveis interferências - ondas e ruídos

• Dificuldade em materiais condutivos

• Necessita evolução tecnológica (software) para

reduzir custo das análises

GPRGPR

1818

Falling Weight Deflectometer (FWD)

Levantamentos de CampoLevantamentos de Campo

1919

Permite a identificação do comportamento do pavimento face à solicitação dinâmica de carga, possibilitando a determinação dos parâmetros elásticos in-situ das camadas que constituem o pavimento.

FWDFWD

2020

FWDFWD

2121

FWDFWDCaracterísticas do FWD:

Ensaios não destrutivosSem interferência do operadorAplicação de cargas dinâmicasControle de cargas até 8 tf (e registro de valores)Registro de deflexões em diversos pontos (bacias)Flexibilidade no posicionamento dos geofonesPossibilidade de estudar a transferência de carga

Demonstração hoje a tarde!!!2222

Sondagens• Rotativas

Levantamentos de CampoLevantamentos de Campo

2323

Sondagens• Janela

Levantamentos de CampoLevantamentos de Campo

2424

ResultadosResultados

2525

Resultados Resultados -- GPRGPR

2626

Resultados Resultados -- GPRGPR

Zona de pavimento degradado

2727

Resultados Resultados -- FWDFWDCondição Deflectométrica ao Longo do Trecho

Rodovia: Pista de Pouso e DecolagemSentido: Cabeceira 15 - Cabeceira 33

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

De

flex

ão (

0,0

1 m

m)

Posição (km)

Eixo Esquerdo Eixo Direito Bordo Esquerdo Bordo Direito 2828

CritCritéérios de Avaliarios de Avaliaççãoão

2929

CritCritéérios de Avaliarios de AvaliaççãoãoPavement Classification Number (PCN) – Número que expressa a capacidade estrutural relativa de um pavimento de um aeródromo, em termos de uma carga de roda equivalente.

3030

FWD – Baciade Deflexão

GPREstratigrafia Sondagens

Módulos deResiliência

Carga de RodaSimples

EquivalentePCN

CritCritéérios de Avaliarios de Avaliaççãoão

Mix de Aeronaves

Aeronave Críticae Op. Eq.

3131

CritCritéérios de Avaliarios de Avaliaççãoão

Estrutura TípicaEspessura

(cm)

Módulo de Elasticidade

(kgf/cm2)

CBUQ 8 40.000

Base 20 2.500

Sub-base 25 2.000

Subleito - 1.000

ParâmetrosDeflexão

(x10-2 mm)

Df1 < 51

Df1-Df4 < 29

Df7 < 9 3232

• Retroanálise –ELMOD 5:• Dados do pavimento (espessuras e materiais)• Estimam-se módulos para as camadas• Comparam-se valores deflectométricos reais com

medidosComparativo das Bacias de Deflexão

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100 120

Afastamento da carga (cm)

Def

lexã

o (0

,01m

m)

Medido Calculado

CritCritéérios de Avaliarios de Avaliaççãoão

3333

DiagnDiagnóóstico dos stico dos PavimentosPavimentos

3434

DeflectometriaDeflectometria

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Df1

(0

,01

mm

)

Km

Perfil DeflectométricoPista de Pouso e Decolagem

Df1 - 4,1 tf - Eixo Direito Df1 - 4,1 tf - Eixo Esquerdo Df1 - 4,1 tf - Bordo Direito Df1 - 4,1 tf - Bordo Esquerdo previsto3535

DeflectometriaDeflectometria

0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Df4

-Df1

(0,0

1 m

m)

Km

Perfil DeflectométricoPista de Pouso e Decolagem

Df1-Df4 - 4,1 tf - Eixo Direito Df1-Df4 - 4,1 tf - Eixo Esquerdo Df1-Df4 - 4,1 tf - Bordo Direito

Df1-Df4 - 4,1 tf - Bordo Esquerdo previsto

3636

DeflectometriaDeflectometria

0

10

20

30

40

50

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Df7

(0,0

1 m

m)

Km

Perfil DeflectométricoPista de Pouso e Decolagem

Df7 - 4,1 tf - Eixo Direito Df7 - 4,1 tf - Eixo Esquerdo Df7 - 4,1 tf - Bordo Direito Df7 - 4,1 tf - Bordo Esquerdo previsto

3737

DeflectometriaDeflectometria

Parâmetros

(x10-2 mm)

Pista de

PousoReferência

Df1 56,1 51

Df1-Df4 43,2 29

Df7 4,2 9

Resumo dos levantamentos deflectométricos:

3838

100

1.000

10.000

100.000

0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

Mód

ulo

de

Res

iliên

cia

(kg

f/cm

²)

Posição (m)

Perfil dos Módulos de ResiliênciaPista de Pouso e Decolagem

CBUQ Base Subbase Subleito

MMóódulos de Resiliênciadulos de Resiliência

3939

MaterialEspessura

(cm)

Módulo de Elasticidade

(kgf/cm2)

Medidos Referência

CBUQ 8 24.000 40.000

Base 20 1.200 2.500

Sub-base 25 3.200 2.000

Subleito - 3.300 2.000

MMóódulos de Resiliênciadulos de Resiliência

4040

InspeInspeçção Tão TéécnicacnicaFotos

4141

Aeronave CriticaAeronave Critica

Aeronave Crítica:

• Embraer 190

• 1301 operações eq.

Aeronave Peso Máximo de Decolagem

Operações Anuais Espessura

Embraer 120 – Brasília 26.610 841 15,78Embraer 190 114.552 685 37,49Piper Uirapuru 7.200 1.030 7,44Embraer 110 – Bandeirante 12.566 631 11,51Sêneca 4.751 523 4,75Fokker 50 45.900 379 21,39Embraer 135 44.092 336 20,61C42B Ikarus 992 236 0,61Embraer 170 85.098 220 28,93T27 Tucano 7.000 194 6,15Embraer 145 53.131 180 21,85Embraer 175 89.000 189 29,26Cessna 172 2.350 135 1,61T26 Xavante 11.508 126 9,15Embraer 195 115.279 108 32,01Aero Boero 1.962 97 1,10Cessna Caravan 8.752 82 6,95Boeing 737-700 154.498 43 32,68Boeing 737-200 129.498 12 24,11

4242

CCáálculo do PCNlculo do PCN

Em síntese foram utilizados os seguintes parâmetros

nos cálculos em questão:

Aeronave crítica: Embraer 190;

Operações equivalentes anuais: 1.301;

Operações por cobertura (P/C): 3,48;

Horizonte: 20 anos.

4343

Resumo do PCNResumo do PCN

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80

PC

N

Posição (km)

PCN- 20 AnosPista de Pouso e Decolagem

Bordo Direito Bordo Esquerdo Eixo Direito Eixo Esquerdo PCN - 20 anos 4444

Resumo do PCNResumo do PCNLocal

KMPCN

Inicial Final

Pista de Pouso

0 1,6 9/F/A/X/T

1,6 2,1 15/F/A/X/T

2,1 2,6 12/F/A/X/T

2,6 2,9 18/F/A/X/T

Táxi Paralela

0 1,8 15/F/A/X/T

1,8 2,2 31/F/A/X/T

2,2 2,6 14/F/A/X/T

2,6 3,2 28/F/A/X/T

Táxi B 0 0,15 13/F/A/X/T

Táxi C 0 0,15 15/F/A/X/T

Táxi D 0 0,15 19/F/A/X/T

Pátio 0 0,15 17/R/A/X/T

•Tipo de Pavimento: Flexível (F) ou Rígido (R);•Capacidade de Suporte do Subleito: A, B, C ou D, definidos a partir do módulo de resiliência do subleito;•Pressão dos Pneus: W, X, Y ou Z, de acordo com a norma 150/5335-5 do FAA;•Método de Avaliação: Avaliação da aeronave (V) ou Estudo Técnico (T).

4545

ConclusõesConclusões

4646

ConclusõesConclusões

Aplicabilidade do procedimento foi efetiva

• Quantidade de levantamentos destrutivos reduzidos

• Maior quantidade de dados (representatividade)

4747

AgradecimentosAgradecimentos

Infraero

ALACPA

4848