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.
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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;
4
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:
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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);
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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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