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aeroportos
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PROJETO DE
PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E
RÍGIDOS
Prof. Dario Cardoso de
Lima - UFV
CIV 411 - AEROPORTOS
1
CONSIDERAÇÕES GERAIS
SOBRE O DIMENSIONAMENTO
DE PAVIMENTOS DE
AEROPORTOS
2
• Objetivo
– Dimensionar pavimentos para uma vida útil de
20 anos, com manutenção normal, ou seja,
não se considerando a manutenção pesada.
• Dados necessários
– Peso máximo de decolagem:
• o uso do peso máximo estrutural, por
exemplo, representa um fator conservativo,
uma vez que os aviões nem sempre
decolam com este peso; e
• considera-se que 95% do peso máximo de
decolagem esteja concentrado no trem de
pouso principal (apenas 5% na bequilha ou
trem de pouso de nariz ou secundário).
3
–Geometria dos trens de pouso de
todos os aviões que deverão operar
naquela pista:
• eixos simples, duplo, duplo tandem,
duplo-duplo tandem), por exemplo;
• considera-se que a pressão dos
pneus varia entre 75 e 200 psi.
– Previsão de volume de tráfego anual,
por tipo de avião;
4
– Parâmetros estruturais do subleito e
camadas do pavimento:
• Pavimentos flexíveis:
• CBR.
• Pavimentos rígidos:
• Ksubleito, Ksubleito-subbase (função
do material e da espessura da sub-
base); e
• tf (resistência do concreto à tração
na flexão).
5
• Metodologia Geral
– Dados das aeronaves:
• identificar, para cada uma, seu peso máximo
de decolagem e seu tipo de trem de pouso;
• relacionar as decolagens anuais previstas de
cada aeronave;
• obter, para cada tipo, a carga por roda,
resultado da divisão de 95% do peso máximo
de decolagem pelo número de rodas nos
trens de pouso principais;
6
• identificar a aeronave de projeto como sendo
aquela que leva à maior espessura de
pavimento, por exemplo, como segue:
7
• converter o número de decolagens
dos trens de pouso de todas as
aeronaves em termos de decolagens
do trem de pouso da aeronave de
projeto, através de uma tabela com
fatores de conversão:
–por exemplo, para converter
decolagens de aeronaves com trem
de pouso simples para decolagens
de aeronaves com trem de pouso
duplo, usa-se um fator de
multiplicação de 0,8.
8
• Com base no número de decolagens de
cada tipo de aeronave convertido para a
aeronave de projeto e a relação entre as
cargas por roda de cada aeronave e da
aeronave de projeto, determinar o número
equivalente anual de decolagens da
aeronave de projeto:
– O somatório das decolagens equivalentes de
cada aeronave em termos da aeronave de
projeto fornece um número total equivalente
de decolagens da aeronave de projeto.
9
10
• O uso de ábaco
relacionando, para cada tipo
de trem de pouso e de
pavimento (rígido ou
flexível), a resistência do
solo (através do índice CBR -
California Bearing Ratio ou
do coeficiente de reação do
subleito), o peso (máximo de
decolagem) da aeronave de
projeto e o número total de
decolagens possibilita obter
a espessura total do
pavimento.
CBR
DIMENSIONAMENTO
11
Fontes:
1 Goldner, L.G. Apostila de Aeroportos. Florianópolis, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, 218 p, 2010.
2 Material da FAA, 2010/2011. Site da FAA. Consulta em: 08/2010
• Pavimentos flexíveis
• Pavimentos rígidos
Figura 1. Seção típica de um pavimento flexível.
Figura 2. Seção típica de um pavimento rígido.
Tipos de pavimentos
12
Características das aeronaves
• Tipos de trens de pouso
Figura 3. Tipos de trens de pouso. 13
Mecânica dos pavimentos
Figura 4. Carregamentos e tensões em pavimentos flexíveis e
rígidos e distribuição de carga em aviões. 14
Método da Federal Aviation Administration
(FAA) – AC/150/5320-6D – 7/7/1995
15
EXERCÍCIO
DETERMINAÇÃO DO NÚMERO
EQUIVALENTE ANUAL DE
DECOLAGENS DA AERONAVE DE
PROJETO
16
1. Fatores de conversão para configuração de
trem de pouso da aeronave de projeto
Tabela 1. Fatores de conversão entre trens de pouso de aeronaves.
17
18
Fonte:
https://www.google.com.br/search?q=trem+de+pouso+do+airbus+a330&biw=1366&bih=667&tbm=isch&imgil=RVBI2SBrhRap9M%253
A%253Bo_NPMs0y9-_XHM%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fwww.avioesemusicas.com%25252Fporque-os-trens-de-pouso-
com-mais-de-2-rodas-sao-inclinados.html&source=iu&pf=m&fir=RVBI2SBrhRap9M%253A%252Co_NPMs0y9-
_XHM%252C_&usg=__87EGYur3uTEJn489RS1vkYEmXNc%3D&ved=0CCYQyjc&ei=AVtaVOvMJZanyATtoYKoCQ#facrc=_&imgdii=R
VBI2SBrhRap9M%3A%3B0Gy2NBmxZyQZzM%3BRVBI2SBrhRap9M%3A&imgrc=RVBI2SBrhRap9M%253A%3Bo_NPMs0y9-
_XHM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.avioesemusicas.com%252Fwp-
content%252Fuploads%252F2010%252F02%252Fboeing787.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.avioesemusicas.com%252Fporqu
e-os-trens-de-pouso-com-mais-de-2-rodas-sao-inclinados.html%3B399%3B319
Fonte: http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrwerk_(Flugzeug)
2. Determinação do número anual de decolagens
em termos da aeronave de projeto.
Tabela 2. Dados de tráfego para o projeto do pavimento
19
Sequência
1) Determina-se a espessura do pavimento para cada aeronave da
previsão através das curvas de projeto e chega-se à conclusão
de que o 727 – 200 requer a maior espessura de pavimento,
transformando-se na aeronave de projeto.
• Procedimento: Entrar com o peso de decolagem de cada
aeronave e o CBR (valor K) do subleito em ábaco específico
que leva em conta o tipo de trem de pouso e determinar a
espessura do pavimento para a mesma. A aeronave que levar
à maior espessura de pavimento será a de projeto.
2) 727 – 200 → Trem de pouso de roda dupla → Converter todas as
previsões de decolagens das outras aeronaves para a aeronave
de projeto em termos de configuração de roda dupla, com os
fatores de conversão da Tabela 1.
• Assim as freqüências são transformadas, aplicando-se os
coeficientes para um só tipo de trem de pouso.
3) Chega-se aos valores da Tabela 3.
4) Conclusão: o pavimento deve ser projetado para 16.241 partidas
anuais de uma aeronave de roda dupla com 190.500 lb de peso.
20
Tabela 3. Determinação do número de decolagens anuais em termos da
aeronave de projeto ( )
21
22
23
DIMENSIONAMENTO DE
PAVIMENTOS FLEXÍVEIS:
AERONAVES COM MAIS DE
13.608 KG (P > 30,000 lbs)
24
• Estrutura do pavimento flexível, como se ilustra
na Figura 7, considerando as recomendações da
NSMA 85-2 (Norma de Sistema do Ministério de
Aeronáutica), como segue:
• Revestimento;
• Base;
• sub-base; e
• Subleito.
Figura 7. Seção típica de
projeto. 25
• Dados a serem considerados no projeto
• Valor do CBR do subleito.
• Valor do CBR da sub-base.
• Peso bruto da aeronave de projeto.
• Freqüência anual de decolagens da aeronave de projeto.
• A Tabela 4 apresenta a espessura mínima da camada de base para
o tipo de aeronave e intervalo de carga de projeto.
• Nas Figuras 8 a 12 têm-se gráficos que indicam espessura total
necessária do pavimento e espessura mínima do revestimento
(asphalt surfaces) para áreas críticas e não críticas, em função do
tipo de eixo ou do tipo de aeronave.
• O fator 0,9T para o pavimento não crítico, se aplica à base e à sub-
base; a espessura da camada de revestimento deve ser aquela que
é apresentada nas curvas de projeto.
26
Tabela 4. Espessura mínima da camada de base
27
Figura 8. Curvas de projeto de pavimentos flexíveis para áreas críticas: Trem de
pouso de rodas simples. 28
• Espessura total necessária
do pavimento e espessura
mínima do revestimento
Figura 9. Curvas de projeto de pavimentos flexíveis para áreas críticas: Trem de
pouso de rodas duplas. 29
• Espessura total necessária
do pavimento e espessura
mínima do revestimento
Figura 10. Curvas de projeto de pavimentos flexíveis para áreas críticas: Trem
de pouso Duplo Tandem. 30
• Espessura total necessária
do pavimento e espessura
mínima do revestimento
EXEMPLO DE DETERMINAÇÃO DA
ESPESSURA TOTAL: FIGURA 10
CBR subleito = 6%
Peso decolagem = 300.000 lb
Número anual de decolagens = 3.000
H total = 37,5”
R mínimo = 4”
Figura 11. Curvas de projeto de pavimentos flexíveis para áreas críticas: B747-
100, SR, 200 B, C, F. 31
• Espessura total necessária
do pavimento e espessura
mínima do revestimento
Figura 12. Curvas de projeto de pavimentos flexíveis para áreas críticas: L-
1011-100, 200. 32
• Espessura total necessária
do pavimento e espessura
mínima do revestimento
33
EXERCÍCIO DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
Figura 13. Estrutura do pavimento flexível projetado.
Dados:
CBR subleito = 5%
Peso decolagem = 150.000 lb
Número decolagens = 15.000
Da Figura 10:
H5% (total) = 32”
H20% = 11”
R mínimo = 4”
34
EXERCÍCIO DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS
Figura 10. Estrutura do pavimento flexível projetado.
Dados:
CBR subleito = 5%
Peso decolagem = 150.000 lb
Número decolagens = 15.000
Da Figura 10:
H5% (total) = 32”
R mínimo = 4”
H20% = 11” (Figura 10)
H20% = R + B → B = 11” – 4” = 7”
Hsubbase = 32” – 11” = 21”
→ B = 7” > 6” (mínimo exigido)
35 Figura 14. Detalhamento da estrutura do pavimento flexível projetado.
Dados:
CBR subleito = 5%
Peso decolagem = 150.000 lb
Número decolagens = 15.000
Da Figura 10:
H total = 32” B = 7” (> 6”)
R mínimo = 4” Hsb = 21”
36
DIMENSIONAMENTO DE
PAVIMENTOS FLEXÍVEIS:
AERONAVES COM MENOS DE
13.608 KG (P < 30,000 lbs)
• Os pavimentos para aeronaves leves podem ser definidos
como instalações de pouso que visam acomodar aeronaves
particulares ou outras menores que estejam engajadas em
atividade não programadas como, por exemplo, na
agricultura ou em vôos de instrução. Esses pavimentos
não serão utilizados por aeronaves que excedam o peso
bruto de 30.000 libras (13.000 Kg) e, em muitos casos,
essas aeronaves não excederão sequer as 12.500 libras
(5.700Kg).
• Alguns aeroportos podem não precisar de áreas
operacionais pavimentadas. As condições do terreno
podem ser aceitáveis para o desenvolvimento de uma
superfície gramada adequada para as operações das
aeronaves leves. É possível construir uma pista de solo
estabilizado gramado, melhorando a estabilidade do solo
com a adição de agregado antes do desenvolvimento do
gramado.
37
• Na maioria das áreas, entretanto, não é possível obter e
manter uma superfície gramada estável, devido às
condições adversas do tempo ou alta densidade do
tráfego.
• Os pavimentos projetados para servir aeronaves de menos
de 30.000 libras (13.000Kg) de peso bruto, podem ser do
tipo flexível ou rígido.
• A Figura 15 apresenta seções típicas de pavimentos para
aeronaves leves e a Figura 16 ilustra um gráfico de
dimensionamento.
38
Figura 15. Seções típicas de pavimentos para aeronaves leves. 39
Figura 16. Gráfico de dimensionamento do pavimento flexível de aeronaves
leves. 40
41
DIMENSIONAMENTO DE
PAVIMENTOS RÍGIDOS:
MÉTODO DA FAA AC 150/5320-6C/1995
• Composição do pavimento
• Função da sub-base:
– fornecer suporte uniforme para a placa de concreto
e, secundariamente, aumentar o módulo de reação
do subleito; e
– deve ter espessura maior ou igual a 10 cm.
42
Figura 17. Composição típica de um pavimento rígido.
• Determinação do módulo de reação da
fundação e do sistema subleito/sub-base
do pavimento (K):
– Ensaio de Placa; e
– Índice de Suporte Califórnia (CBR), como se ilustra nas
Figuras 18, 19 e 20.
43 Figura 18. Determinação de K a partir do valor CBR.
44 Figura 19. Determinação de K do subleito a partir do valor CBR.
45 Figura 20. Aumento de K devido à presença de sub-base.
Dimensionamento de um pavimento rígido
(áreas críticas e não críticas do pavimento)
• Etapas:
– definição da aeronave tipo ou de projeto;
– determinação do número de decolagens
equivalentes para a aeronave de projeto;
– dados necessários para o dimensionamento:
• resistência à tração na flexão do concreto;
• coeficiente de recalque do subleito/sub-base;
• peso total da aeronave; e
• decolagens anuais da aeronave tipo, adotando-se a
correção da espessura para o número de
decolagens anuais superiores a 25.000, segundo a
Tabela 5.
46
47
Tabela 5. Percentuais para correção da espessura da placa de
concreto em função do número de decolagens superior a 25.000
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES
48
49
1. Dimensionar o pavimento rígido de um aeroporto, sabendo-
se que a resistência à tração na flexão do concreto a ser
utilizado é de 700 psi, o subleito apresenta coeficiente de
recalque (K) de 100 pci e vai-se utilizar sub-base
estabilizada granulometricamente com 8” (20 cm) de
espessura, bem como que a aeronave tipo tem peso total
de 180.000 lbs, previsão de 15.000 decolagens anuais e
trem de pouso de rodas duplas.
• Solução:
– cálculo do K do sistema sub-leito/sub-base,
a partir da Figura 22. Tem-se:
• K (sl-sb) = 250 pci
– entrando com os dados fornecidos na
Figura 23, tem-se:
• em áreas críticas: H = 16” ( 40 cm); e
• em áreas não críticas: 0,9 H 36 cm.
50 Figura 22. Coeficiente de reação do sistema subleito/sub-base,
para sub-bse estabilizada granulometricamente.
•K (sl) = 100 pci
•H sb = 8”
•K (sl-sb) = 250 pci
51 Figura 23. Curva de projeto para pavimentos rígidos: aeronave com trem de rodas
duplas.
FIM
Dados do exercício da página 49
•Trem de pouso de rodas duplas
•K (sl-sb) = 250 pci H placa = 16”
• tf = 700 psi
•P decolagem = 180.000 lb
•Número decolagens = 15.000
2. Dimensionar o pavimento rígido de um aeroporto,
sabendo-se que a resistência à tração na flexão do
concreto a ser utilizado é de 670 psi, o sistema subleito-
subbase apresenta coeficiente de recalque (K) de 300 pci,
bem como que a aeronave tipo tem peso total de 60.000
lbs, com previsão de 6.000 decolagens anuais e trem de
pouso de roda simples.
• Solução:
– entrando com os dados fornecidos na
Figura 21, tem-se:
• espessura da placa (H) ≈ 9,5” (24 cm).
– assim:
• em áreas críticas: H = 24 cm; e
• em áreas não críticas: 0,9 H = 22 cm.
52
53 53
Dados do exercício da página 47
•Trem de pouso de rodas simples
•Ksb = 300 pci H placa = 9,5”
•tf = 670 psi
•P decolagem = 60.000 lb
•Número decolagens = 6.000
FIM
