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