DISSERTAÇÃO AplicaçãoPavimentosAeroportuários
DISSERTAÇÃO AplicaçãoPavimentosAeroportuários
DISSERTAÇÃO AplicaçãoPavimentosAeroportuários
iv
DEDICATÓRIA
v
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus e a todos meus familiares (pais, irmãos, tios e primos) e minha
noiva (Tânia) que sempre me apoiaram durante essa jornada.
Aos orientadores, Prof. Dr. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães do Instituto Militar de
Engenharia - IME e Prof. Dr. Geraldo Luciano de Oliveira Marques da Universidade
Federal de Juiz de Fora - UFJF, pelo apoio durante a elaboração e conclusão deste
trabalho.
À Profª Dra. Laura Maria Goretti da Motta da COPPE/UFRJ e Prof. Dr. Gilberto
Fernandes da UFOP, pelas sugestões de melhoria na dissertação.
vi
RESUMO
vii
ABSTRACT
The increment of domestic demand for air transportation of passengers in Brazil and the
increase in air traffic in Brazilian Airports registered in the past years, made it necessary
to resume investments in their airport infrastructure. With the country's return on
investments in the improvement and expansion of infrastructure, there is also the need
for research to using new paving techniques applicable to airport pavements. In this
paper we present a study on the application of SMA (Stone Matrix Asphalt) as an
alternative instead of conventional asphalt mix HMA (Hot Mix Asphalt), the surface
layer, as integral to the structure of the aircraft movement area of the floor: landing and
takeoff, taxiway and apron, inserted into the Reform and Expansion project from
Aracaju Airport. The research is based on international experiences to be a pioneering
proposal in airports in Brazil. The most important considerations on the application of
SMA as a surface layer on the existing pavement are described - "overlay", and also its
application in new structures on an underlying layer of HMA - Binder, and other lower
layers of the pavement. The considerations are made since the implementation of the
test section to determine the mix of characteristics, through the specification of
materials, equipment, mass production, execution of the work to reach the acceptance
criteria. The experimental section runs met the requirements and the results obtained
with SMA Aracaju Airport indicated in improved adhesion conditions (friction and
texture), improved surface drainage and improved comfort to the bearing.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos da Seção 1 da PPD 11/29........36
Figura 3.3 - UAs, o tipo e a posição relativa dos defeitos na pista de táxi......................37
Figura 3.5 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos do pátio (trecho flexível).........38
Figura 3.7 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos no pátio (trecho rígido)............40
Figura 3.9 - Número Estrutural (SN) dos trechos da PPD 11/29 obtidos com a
deflexão...........................................................................................................................44
ix
Figura 4.2 - Projeto - seção transversal da PPD (trecho de ampliação - pavimento
novo)................................................................................................................................53
Figura 4.5 - Tipos de aeronaves com seu peso máximo de decolagem e a demanda
considerada no projeto de Aracaju..................................................................................67
Figura 6.2 - Ajustes, calibração e testes na usina instalada no Aeroporto de Aracaju para
a produção do SMA ......................................................................................................106
Figura 6.3 - Resultados dos ensaios realizados com a massa usinada (SMA)..............108
x
Figura 6.5 - Vibro-acabadora e rolo tandem utilizados na obra do Aeroporto de Aracaju
.......................................................................................................................................110
Figura 6.7 - Extração de CPs com sonda rotativa no trecho experimental de SMA do
Aeroporto de Aracaju....................................................................................................111
Figura 6.11 - Resultados dos ensaios de macrotextura do SMA pelo método da Mancha
de Areia, realizado pela equipe de laboratório (Ref.: ASTM E965-96/2006................114
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.5 - Síntese da avaliação com o FWD nos três seguimentos da PPD................45
Tabela 3.6 - Resultados da avaliação com o FWD nos três segmentos da PPD 11/29...46
Tabela 3.8 - Resultado geral da avaliação com o FWD nos pavimentos flexíveis..........48
xii
Tabela 5.2 - Granulometria do agregado fração 1/2”......................................................84
Tabela 5.8 - Resumo das características obtidas para o traço do SMA estudado para o
Aeroporto de Aracaju....................................................................................................101
Tabela 7.1 - Especificações para cimento asfáltico modificado por polímero tipo
SBS................................................................................................................................123
xiii
LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES
CA - Concreto Asfáltico
CP - Corpo de Prova
Da - Densidade Aparente
E - Estabilidade
f - Fluência
xiv
FAA - Federal Aviation Administration
MR - Módulo de Resiliência
SBS - Estireno-Butadieno-Estireno
SN - Structure Number
UA - Unidade de Amostragem
xv
USACE - Unites State Army Corps of Engineers
Vv - Volume de Vazios
xvi
LISTA DE ANEXOS
xvii
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
2.5.1 - MICROTEXTURA.......................................................................11
2.5.2 - MACROTEXTURA.....................................................................12
2.6 - ATRITO......................................................................................................14
xviii
2.11 - MISTURAS ASFÁLTICAS......................................................................25
2.11.1.3 - DOSAGEM..................................................................31
2.11.1.4 - NORMAS....................................................................33
3.1 - INTRODUÇÃO...........................................................................................34
xix
4.6 - ANALISES ECONÔMINAS: SMA X HMA.............................................62
4.10.11 - JUNTAS...................................................................................79
5.1 - INTRODUÇÃO...........................................................................................80
xx
5.6 - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE LIGANTE..........................................96
6.1 - INTRODUÇÃO.........................................................................................102
6.2 - USINA.......................................................................................................102
6.7 - COMPACTAÇÃO....................................................................................110
6.10.1 - MACROTEXTURA.................................................................112
7.1 - INTRODUÇÃO.........................................................................................122
7.2.2 - AGREGADOS.......................................................................................124
xxi
7.3 - CONTROLE DA PRODUÇÃO E APLICAÇÃO DA MISTURA
ASFÁLTICA.....................................................................................................126
7.3.6 - COMPACTAÇÃO.................................................................................129
7.3.7 - DESTINAÇÃO.......................................................................................108
8.1 - CONCLUSÕES.........................................................................................137
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................140
ANEXOS.......................................................................................................................145
xxii
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1
Na primeira fase das obras previstas no projeto, foram contempladas a ampliação da
pista de pouso e decolagem, implantação de novas pistas de táxi, impantação de área de
teste de motores e restauração do pavimento do sistema de pistas e pátio de aeronaves
existente.
A escolha pela utilização do SMA, como solução técnica de pavimentação, nas obras de
reforma e ampliação do Aeroporto de Aracaju foi fundamentada em análises técnicas e
também em análises econômicas.
Nas análises econômicas, se estimou, por exemplo, que apesar do custo inicial de
implantação do SMA ser mais elevado que as misturas asfálticas convencionais, o
tempo de início das intervenções seria maior e os custos dessas intervenções seriam
menores.
Nas análises técnicas, com base em experiências internacionais, o SMA se mostrou uma
alternativa que poderia trazer ganhos em termos estruturais e funcionais para os
pavimentos.
2
As obras de reforma e ampliação do Aeroporto de Aracaju foram iniciadas no final do
ano de 2013 e têm previsão de conclusão para o início de 2016.
3
Capítulo 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA: São apresentados os conceitos mais
importantes sobre os aeroportos e os pavimentos aeroportuários, bem como o histórico
do surgimento do SMA, sua utilização pelo mundo, as principais características e a
composição deste tipo de mistura asfáltica;
4
CAPÍTULO 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Existem também os Aeroportos chamados compartilhados que têm uso civil e militar.
Como exemplo desses casos no Brasil, podemos citar os Aeroportos de Florianópolis,
Galeão (Rio de Janeiro), Belém, Recife, dentre outros.
5
Quanto às solicitações impostas, os pavimentos aeroportuários se destinguem dos
rodoviários principalmente pela magnitude das cargas aplicadas, pelo menor número de
número de repetições e ainda pela forma que pavimento é solicitado com esforços
gerados pelo impacto no momento do pouso, o que geralmente não ocorre em rodovias.
Uma outra característica marcante dos pavimentos dos aeródromos é o maior nível
exigência e controle tanto na execução quanto na manutenção desses pavimentos, para a
garantia de desempenho funcional (da superficie) que ofereça condições satisfatórias de
aderência aferida pelos parâmetros de atrito e macrotextura e de suavidade ao rolamento
medida pelo índice de irregularidade longitudinal (IRI).
A tabela 2.1, a seguir, apresenta uma série de diferenças entre as características dos
veículos no uso das rodovias e das aeronaves no uso dos aeródromos.
6
Tabela 2.1 - Principais diferências entre rodovias e aeródromos
7
Restauração: É o processo de se trazer a sua condição funcional a níveis aceitáveis por
meio de intervenções que sejam técnica e economicamente adequadas e eficazes, o que
implica que a durabilidade e o desempenho da solução adotada devam atender a
requisitos mínimos, além de levarem a um retorno máximo do investimento realizado.
A restauração requer, portanto, a execução de um projeto de engenharia completo e
consistente;
As tabelas 2.2 e 2.3 apresentam a relação dos defeitos mais comuns em pavimentos
flexíveis e rígidos, respectivamente, e a indicação dos principais métodos de reparos.
8
Tabela 2.3 - Defeitos mais comuns em pavimentos rígidos
9
“ Um sistema de gerência de pavimentos é um conjunto de ferramentas ou métodos que
ajudam os tomadores de decisão a encontrar estratégias ótimas para prover, avaliar e
manter pavimentos em uma condição aceitável durante um determinado período de
tempo.”
A gerência de pavimentos pode ser dividida em dois níveis: o nível de projeto e o nível
de rede. Segundo Rodrigues (2003), a gerência em nível de projeto considera as
necessidades futuras de manutenção de um componente ou estrutura, as quais deveriam
ser estimadas da melhor forma possível já durante o projeto original, dentro do
horizonte de tempo definido pela vida de serviço da estrutura a ser projetada, a fim de se
procurar adotar a solução de projeto que fosse a mais econômica a longo prazo.
10
Figura 2.1 - Diferença entre microtextura e macrotextura dos pavimentos
2.5.1 - MICROTEXTURA
11
Existe um consenso geral que considera o microtextura como fator predominante na
resistência à derrapagem em baixas velocidades (inferior a 50km/h) (MATTOS, 2009).
2.5.2 - MACROTEXTURA
Cabe destacar que a macrotextura sofre modificações significativas durante a vida útil
do pavimento, principalmente em função da ação do tráfego, sendo este parâmetro
extremamente importante, e que deve ser constantemente monitorado, em se tratando de
pavimentos aeroportuários.
12
Figura 2.2 - Esquema representativo do ensaio de Mancha de Areia
(Modificado de Rodrigues Filho, 2006.)
Onde:
13
Figura 2.3 - Combinações da micro e macrotextura e os tipos de superfícies resultantes
(APS, 2006)
2.6 - ATRITO
A força de atrito (Fa) consiste na força tangencial atuante entre as superfícies de dois
corpos, de modo a resistir ao movimento devido a uma força externa aplicada a um
desses corpos (MATTOS, 2009). A relação entre a força de atrito (Fa) e a força normal
representa o coeficiente de atrito, expresso pela seguinte equação:
Onde:
14
Coeficiente de atrito por adesão: é a parcela proveniente das forças
intermoleculares das superfícies (Van der Waals), logo, depende da natureza dos
materiais envolvidos;
Coeficiente de atrito por histerese: é a parcela resultante da deformação cíclica
na superfície emborrachada do pneu, que ocorre devido à aspereza da superfície
do pavimento.
Onde:
μ = coeficiente de atrito;
μa = coeficiente de atrito por adesão;
μh = coeficiente de atrito por histerese.
Entretanto, existem outras variáveis que tem interferência direta no atrito entre o pneu e
o pavimento, tais como:
Velocidade do veículo ou aeronave;
Existência de elemento na interface (água, óleo, etc);
Temperatura dos corpos e do ar;
Geometria da via;
Características dos pneus.
15
ocorrendo uma perturbação do fluido, causando sua ascensão pela parede do pneu e
gerando forças hidrodinâmicas.
Dessa forma, quanto maior for a velocidade de trafego, maior será a reação das forças
hidrodinâmicas atuantes na parede dos pneus e, por consequência, menor será a área de
contato entre o pneu e o pavimento (MATTOS, 2009).
16
As distorções da superfície são causadas pelas cargas do tráfego que provocam
deformações permanentes, por falhas construtivas ou ainda pela movimentação das
camadas de fundação do pavimento.
Na década de 80, o Banco Mundial promoveu uma pesquisa no Brasil, em que foi
estabelecido o IRI (International Roughness Index), que é um índice estatístico resumo,
definido matematicamente, a partir do perfil longitudinal da trilha de roda de um trecho
percorrido. O índice é uma estatística da inclinação média retificada, computada a partir
das elevações absolutas de perfil.
17
IRI = 6 - rodovias pavimentadas com irregularidade média
IRI = 12 - rodovias pavimentadas extremamente irregulares com remendos e panelas
IRI = 20 - rodovias não pavimentadas extremamente irregulares
IRI = QI/13
Desde então o IRI sem sido adotado por diversos países, e sua utilização foi responsável
pela elevação dos padrões de segurança e de conforto no rolamento das rodovias e à
conseqüente redução de custos associados aos tempos de viagem e de operação dos
veículos. No Brasil, os órgãos rodoviários também utilizam o QI (Quociente de
Irregularidade), que se limita à quantidade de pontos da via que não atendem à
especificação.
Dentre outras finalidades e vantagens do uso do IRI/QI, podemos destacar com sendo as
as mais importantes:
Estabelecer o nível de aceitação para a contratação da execução dos pavimentos;
Controlar e orientar a execução;
Aferir a qualidade dos pavimentos construídos;
Verificar se este atendem às condições contratadas.
18
No Brasil, o IRI tem sido adotado em aeroportos. Porém existem discussões em
andamento, entre INFRAERO e ANAC, para se adotar outros métodos de avaliação de
irregularidade longitudinal que sejam mais adequados às pistas de pouso e decolagem.
19
Em aeroportos no Brasil, tem sido adotado para avaliação funcional dos pavimentos o
método PCI (Pavement Condition Index), recomendado pela “American Society for
Testing and Materials - ASTM, associado ao monitoramento dos parâmetros de
aderência (coeficiente de atrito e macrotextura) e de irregularidade longitudinal (IRI,
QI, dentre outros).
20
2.8.2.1 - MÉTODOS NÃO-DESTRUTIVOS
As retiradas de amostras ou remoções são feitas por meio de sondagens rotativas e/ou
abertura de trincheiras. Dessa forma torna-se possível verificar as espessuras das
21
camadas, as condições dos materiais, as eventuais deformações das camadas, os tipos de
materiais empregados, condições de umidade, dentre outras.
Esse método foi desenvolvido, pelo “U.S. Army Engineer – Waterways Experiment
Station”, para o FAA (Federal Aviation Administration), órgão responsável pela
aviação civil dos Estados Unidos, sendo publicado, em 1978, a Advisory Circular AC
150/5320-6C.
22
A metodologia adotada envolve o conhecimento das aeronaves que irão utilizar o
pavimento, bem como o conhecimento da capacidade de suporte em termos de CBR
(Índice de Suporte Califórnia) - pavimento flexível, e em termos de “k” (módulo de
reação do terreno de fundação) - pavimento rígido. O pavimento flexível é caracterizado
pela ruptura por cisalhamento do subleito, e o rígido pela fadiga das placas de concreto,
por meio da relação entre a tensão de ruptura admissível e atuante (ABPv, 1996).
23
obtido pelo método conhecido como ACN-PCN, instituído pela OACI (Organização de
Aviação Civil Internacional), para notificação de resistência de pavimentos de
aeródromos (FAA : AC150/5335-5B - ACN/PCN e ANAC: IAC 157 1001).
Segundo a IAC 157 1001 - ANAC - Resistência de Pavimentos dos Aeródromos, ACN
e PCN podem ser assim definidos:
-ACN: É o número que expressa o efeito relativo de uma aeronave com uma
determinada carga sobre um pavimento, para uma categoria padrão de subleito
especificada.
24
- baixa: pressão limitada em 1,00 MPa (145 PSI) - código Y;
- muito baixa: pressão limitada em 0,50 MPa (73 PSI) - código Z.
Segundo a IAC 157 IAC 157-1001 - ANAC (2008), que trata da Resistência de
Pavimentos dos Aeródromos, o sistema ACN-PCN é estruturado de maneira que um
pavimento com um determinado valor de PCN seja capaz de suportar, sem restrições,
uma aeronave que tenha um valor de ACN inferior ou igual ao valor do PCN do
pavimento, obedecidas as limitações relativas à pressão dos pneus. Isto é possível pois
os valores de ACN e de PCN são calculados usando-se a mesma base técnica.
O PCN pode ser obtido com o auxílio de softwares específicos como por exemplo o
americado COMFAA 3.0 ou o brasileiro
Existem também outros métodos sendo pesquisados e alguns já utilizados por órgãos
que trabalham com os conceitos da Mecânica dos Pavimentos, Teoria da Elasticidade
aplicada em camadas e Análise de Tensões e Deformações nas diversas camadas do
pavimento (ABPv, 1996).
25
Na maioria dos pavimentos brasileiros são utilizados como camada de revestimento as
misturas asfálticas, compostas geralmente por agregados minerais (de composição
mineralógica e tamanhos variados) e ligantes asfálticos, convenientemente dosadas para
que essas misturas possam atender os reuisitos necessários tais como:
impermeabilidade, flexibilidade, estabilidade, durabilidade, resistência à derrapagem,
resistência à fadiga e ao trincamento térmico, dentre outros.
Ao longo das ultimas décadas, diversos tipos de misturas asfálticas vem sendo
estudados, para sua aplicação tanto em vias urbanas, quanto em rodovias e aeroportos,
com o objetivo de se garantir que essas misturas possam oferecer o desempenho
desejado para cada tipo de obra. Como exemplo dessas misturas asfálticas, podemos
citar o CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente), o TSS (Tratamento
Superficial Simples), o TSD (Tratamento Superficial Duplo), o CPA (Camada Porosa
de Atrito) e o SMA (Stone Matrix Asphalt ou Matriz Pétrea Asfáltica) que faz parte do
objeto do presente estudo.
Na Suécia, onde os pneus com pinos continuaram a ser usados durante o inverno, o
SMA também mostrou bom desempenho. Posteriormente, outros países europeus
26
passaram a adotar o SMA e obtiveram sucesso similar àquele observado na Alemanha e
na Suécia (BROWN, 1992). Esse sucesso o levou a ser utilizado em toda a Europa,
tanto em rodovias quanto em aeroportos.
Na China, o SMA também foi empregado com sucesso no Aeroporto de Pequim. Nesta
pesquisa, o SMA foi comparado com o concreto asfáltico convencional e com o OGFC
(Open Graded Fricion Course ou Camada Porosa de Atrito), sendo que o SMA
apresentou melhor comportamento estrutural e desempenho funcional similar ao OGFC
(Xin, 1998 apud Silva, 2005).
27
Quanto à aplicabilidade do SMA nos diversos tipos de obras de pavimentação, cabe
ressaltar que existem especificidades para sua utilização em aeroportos, que se não
observadas podem afetar o desempenho da mistura. Essas precauções específicas
incluem o potencial de aceitabilidade ao grooving (ranhuras), surgimento de FOD
(Foreign Object Damage), a resistência a produtos químicos, resistência ao
derramamento de combustíveis, emborrachamento, resistência à derrapagem e
requisitos de manutenção. (Prowell, et al, 2009).
Em 2001, foi executado um trecho experimental em SMA, com espessura de 4,0 cm, na
faixa 0/11S e com asfalto modificado por polímero SBS, na via Anchieta, no trecho
descendente, sentido São Paulo / Santos, que serviu de base para a dissertação de Reis,
(REIS, 2002). Neste estudo de caso, tanto o desempenho funcional quanto o estrutural
foram satisfatórios. Vale ressaltar que este trecho foi submetido a condições severas tais
como: declividade acentuada, curva fechada e tráfego pesado de caminhões que seguem
para o porto marítimo de Santos.
Desde então o SMA tem sido aplicado no Brasil, em pequenos trechos de rodovias
concedidas, corredores de ônibus e autódromos. Porém, pouco tem sido estudado como
alternativa de substituição ao concreto asfáltico convencional, para sua aplicação em
grande escala como maiores trechos de rodovias e aeroportos.
Nesse contexto, o presente trabalho apresenta o SMA sendo aplicado de forma pioneira
em pavimentos aeroportuários do Brasil, especificamente nas obras de Reforma e
Ampliação do Aeroporto de Aracajú - SE.
28
2.11.1.2 - SMA - CONCEITO
O SMA é também uma mistura rica em ligante asfáltico devido a sua constituição
granulométrica particular, com um consumo de ligante em geral entre 6% e 7% e cerca
de 4% a 6% de volume de vazios. O ligante asfáltico modificado por polímero é
empregado para garantir menor deformação permanente e maior vida de fadiga.
Geralmente o SMA é aplicado em espessuras variando entre 3 cm a 7 cm.
29
Devido a sua graduação e alta concentração de agregados graúdos, apresenta uma
macrotextura superficial bastante rugosa formando pequenos “canais” entre os
agregados graúdos, responsáveis pela melhoria da drenagem superficial do pavimento.
Quanto às fibras de celulose, essas são quimicamente inertes, de forma que não
modificam o ligante. Porém, existe uma tendência das mesmas aumentarem a
viscosidade do ligante evitando que este escorra do agregado antes da compactação
(HORST, 2000 apud MOURÃO, 2003). A fibra de celulose tem ainda a vantagem de
ser mais econômica, visto ser obtida a partir de uma fonte renovável. Essas fibras
podem vir em forma de pellets, onde parte deste é composto de fibra e parte de ligante
asfáltico. As fibras quando não impregnadas com ligante não conseguem se dispersar na
30
mistura, pelo fato de serem fortemente unidas. Estas fibras quando impregnadas com
ligante apresentam, além da facilidade de dispersão, as seguintes vantagens, segundo
MOURÃO (2003): inodora e livre de pó; insensibilidade contra a umidade; facilidade
de dosagem; e produção de mistura mais homogênea.
Em resumo, o SMA (Stone Matrix Asphalt) se apresenta como uma mistura asfáltica
descontínua e impermeável com predominância de agregados graúdos e, portanto, maior
contato grão a grão formando a chamada “matriz pétrea”, com adição do “mastique”
formado pela mistura da fração areia, fíler, cimento asfáltico e fibras. Esta mistura
asfáltica foi concebida em consonância com as novas tendências de revestimentos
asfálticos de alto desempenho onde se busca características como resistência e
durabilidade, além de conforto e segurança ao usuário.
Ao longo dos anos de sua utilização o SMA vem apresentado vantagens que estimulam
as pesquisas em vários países. Essas pesquisas mostraram que o SMA é um
revestimento asfáltico bastante resistente ao trincamento por fadiga ou por reflexão de
trincas e ao afundamento em trilhas de roda, características essas importantíssimas para
os pavimentos aeroportuários.
2.11.1.3 - DOSAGEM
31
agregados graúdos, o que ocorre quando o VCAMIX (vazios da fração graúda do
agregado na mistura compactada) é menor ou igual ao VCADRC (vazios da fração
graúda do agregado compactado). As equações abaixo expressam esses parâmetros:
Segundo Motta (2010), quando os agregados graúdos, em sua grande maioria com
dimensões similares, tocam-se, formam-se vazios que devem ser ocupados, em parte,
pelo mástique, composto por agregados na fração areia, fíler, asfalto e fibras. Deve-se
sempre manter vazios com ar para que a mistura não exsude e possa ainda sofrer
compactação adicional pelo tráfego, conforme ilustrado na figura 2.7 a seguir:
32
Figura 2.7 - Representação esquemática dos parâmetros volumétricos de controle do
SMA
(Motta et al., 2010)
2.11.1.4 - NORMAS
33
CAPÍTULO 3
3.1 - INTRODUÇÃO
34
3.2.1 - AVALIAÇÃO FUNCIONAL
35
Figura 3.1 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos da Seção 1 da PPD 11/29
A figura 3.2, a seguir, apresenta exemplos dos defeitos dos tipos 1, 8, 10 e 12,
respectivamente, encontrados na pista de pouso e decolagem tendo como referência a
tabela 3.2 (apresentada posteriormente).
36
Foto 3 (Tipo 10 - Remendo) Foto 4 (Tipo12 - Envelhecimento ou
desagregação)
Figura 3.3 - UAs, tipo e posição relativa dos defeitos na pista de táxi
A figura 3.4, a seguir, apresenta exemplos dos defeitos dos tipos 8 e 12,
respectivamente, observados em alguns pontos da pista de táxi, tendo como referência a
tabela 2.2 (apresentada posteriormente):
37
Foto 17 (Tipo 8 - Trinca longitudinal e Foto 18 (Tipo 8 - Trinca longitudinal e
transversal) transversal)
Foto 19 (Tipo 9 - Contaminação por óleo) Foto 20 (Tipo 9 - Contaminação por óleo)
Figura 3.5 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos do pátio (trecho flexível)
38
A figura 3.6, a seguir, apresenta exemplos de defeitos dos tipos 1e 8, respectivamente,
encontrados no pátio de aeronaves (trecho flexível), tendo como referência a tabela 3.2
(apresentada posteriormente):
Foto 21 (Tipo 1 - Trinca couro de crocodilo Foto 22 (Tipo 1 - Trinca couro de crocodilo ou
ou trinca de fadiga) trinca de fadiga)
39
Figura 3.7 - UAs, tipo e a posição relativa dos defeitos no pátio (trecho rígido)
A figura 3.8, a seguir, apresenta exemplos dos defeitos dos tipos 9, 10 e 12,
respectivamente, encontrados no pátio de aeronaves (trecho rígido) tendo como
referência a tabela 3.2 (apresentada posteriormente):
Este relatório indicava as etapas construtivas da pista de pouso e decolagem que havia
recebido ao longo dos últimos 30 anos ampliações de 200 m na cabeceira 19 (década de
70) e 500 m na cabeceira 11 (década de 90), sendo que a ultima intervenção no
pavimento havia ocorrido em 2003.
Esse mesmo relatório dizia que: “em todas as áreas do pavimento flexível,
principalmente na pista de pouso/decolagem e pista de ligação, a espessura do
concreto asfáltico é relativamente grande, variando entre 15 cm e 38 cm, confirmando
os diversos recapeamentos e ampliações realizadas ao longo dos anos.”
De acordo com esse relatório, a pista de pouso estaria dividida em 3 (três) segmentos,
constituídos de estruturas diferenciadas de pavimento assentes em subleito com CBR ≥
10%, apresentados a seguir:
41
Essa segmentação, constante no relatório existente, foi considerada para efeito de
definição de seções homogêneas na obtenção do PCI para a pista de pouso e decolagem.
A tabela 3.1 tem como fonte o “Manual para identificação de defeitos em pavimentos
de aeroportos / Método PCI”, traduzido pelo Eng. Luiz Schettini (INFRAERO) e
adaptado pelo Cap. Eng. Felipe Franco (DIRENG). A AC - Advisory Circular da FAA -
“Pavement Condition Index (PCI) survey as set forth in Advisory Circular 150/5380-6”
recomenda que se considere o PCI crítico em 55.
42
O nível de severidade, os valores a deduzir para cada tipo de defeito e as correções do
valor total a deduzir constam dos gráficos inseridos no “Manual para identificação de
defeitos em pavimentos de aeroportos / Método PCI”.
O PCI resultante da avaliação realizada pode ser definido como um número que indica a
integridade do pavimento e as condições de operação da superfície. Os resultados
obtidos mostraram que apenas o pavimento flexível do pátio de aeronaves apresentava
condição crítica.
43
3.2.2 - AVALIAÇÃO ESTRUTURAL
Além da Avaliação Funcional, já que esta não permite aferir a situação estrutural do
pavimento, foi realizada também uma Avaliação Estrutural que teve por objetivo obter
informações referentes à capacidade de suporte, determinação do PCN (Pavement
Classification Number) e verificação da necessidade de reconstrução ou de reforço
(overlay). Essa avaliação se baseou na análise do levantamento deflectométrico
realizado com o FWD (Falling Wheight Deflectometer) e nas informações obtidas com
as sondagens rotativas.
Figura 3.9 - Número Estrutural (SN) dos trechos da PPD 11/29 obtidos com a deflexão
44
O Guia para Projetos de Estruturas de Pavimentos da AASHTO (1993), apresenta a
seguinte equação para o cálculo do SN (Structure Number ou Número Estrutural) em
pavimentos flexíveis:
Onde:
45
Tabela 3.5 - Seções do pavimento da pista de táxi e pátio de aeronaves
Quanto à avaliação do solo do subleito, a figura 3.10, a seguir, mostra que, ao longo da
pista de pouso e decolagem, apresenta baixa deformabilidade elástica, indicando,
portanto, uma elevada capacidade de suporte, mesmo sendo constituído
predominantemente por areia fina (solo A3).
Tabela 3.6 - Resultados da avaliação com o FWD nos três segmentos da PPD 11/29
O valor mínimo encontrado para CBR de subleito (12%) foi utilizado no cálculo do
PCN, conforme demostrado no Capítulo 4 que apresenta o projeto de pavimentação do
Aeroporto de Aracaju - SE.
47
A tabela 3.7, a seguir, apresenta os resultados da avaliação com o FWD para as demais
áreas de pavimento flexível (pista de táxi e pátio de aeronaves):
ESL K
Local Parâmetro Rc (m) Do (0,01mm) SN n
(kgf/cm2) (kgf/cm2)
Pista Média = 892.1 11.9 6.61 3591 3530.9 0.000
de Desvio-padrão = 433.7 3.3 1.14 659 912.5 0.007
Táxi Projeto = 458.3 15.2 5.47 2932 2618.4 -0.007
Pátio Média = 524.9 27.2 4.35 2281 2107.4 -0.016
Flexível Desvio-padrão = 314.4 10.9 1.24 803 1239.2 0.030
Projeto = 210.5 38.1 3.12 1478 868.3 -0.046
Tabela 3.8 - Resultado geral da avaliação com o FWD nos pavimentos flexíveis
Parâmetros:
48
- E2 = módulo de elasticidade da camada de base (kgf/cm²);
- E3 = módulo de elasticidade da camada de sub-base (kgf/cm²);
- E4 = módulo de elasticidade do subleito (kgf/cm²);
- CV = coeficiente de variação (desvio-padrão / média);
- D0 = deflexão do pavimento sob a carga de 4100 kgf, com o revestimento a 21 Cº.
Os PCNs dos pavimentos existentes foram determinados com base nos valores de
“projeto” obtidos para os módulos de elasticidade das camadas.
Para a determinação dos CBRs, foi adotado pelo projetista a correlação K = E / CBR,
onde:
- Solo Betume: K = 200;
- Brita Graduada: K = 17;
- Cascalho da sub-base: K = 100;
- Areia fina do subleito: K = 150.
Sendo “K” e “n” os parâmetros do modelo de resiliência não linear ESL = Kv n,
expressando a variação do módulo de elasticidade do subleito com a tensão vertical.
49
Somente a pista de táxi e a parte do pátio de aeronaves em pavimento flexível
apresentaram PCN abaixo do PCN de projeto e além da pequena deficiência estrutural,
havia também restrições quanto à elevação de “greide”, e por consequência, foi indicada
a demolição e reconstrução desses pavimentos.
Face ao diagnóstico obtido nas avaliações realizadas, ficou constatado, de modo geral,
que o problema dos pavimentos analisados se restringia ao aspecto funcional, ou seja,
estava concentrado na superfície.
50
CAPÍTULO 4
Apenas na pista de táxi taxi PR-D e parte do pátio de aeronaves em pavimento flexível,
foram indicadas a demolição e reconstrução do pavimento em função de baixo PCN e
algumas restrições quanto à elevação do greide.
51
A partir dessas premissas, o projeto foi desenvolvido pelo consórcio projetista
ESA/ENPRO e fiscalizado pela INFRAERO, e apresentou a proposta de aplicação de
SMA (Stone Matrix Asphalt - Matriz Pétrea Asfáltica) como camada final de
revestimento (capa) tanto na parte de restauração quando na parte ampliação. No trecho
de restauração, o projeto estabelece a aplicação SMA diretamente sobre o pavimento
existente, após fresagem (profundidade variável) e aplicação pintura de ligação sobre a
camada de CBUQ existente, sendo feita nessa etapa a devida regularização do greide.
No trecho de ampliação (pavimento novo), o SMA deve ser aplicado sobre uma camada
intermediária de CBUQ (binder), por sua vez, aplicado sobre as demais camadas
inferiores do pavimento (base, sub-base e reforço do subleito) .
A pintura de ligação prevista tem por objetivo, no trecho de restauração, dar aderência
entre o revestimento existente e a nova camada de SMA (capa). Já no trecho de
ampliação, a pintura de ligação tem o objetivo de proporcionar a devida aderência entre
a nova camada de CBUQ (binder) e a nova camada de SMA (capa).
PINTURA DE LIGAÇÃO
2.5%
2.5%
25,20m 26,00m
FAIXA DE FRESAGEM (ESP.: VARIÁVEL) FAIXA DE FRESAGEM (ESP.: VARIÁVEL)
1
0,18
0,18
6.930
6.970
A)
LIGAÇÃO
FRESAG
PROFUNDO
PMQ (VARIÁVEL)
DRENO
DRENO
FAIXA DE FRESAGEM
ESP. VARIÁVEL
52
SEÇÃO 3
EST 0+500 (PISTA 11/29)
7,50m 15,00m 15,00m 15,00m 7,50m
ACOSTAMENTO ACOSTAMENTO
23,50m 23,50m
(EIXO DA PISTA / EIXO DO DRENO) (EIXO DA PISTA / EIXO DO DRENO)
SMA (ESP.: 4cm EM TODA A EXTENSÃO) PINTURA DE LIGAÇÃO
1.5% CAUQ (BINDER) - ESP.: 4cm EM TODA
CAUQ (BINDER) - ESP.: 4cm EM TODA A EXTENSÃO DAS PISTAS E
1.5% PAVIME IMPRIMAÇÃO ACOSTAMENTOS PROJETADOS
A EXTENSÃO DAS PISTAS E NTO FIN
AL
AL
ACOSTAMENTOS PROJETADOS NTO FIN
PAVIME
1
0,30
2.5% 2.5%
0,25
2
0,25
0,18
0,18
0,15
0,10
0,15
0,15
3
0,15
0,15
0,20
0,20
0,20
0,20
6.218
7.213
0
CBR > 10%
CBR > 10% (NOS ÚLTIMOS 20cm) OU
PROFUNDO
PROFUNDO
DR > 0,66 NOS ÚLTIMOS 20cm - SOLO A3 (AREIA FINA)
DRENO
DRENO
Figura 4.2 - Projeto - seção transversal da PPD (trecho de ampliação - pavimento novo)
(ESA/ENPRO/INFRAERO, 2011)
LEGENDA EM SEÇÕES:
PAVIMENTO FINAL
PINTURA DE LIGAÇÃO
IMPRIMAÇÃO
1 - BASE DE MACADAME HIDRÁULICO CBR > 80% (COMPACTAÇÃO:
REGULARIZAÇÃO DE SUBLEITO 100% DA DENSIDADE MÁXIMA SECA DA ENERGIA PROCTOR MODIFICADO, ENSAIO
AASHTO-T180, 55 GOLPES OU MÉTODO DIRENG 01/87 À +/- 2% DA UMIDADE ÓTIMA
PAVIMENTO EXISTENTE
2 - SUB-BASE DE SOLO ESTABILIZADO GRANULOMÉTRICAMENTE,
(AREIA + MAT. DE JAZIDA) CBR > 30%, COMPACTAÇÃO 100% DA DENSIDADE
SMA 0/8 - ESP.: 4cm EM TODAS AS PISTAS (CAMADA ÚNICA)
MÁXIMA SECA DA ENERGIA PROCTOR MODIFICADO, ENSAIO AASHTO-T180,
55 GOLPES OU MÉTODO DIRENG 01/87 À +/- 2% DA UMIDADE ÓTIMA
SMA 0/8 - ESP.: 4cm EM TODAS AS PISTAS EXISTENTES -
AJUSTE DE "GREIDE" (CAMADA ÚNICA) 3 - SOLO LOCAL CBR > 12%, COMPACTAÇÃO: 95% DA DENSIDADE MÁXIMA SECA
DA ENERGIA PROCTOR MODIFICADO, ENSAIO AASHTO-T180, 55 GOLPES OU
FAIXA DE FRESAGEM (ESP.: VARIÁVEL) MÉTODO DIRENG 01/87 À +/- 2% DA UMIDADE ÓTIMA) OU
DENSIDADE RELATIVA (Dr) > 0,66 NOS ÚLTIMOS 20cm DO SOLO A3 (AREIA FINA)
MASSA FINA DE PMQ
4 - CONCRETO ADITIVADO SIMPLES, COM AGREGADO BRITADO,
(ESP.: MÍNIMA 2cm / VARIÁVEL) COMPRESSÃO AXIAL > 35 MPa
CAUQ (BINDER) - ESP.: 4cm EM TODA A EXTENSÃO
DAS PISTAS PROJETADAS
Quanto à escolha pela utilização do SMA, essa foi fundamentada tanto em análises
técnicas como em análises econômicas.
53
Nas análises técnicas, o SMA se mostrou uma alternativa que poderia trazer ganhos
significativos em termos estruturais e funcionais para os pavimentos.
Nas análises econômicas verificou-se, que apesar de o custo inicial de aplicação ser
mais elevado, o tempo de início das intervenções seria maior e os custos destas
intervenções seriam menores. As analises econômicas serão apresentadas,
posteriormente, no subitem 4.6.
54
Figura 4.4 - Áreas de intervenção no Aeroporto de Aracaju
55
a) Para recuperação da pista de pouso e decolagem e da pista de táxi deve ser
considerado, pelo menos, 6 (seis) horas diurnas e ininterruptas das 6:00 às 12:00 h.
Toda a plataforma (pista e acostamento) deve ser executada, concomitantemente, ou
seja, na mesma jornada de trabalho, sendo necessário disponibilizar uma quantidade
suficiente de equipamentos e mão de obra.
56
- Aplicação de pintura de ligação;
- Revestimento (capa) em SMA, com correção da geometria.
As intervenções previstas para alargamento dos acostamentos (de 3,50 m para 7,50 m de
cada lado) são as seguintes:
57
c) Pátio de aeronaves
58
- Reforço e compactação do subleito com material de CBR >12%;
- Sub-base estabilizada granulometricamente (material de jazida), obtendo-se no final
um CBR ≥ 30%;
- Base em Macadame Hidráulico com CBR ≥ 80%;
- Revestimento em CBUQ;
Na ligação do pavimento flexível das pistas de taxi com a canaleta de drenagem prevista
em volta da área de teste de motores, o projeto prevê a aplicação de geogrelha de fibra
de vidro resinada de alta tenacidade, com 100 kN/m de resistência nominal, a ser
instalada entre as camadas de revestimento em CBUQ e SMA.
59
c) Área de teste de motores (Run-up)
O PCN para os pavimentos flexíveis (pista de pouso e decolagem, pistas de táxi e trecho
flexível do pátio de Aeronaves) foi obtido da seguinte forma:
60
PCN = (t2/1000)/(0,878/CBR - 0,01249)
Onde:
CBR(%) = 12
t (cm) = 56,38 cm
PCN = ((56,38) 2/1000)/((0,878/12) - 0,01249) = 52,38 ~ 52
Resultado:
PCN 52/F/B/X/T
O PCN obtido para o pavimento rígido (pátio de aeronaves e área de teste de motores)
foi:
PCN 54/R/B/X/T
A tabela 4.1, a seguir, apresenta os valores de ACN para a aeronave crítica de projeto
(B767/300):
61
4.6 - ANALISES ECONÔMINAS: SMA X HMA
Nesta etapa foram utilizados os métodos do Custo Anual Equivalente (EAC) e do índice
de Custo de Longevidade (LCI) para as análises econômicas de avaliação dos custos
comparativos de camada de SMA versus HMA como elemento integrante da estrutura
de pavimento flexível do Aeroporto de Aracaju.
Tem como dados de entrada: o custo unitário dos materiais, da mão-de-obra, dos
equipamentos e a vida útil prevista. Trata-se de uma metodologia simples com
resultados imediatos. Esse procedimento permite obter o custo unitário do pavimento
para uma dada vida de serviço. Contudo, como ponto negativo está o fato de não se ter
como elemento de entrada os custos de intervenções ao longo da vida útil de um
pavimento. Sabe-se, hoje, que o custo de um pavimento não pode ser analisado apenas
pelo seu custo inicial (ESA/ENPRO/INFRAERO, 2011).
Considerando o inicio das intervenções 5 anos após a construção para o caso de HMA
em rodovias (valor comumente aceitável no meio técnico brasileiro), ou de 7,5 anos de
acordo com experiências no exterior, e de 10 anos para o SMA, tem-se a indicação do
custo anual equivalente de ser o SMA mais vantajoso que o HMA.
62
Tabela 4.2 - Custo anual equivalente do SMA e do HMA
Baseado nessa tabela desenvolvida para rodovias pode-se observar os seguintes custos
Anuais Equivalentes (EAC) para o HMA e para o SMA:
Tem como dados de entrada o custo unitário do pavimento, as cargas e a vida útil do
pavimento. Trata-se também de uma metodologia simples, com resultados imediatos.
Esse procedimento, que apresenta como resultado o Valor Presente do pavimento,
considerando a vida útil e as cargas, permite obter o Índice de Custo de Longevidade do
pavimento para uma dada vida de serviço. Contudo, também tem como ponto negativo
o fato de não ter como elemento de entrada os custos de intervenções ao longo da vida
útil de um pavimento (ESA/ENPRO/INFRAERO, 2011).
63
- LCI HMA = 1,06 US$/m²/ano
- LCI SMA = 0,60 US$/m²/ano
Em função dos valores do ACN da aeronave crítica de projeto e dos resultados obtidos
na avaliação funcional e estrutural dos pavimentos, foi definido no projeto que a
restauração dos pavimentos flexíveis, de maneira simplificada, se daria da seguinte
forma:
64
- Fresagem de parte do revestimento existente, com profundidade variável, para
correção do greide (geometria);
- Aplicação de pintura de ligação;
- Revestimento em SMA (capa) - 4 cm.
Apenas nos casos da pista de táxi e no trecho flexível do pátio, foi indicada a demolição
total e reconstrução dos pavimentos em função dos resultados obtidos nas avaliações e
restrições quando à elevação do greide.
Essa nova abordagem vai de encontro aos métodos analíticos de projeto de pavimentos
flexíveis pesquisados nos últimos tempos, que intentam projetar a estrutura de
pavimento através da seleção e combinação de materiais, de modo a obter as menores
deformações possíveis, tanto elásticas como permanentes, pela análise de tensões e
deformações produzidas pelo tráfego de aeronaves.
65
classificação dos materiais, também, quanto aos aspectos tensão e deformação no
regime elástico”. (ESA/ENPRO/INFRAERO, 2011)
DEMANDA ATUAL
A tabela 4.5, a seguir, apresenta a demanda futura de aeronaves que poderão operar no
Aeroporto de Aracaju:
Tabela 4.5 - Demanda futura de aeronaves que poderão operar no Aeroporto de Aracaju
DEMANDA FUTURA
66
A figura 4.5, a seuir, apresenta a tela do software recomendado pela FAA, o
FAARFIELD, com os tipos de aeronaves e seus pesos máximos de decolagem e a
demanda considerada no projeto.
Figura 4.5 - Tipos de aeronaves com seu peso máximo de decolagem e a demanda
considerada no projeto de Aracaju
67
“Por outro lado, o software recomendado pela FAA, FAARFIELD, não dá flexibilidade
ao projetista em termos dos parâmetros elásticos. Além disso, o crescimento anual da
demanda pode ser alterado para qualquer tipo de aeronave, uma vez definida a taxa de
crescimento anual decorrente das previsões dos planos diretores ou de
desenvolvimento. Contudo, tal taxa não pode variar ao longo do período de vida útil do
pavimento. Assim sendo, a taxa dos 5 primeiros anos é a que foi adotada.”
(ESA/ENPRO/INFRAERO, 2011).
68
- Revestimento (capa) em SMA: 4 cm.
- A fração retida entre duas peneiras consecutivas, excetuadas as duas de maior malha
de cada faixa, não deve ser inferior a 4% do total;
69
- A faixa de trabalho, definida a partir da curva granulométrica de projeto, deve
obedecer à tolerância indicada para cada peneira na tabela 4.6 apresentada a seguir,
porém, respeitando os limites da faixa granulométrica adotada.
As faixas I e II são indicadas para tráfego pesado ou solicitações especiais, sendo que a
faixa adotada para a mistura SMA de Aracaju foi a faixa I.
Conforme dito anteriormente no Capítulo 2, o projeto SMA deve ser feito para a
obtenção de um esqueleto pétreo onde seja garantido o contato entre os grãos de
agregados graúdos, o que ocorre quando os vazios da fração graúda do agregado na
mistura compactada é menor ou igual aos vazios da fração graúda do agregado
compactado. Dessa forma:
Onde:
- VCADRC - vazios da fração graúda do agregado compactado, em %;
- VCAMIX - vazios da fração graúda do agregado na mistura compactada, em %.
A fração de agregado graúdo é definida como sendo a porção relativa à mistura total de
agregados, retida numa determinada peneira que varia de acordo com o diâmetro
nominal máximo dos agregados, conforme apresentado na tabela 4.7, a seguir.
70
Tabela 4.7 - Definição da fração de agregado graúdo
Na fase de dosagem, para a determinação dos vazios da mistura dever ser utilizados um
dos seguintes procedimentos:
- Densidade Efetiva dos Agregados (Dea) por meio da Densidade Máxima Teórica
(DMT) pelo Método Rice, conforme ASTM D 2041;
71
- Densidade Efetiva dos Agregados (Dea) pela média entre a Densidade Aparente (D1)
e a Densidade Real (D2)
Onde:
- P1 = porcentagem (%) de agregado retido na peneira de abertura de 2,0 mm;
- P2 = porcentagem (%) de agregado que passa na peneira de abertura de 2,0 mm, e fica
retido na peneira de abertura na peneira de abertura de 0,075mm;
- P3 = porcentagem (%) de agregado que passa na peneira de abertura de 0,075mm;
- DSR1 = densidade real do agregado retido na peneira de abertura de 2,0 mm;
- DSR2 = densidade real do agregado que passa na peneira de abertura de 2,0 mm, e fica
retido na peneira de abertura de 0,075 mm;
- DSR3= densidade real do agregado que passa na peneira de abertura de 0,075 mm;
- DSAp1= densidade aparente do agregado que fica retido na peneira de abertura de 2,0
mm.
Devem ser instalados agitadores mecânicos nos tanques e um sistema de circulação para
o ligante asfáltico, de modo a garantir a circulação contínua do depósito ao misturador.
72
Os agregados devem ser estocados em locais drenados e com divisórias para que não
haja mistura, preservando assim sua homogeneidade e granulometria. Devem ainda, ser
“lonados” para garantir que sua umidade permaneça inalterada e não permitir que haja
contaminação por agentes externos.
A usina utilizada deve estar equipada com uma unidade classificadora de agregados,
após o secador, e dispor de misturador capaz de produzir uma mistura homogênea. Deve
estar equipada com termômetros, tanto para registro da temperatura do ligante quanto
para registro da temperatura dos agregados.
A usina deve possuir silos de agregados múltiplos, silo para fibra de celulose, com
pesagens dinâmicas individuais e deve ser assegurada a homogeneidade das
granulometrias dos diferentes agregados.
Deve possuir ainda uma cabine de comando e quadros de força. Essas partes devem
estar instaladas em recinto fechado, com cabos de força e comandos ligados em
tomadas externas especiais para esta aplicação. A operação de pesagem de agregados e
73
do ligante asfáltico deve ser semiautomática com leitura instantânea e acumulada, por
meio de registros digitais. Devem existir potenciômetros para compensação das massas
específicas dos diferentes tipos de ligantes asfálticos e para seleção de velocidade dos
alimentadores dos agregados frios.
As vibro-acabadoras devem ser equipadas com parafusos sem fim e esqui eletrônico de,
no mínimo, 6 m para garantir o nivelamento adequado e devem ser equipadas com
alisadores e dispositivos para aquecimento à temperatura requerida para a aplicação da
mistura. Devem ser equipadas com sistema de vibração que permita uma pré-
compactação na mistura espalhada.
74
Devem ser utilizadas, preferencialmente, vibro-acabadoras com sensor ultrassônico ou à
laser, visando a garantia da produtividade e a precisão do nivelamento exigido.
O equipamento utilizado deve ser suficiente para compactar a mistura de forma que esta
atinja o grau de compactação exigido, enquanto se encontrar em condições de
trabalhabilidade.
Não deve ser utilizado rolo compactador vibratório e não é recomendável o uso de
compactadores pneumáticos.
75
homogênea e promover adequadas condições de aderência entre o substrato e a camada
de SMA.
As aberturas dos silos frios devem ser ajustadas de acordo com a granulometria do traço
e dos agregados para evitar sobras nos silos quentes.
Os insumos devem ser misturados na seguinte ordem: agregados, fíler, fibra de celulose
e cimento asfáltico.
76
O carregamento dos caminhões deve ser feito de maneira a evitar segregação da mistura
dentro da caçamba.
77
A mistura deve apresentar textura homogênea, sem pontos de segregação, indicados por
acúmulo de agregados graúdos sem quantidade suficiente do mastique. Qualquer falha
verificada na superfície deve ser corrigida com espalhamento manual, antes do início da
compactação.
A rolagem deve ser feita com rolo metálico liso tipo Tandem, sem vibrar e deve atender
às seguintes orientações:
- A compactação deve ser iniciada pelas bordas, longitudinalmente, continuando em
direção ao eixo da pista;
- Cada passada do rolo deve ser recoberta na seguinte, em pelo menos 1/3 da largura do
rolo;
- Durante a rolagem não são permitidas mudanças de direção ou inversões bruscas de
marcha, nem estacionamento do equipamento sobre o revestimento recém-rolado, ainda
quente;
78
- A chapa do rolo deve estar umedecida para evitar a aderência da mistura. Podem ser
utilizados os mesmos produtos indicados para a lubrificação da caçamba dos caminhões
transportadores.
4.10.11 - JUNTAS
O processo de execução das juntas transversais e longitudinais deve garantir condições
de acabamento adequadas, de modo que não sejam percebidas irregularidades nas
emendas.
79
CAPÍTULO 5
5.1 - INTRODUÇÃO
A seguir são apresentados os resultados dos ensaios de laboratório obtidos para essa
mistura SMA.
80
Densidade Aparente: 2,69 g/cm³
Absorção de água: 0,43%
Granulometria apresentada na tabela 5.1, a seguir:
81
Figura 5.1 - Ficha de ensaio - granulometria brita 5/8”
82
Figura 5.2 - Ficha de ensaio - massa específica brita 5/8”
83
Agregado fração 1/2”
Fornecedor: Pedreira Rio das Pedras
Tipo: material granular britado 1/2”
Natureza (origem): Gnaisse
Desgaste por abrasão (Los Angeles): 16 %
Durabilidade (Sounndness Test): 1,65%
Densidade real: 2,70 g/cm³
Densidade aparente: 2,68 g/cm³
Absorção de água: 0,47%
Granulometria apresentada na tabela 5.2, a seguir:
84
Figura 5.3 - Ficha de ensaio - granulometria brita 1/2”
85
Figura 5.4 - Ficha de ensaio - massa específica brita 1/2”
86
Fração pó de pedra
Fornecedor: Pedreira Rio das Pedras
Tipo: material granular britado
Natureza (origem): Gnaisse
Equivalente de areia: 69%
Densidade: 2,73 g/cm³
Absorção de água: 0,83%
Granulometria apresentada na tabela 5.3, a seguir:
87
Figura 5.5 - Ficha de ensaio - granulometria pó de pedra
88
Figura 5.6 - Ficha de ensaio - equivalente de areia para o pó de pedra
89
Cal hidratada
Fornecedor: Cal Trevo
Granulometria apresentada na tabela 5.4, a seguir:
Ligante
Fornecedor: Petrobras
Tipo: cimento asfáltico CAPFLEX 60-85-E
Escorrimento de ligante pelo método Schellenberg: 0,13%
90
Figura 5.7 - Certificado de qualidade do CAP
91
A figura 5.8, a seguir, apresenta o ensaio de escorrimento do ligante (sem fibra) pelo
método de Schellenberg:
92
Fibra de celulose
Fabricante: Viatop
93
5.3 - OBTENÇÃO DA CURVA DE PROJETO DA MISTURA
Fração 5/8”.........................................................................54,0%
Fração 1/2”.........................................................................16,0%
Fração Pó de pedra.............................................................27,5%
Fibras VIATOP....................................................................0,5%
Cal hidratada........................................................................2,0%
A figura 5.10, a seguir, apresenta curva granulométrica de projeto obtida para a mistura
SMA:
94
Figura 5.10 - Curva granulométrica de projeto do SMA
A premissa básica de um projeto de SMA é de que seja garantido o contato grão a grão
(agregado graúdo), sendo que o primeiro passo para o estudo da composição da mistura
foi a obtenção do esqueleto mineral (matriz pétrea).
Como o contato grão a grão é garantido quando os vazios da fração graúda do agregado
na mistura compactada for menor ou igual aos vazios da fração graúda do agregado
compactado:
No caso dos agregados estudados para o projeto da mistura SMA de Aracaju, foram
obtidos os seguintes resultados
95
Resultado/verificação:
96
Tabela 5.6 - Variação do teor de CAP e parâmetros obtidos
Nota: CPs moldados com 50 golpes em cada face. Temperatura de moldagem ±150cº.
97
Figura 5.11 - Resultados da dosagem Marshall
A seguir, são apresentados na figura 5.12 os gráficos obtidos dosagem Marshall para o
SMA de Aracaju
98
Figura 5.12 - Curvas obtidas na dosagem Marshall
99
Conforme recomendado na NBR12891, a percentagem ótima de ligante foi determinada
pelos gráficos.
Assim, de acordo com os valores obtidos, o teor ótimo de ligante foi de 5,3%.
A partir desse teor ótimo, foram realizados ensaios de resistência à tração por
compressão diametral e os resultados estão apresentados na tabela 5.7 a seguir:
100
Tabela 5.8 - Resumo das características obtidas para o traço do SMA estudado para o
Aeroporto de Aracaju
101
CAPÍTULO 6
6.1 - INTRODUÇÃO
6.2 - USINA
Para a produção da mistura asfáltica SMA, foi instalada, dentro do sítio aeroportuário,
uma usina do tipo tambor-secador-misturador, modelo AMMANN PRIME 140, com as
seguintes características técnicas:
102
- Sistema de dosificação: Pesagem individual com duas células de carga por silo;
- Sistema de secagem: Contra fluxo;
- Sistema de mistura: Misturador externo de duplo eixo, tipo pug mill;
- Sistema de filtragem: Filtro com mangas lisas e limpeza em contra fluxo com ar
atmosférico;
- Filtro de mangas: Área filtrante: 330 m² / Quantidade de mangas: 260;
- Sistema de controle: Computador industrial automático e manual as1Push.
103
Tabela 6.1 - Componentes da usina tipo tambor-secador-misturador utilizada no
Aeroporto de Aracaju:
104
Misturador de duplo eixo tipo Pug-mill,
para dar maior energia mecânica à
mistura.
Tempos variáveis de acordo com traço
especificado.
Garantia da homogeneidade de mistura.
105
6.3 - PRODUÇÃO E CONTROLE DA MISTURA
- Medição das temperaturas dos agregados (nos silos quentes), do CAP (antes da
entrada no misturador) e da massa (na saída da usina);
- Teor de ligante da mistura;
- Granulometria dos agregados (em cada silo) e do material de enchimento (filler);
- Verificação das propriedades volumétricas, segundo o Método de Dosagem Marshall
(DMT, Da, Vv, VAM, RBV), e das propriedades mecânicas.
A figura 6.2, a seguir, mostra a fase de testes da usina no início da produção do SMA:
Figura 6.2 - Ajustes, calibração e testes na usina instalada no Aeroporto de Aracaju para
a produção do SMA
(abril de 2014)
106
6.4 - RESULTADOS DE DOSAGEM OBTIDOS
Obs.: Nesse primeiro momento não foi realizado o ensaio de Resistencia à Tração por
Compressão Diametral.
A figura 6.3, a seguir, apresenta os resultados dos ensaios realizados com a massa
asfáltica usinada (SMA).
107
Figura 6.3 - Resultados dos ensaios realizados com a massa usinada (SMA)
108
6.5 - MÃO DE OBRA E EQUIPAMENTOS
Mão de obra:
- Encarregado;
- Motoristas;
- Condutores/manobristas;
- Rasteleiros e serventes;
- Equipe de laboratório.
Equipamentos:
- Vibroacabadora AMMANN;
- Rolo Tandem AMMANN;
- Caminhão espargidor automático;
- Mini carregador Bobcat com vassoura/fresadora;
- Caminhões basculantes 24 t.
A mistura asfáltica SMA produzida na usina para o trecho experimental foi transportada
em caminhões caçamba / basculante e aplicada com a vibro-acabadora AMMAN com
sensor ultrassônico, conforme registrado na figura 6.4 a seguir.
109
Figura 6.4 - Transporte e aplicação do SMA produzido no Aeroporto de Aracaju
(abril de 2014)
6.7 - COMPACTAÇÃO
110
6.8 - CONCLUSÃO DO TRECHO EXPERIMENTAL
Figura 6.7 - Extração de CPs com sonda rotativa no trecho experimental de SMA do
Aeroporto de Aracaju
111
O Grau de Compactação obtido foi de 97,5%, conforme resultado apresentado no
quadro da figura 6.8, a seguir:
6.10.1 - MACROTEXTURA
112
96,8_mm e uma profundidade média de 0,85 mm, apresentando uma classificação de
textura “Rugosa” (ASTM E965-96/2006) ou “Aberta” (Resolução Nº 263, de 05 de
junho de 2012, ANAC), sendo esta uma característica bastante favorável e desejável em
se tratando de pavimentos aeroportuários. As figuras 6.9 e 6.10 mostram a realização do
ensaio em um ponto do trecho experimental de SMA do Aeroporto de Aracaju:
Verifica-se, nos resultados apresentados no quadro da figura 6.11, a seguir, que houve
pouca variação de valores entre os pontos levantados, indicando boa uniformidade da
massa usinada.
113
Figura 6.11 - Resultados dos ensaios de macrotextura do SMA pelo método da Mancha
de Areia, realizado pela equipe de laboratório (Ref.: ASTM E965-96/2006)
114
A Resolução Nº 236, de 05 de junho de 2012 - ANAC, apresenta a classificação da
profundidade da macrotextura variando de “Muito fechada” a “Muito aberta”, conforme
tabela 6.2 apresentada a seguir:
115
116
117
118
119
Figura 6.12 - Relatório Técnico de medição de atrito do trecho experimental de SMA do
Aeroporto de Aracaju
120
6.11 - ACEITAÇÃO DO TRECHO EXPERIMENTAL
121
CAPITULO 7
7.1 - INTRODUÇÃO
Registra-se que o controle tecnológico dessa obra foi planejado com base nas
especificações do projeto, que por sua vez se baseou na norma brasileira ET-DE-
P00/031 - DER-SP para os controles de materiais, produção e aplicação do SMA, em
normas da DIRENG para os controles de acabamento da superfície e condições de
aderência, e em alguns normativos da ANAC e da INFRAERO, pelo fato de não existir,
até o momento, norma brasileira específica para aplicação de SMA em pavimentos
aeroportuários, sendo esta, uma das sugestões para trabalhos futuros apresentadas no
próximo capítulo.
122
Para a caracterização do asfalto polímero devem realizados os seguintes ensaios:
- Penetração;
- Ponto de amolecimento;
- Ponto de fulgor;
- Viscosidade Brookfield;
- Estabilidade à estocagem;
- Recuperação elástica;
- Variação de massa (RTFOT);
- Aumento do ponto de amolecimento (RTFOT);
- Redução do ponto de amolecimento (RTFOT);
- Porcentagem de recuperação elástica (RTFOT).
Os resultados obtidos devem necessariamente atender aos parâmetros constantes na
tabela 7.1 a seguir:
Tabela 7.1 - Especificações para cimento asfáltico modificado por polímero tipo SBS
123
Para todo carregamento de cimento asfáltico modificado por polímero que chegar à obra
deve ser apresentado o certificado de qualidade do fabricante com resultados dos
ensaios de caracterização, informando a data de fabricação ou dia do carregamento para
transporte ao canteiro de obras (se o período entre os dois eventos ultrapassar 10 dias).
7.2.2 - AGREGADOS
a) Agregado graúdo:
- Abrasão Los Angeles, conforme NBR NM 51: Requisito mínimo de aceitação: inferior
a 40%;
124
- Durabilidade, com sulfato de sódio, em cinco ciclos, conforme DNER-ME 089: 2001:
Requisito mínimo de aceitação: inferior a 10%;
b) Agregado miúdo:
Deve ser constituído por agregados minerais britados passantes na peneira # 4 (4,8 mm)
e retidos na peneira # 200 (0,075 mm), sendo vetado o uso de areia natural para
constituir essa fração.
Para recebimento e aceitação do agregado miúdo, deve ser realizado o seguinte ensaio:
O material de enchimento (fíler) deve ser de natureza mineral, tal como: cimento
Portland (até o limite de 2%), cal extinta, pó calcário, parcela fina de pó de pedra, dentre
outros.
Cabe destacar que foi adotado inicialmente o uso da cal no traço estudado para a
mistura SMA de Aracaju, o que não impede que esse material possa ser substituído, a
critério da fiscalização, caso não se mostre satisfatório no decorrer da obra.
125
Tabela 7.2 - Granulometria do material de enchimento
Se a adesividade dos agregados ao ligante não for satisfatória, deve ser incorporado o
melhorador de adesividade, devendo-se verificar novamente a adesividade (AASHTO T
283). Nesse caso, a razão de resistência à tração por compressão diametral, antes e após
a imersão, deve ser superior a 0,70.
126
7.3.1 - TEMPERATURA DOS MATERIAIS
- Temperatura dos agregados nos silos quentes: duas determinações de cada silo, por
jornada de 8 horas de trabalho;
- Granulometria do agregado de cada silo quente ou dos silos frios, quando tratar-se de
usina tipo tambor-secador-misturador: 02 (duas) determinações de cada agregado por
jornada de 8 horas de trabalho, conforme NBR NM 248;
127
Para toda mistura SMA produzida na usina instalada no canteiro de obras de Aracaju
devem ser realizados os seguintes ensaios:
O controle da aplicação da mistura asfáltica nas pistas deve ser realizado da seguinte
forma:
- Temperatura da massa asfáltica em cada caminhão que chegar à pista, com leituras
efetuadas na frente, no meio e na traseira da caçamba;
- Temperatura da massa asfáltica distribuída no momento do espalhamento e no início
da compactação, a cada descarga efetuada.
128
7.3.5 - TEOR DE LIGANTE E GRANULOMETRIA DA MISTURA APLICADA
7.3.6 - COMPACTAÇÃO
Para controle da densidade de campo deve ser extraído, com sonda rotativa, 01 (um) CP
(corpo de prova) a cada 100,00 m de faixa de rolamento de massa compactada, em cada
lado do eixo da pista de pouso, nos locais correspondentes a três, seis, nove, doze,
quinze e vinte dois metros do eixo da pista. De cada amostra extraída com sonda
rotativa deve ser determinada a respectiva densidade aparente, conforme DNER ME
117.
Cabe ressaltar que o controle citado no parágrafo anterior se refere às exigências das
especificações técnicas do projeto, baseadas na DIRENG, para o controle da
compactação. Porém, em se tratando de uma pista de pouso e decolagem é conveniente
que a quantidade de furos (para extração de corpos de prova) seja ponderada e
minimizada, desde que os valores obtidos para o grau de compactação estejam
atendendo ao mínimo exigido em norma (96,3% - DIRENG), podendo neste caso ser
adotado, como critério de controle e aceitação, os resultados por amostragem com
tratamento estatístico, evitando assim a exposição e fragilização do pavimento, sendo
essa outra questão abordada no Capítulo 8 como sugestão de revisão da norma
DIRENG.
129
7.3.7 - DESTINAÇÃO
A espessura das camadas e as diferenças de cotas devem ser avaliadas pelos corpos de
prova extraídos com sonda rotativa e pelo nivelamento da seção transversal, a cada 5,00
m, devendo ser nivelados os pontos no eixo, bordas e os pontos intermediários.
A verificação do eixo e das bordas deve ser feita durante os trabalhos de locação e
nivelamento nas diversas seções correspondentes às estacas da locação. A largura da
plataforma acabada deve ser verificada por medidas diretas, a cada 5,00 m, executadas
com o auxilio de trena.
130
Tabela 7.3 - Parâmetros de irregularidade longitudinal
CONDIÇÃO DE SUAVIDADE QUOCIENTE DE IRREGULARIDADE - QI (Cont./km)
AO NROLAMENTO DE PARA AERONAVES PARA AERONAVES
AERONAVES COMERCIAIS A JATO COMERCIAIS DA AV.GERAL
OTIMA 13 -22 26 - 36
BOA 22 - 32 36 - 46
REGULAR 32 - 41 46 - 57
RUIM 41 - 51 57 - 67
PESSIMA 51 - 60 67 - 77
NOTA: Adapatado da DIRENG
As medições de atrito devem ser realizadas com algum dos equipamentos homologados
pela ANAC e devem apresentar condição acima do “nível de manutenção”, conforme
apresentado na tabela 7.4, a seguir.
131
A macrotextura da camada superficial deve apresentar profundidade média com índice
maior ou igual a 0,60mm (“Média”), sendo desejável um índice maior que 0,8 mm se
enquadrando na classificação “Aberta”, conforme apresentado na tabela 7.5, a seguir.
132
Figura 7.2 - Medidor de atrito ASFT (Airport Surface Friction Tester)
A figura 7.4, a seguir, apresenta o kit utilizado no método da Mancha de Areia para
medição da macrotextura da camada superficial em pavimentos aeroportuários.
133
A figura 7.5, a seguir, mostra a representação esquemática do ensaio da mancha de
areia.
134
7.6 - CONTROLE DAS DEFLEXÕES
Por fim, as avaliações deflectométricas devem ser realizadas tanto nos pavimentos
novos quanto nos restaurados e as deflexões devem obedecer os limites aceitáveis,
sendo que os procedimentos devem ser realizados de acordo com a circular do FAA
(Federal AviationAdministration) 150/5370-11ª - “User of Noneestructive Testing
Devices in the Evaluation of Airport Pavements”. Para os levantamentos das bacias
deflectométricas poderão ser utilizados equipamentos como o FWD (Falling Weight
Deflectometer) ou a Viga Benkelman.
135
Figura 7.8 Exemplo de Viga Benkelman
A execução da camada de SMA deve ser aceita quando atender simultaneamente a todas
as exigências de materiais, de produção e aplicação da mistura, de acabamento e
nivelamento da superfície e das condições de rugosidade e aderência.
136
CAPÍTULO 8
8.1 - CONCLUSÕES
Com o trecho experimenal aprovado, o SMA produzido na obra com o traço estudado
foi liberado pela fiscalização para ser executado nos pavimentos do aeroporto, tanto nos
trechos de restauração quanto nos trechos de ampliação.
137
certa deficiência quanto à resistência aos esforços de torção aplicados, sendo este, um
ponto a ser estudado e observado para próximas etapas da obra.
- Estudo sobre os efeitos dos esforços de torção aos quais os pavimentos aeroportuários
são submetidos quando são realizados pelos pilotos as manobras de “back track” (giro
das aeronaves) nas pistas de pouso e decolagem, fora das áreas apropriadas para esse
tipo de manobra (área de giro);
- Estudo sobre o Módulo Resiliente (MR) característico de misturas tipo SMA, com
utilização de asfálto polímero;
138
- Revisão da Norma DIRENG, no que se refere à metodologia de execução de juntas
transversais e longitudinais em pistas de pouso e decolagem, de forma a se buscar a
execução contínua e/ou concomitante das faixas necessárias para o fechamento da
largura total das pistas (geralmente 45 m), em uma mesma jornada de trabalho, de modo
a evitar as chamadas “juntas frias” longitudinais, proporcionando uma maior qualidade
e uniformidade do trecho executado;
139
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- ASTM D 5340 11 - Standard test method for airport pavement condition index
surveys.
- BELIGNI, M.; VILLIBOR, D.F. e CINCERRE, J.R. Misturas asfálticas do tipo SMA
(Stone Mastic Asphalt): Solução para revestimentos de pavimentos de rodovias e vias
urbanas de tráfego intenso. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE MANUTENÇÃO E
140
RESTAURAÇÃO DE PAVIMENTOS E CONTROLE TECNOLÓGICO, 1., São
Paulo, 2000. São Paulo: UPM. 36p.
141
- GONÇALVES, F. J. P., Diagnóstico e manutenção dos pavimentos - Ferramentas
auxiliares. 2007, Editora da Universidade de Passo Fundo.
- MOURÃO, F. A. L., 2003, Misturas asfálticas de alto desempenho tipo SMA. Tese
(Mestrado), UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
142
- NAPA (1999) Design and construction SMA mixtures - State of the practice. USA:
National Asphalt Pavement Association, 1999, 43p.
- REIS, R.M.M. Revestimento asfáltico tipo SMA para alto desempenho em vias de
tráfego pesado. 95p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica, Universidade de São
Paulo. São Paulo. 2002.
143
- SILVA, J. P. S. Aderência pneu-pavimento em revestimentos asfálticos
aeroportuários. 2008. 134f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental).
Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília, 2008.
144
ANEXOS
145
ANEXO I
RELATÓRIO FOTOGRÁFICO (2014)
146
Preparação para execução do trecho Ajustes na vibro acabadora AMMAN
experimental com sensor ultrassônico
147
Extração de CPs (testemunhos) com Retirada dos CPs para realização
sonda rotativa dos ensaios
148
Ensaio de viscosidade do CAP Compactação Marshall
modificado por polímero
149
Vista da faixa recém executada (na Vista da junta longitudinal no
cabeceira interditada) encontro de duas faixas
150
Desagregação nos pontos de “back Desagregação nos pontos de “back
track” (giro das aeronaves), em track” (giro das aeronaves), em local
local impróprio impróprio
151
ANEXO II
RESULTADOS - ENSAIOS DOS CPS EXTRAÍDOS EM CAMPO
- Parâmetros Volumétricos
- Módulo de Resiliência
152
- Vida de Fadiga
153
- Fichas de ensaio
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
ANEXO III
RESULTADOS - ENSAIOS DOS CPS MOLDADOS EM
LABORATÓRIO
- Parâmetros Volumétricos
- Módulo de Resiliência
164
- Vida de Fadiga
165
- Fichas de ensaio
166
167
168
169
170
ANEXO IV
ANEXO IV - RESULTADOS - ENSAIO DE ADESIVIDADE DOS
AGREGADOS
171
ANEXO V
RESULTADOS - ENSAIOS DE VISCOSIDADE DO CAP-FLEX
172
- Viscosidade Brookfield
173
ANEXO VI
AVALIAÇÃO DEFLECTOMÉTRICA
- Viga Benkelman
Obs: O trecho experimental (SMA) executado está localizado entre as estacas 0+580 a
0+880 (300 m).
174