Notas de Aula Parte 10 (Paviment.)

8/18/2019 Notas de Aula Parte 10 (Paviment.)

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Notas de aula de Pavimentação (parte 10)

Helio Marcos Fernandes Viana

Conteúdo da aula

Dimensionamento de pavimentos flexíveis de pistas de aeroporto pelo método daFederal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95).

1.o) Pede-se dimensionar um pavimento flexível pelo método da Federal Aviation

Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), sedo os seguintes dados fornecidos parao dimensionamento:

i) Aeroporto em área crítica (situação de maior segurança);ii) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = 150.000 lb;iii) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave 707-320-B);iv) Movimento anual no aeroporto (pouso e decolagens) = 30.000;v) CBR do material do subleito = 5%; evi) CBR do material da subbase = 20%.

OBS.a) lb = libras; 1 lb = 0,454 kg; eb) A Figura 1.1 ilustra um trem de pouso duplo tandem de uma aeronave.

Figura 1.1 - Trem de pouso tipo duplo tandem (presente na aeronave tipoBoeing 707-320-B)


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Reposta:

Para responder o exercício será necessário utilizar o ábaco dedimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration(AC/150/5320-6D - 7/7/95), que é apresentado na Figura 1.2.

Figura 1.2 - Ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal

Aviat ion Administ rat ion (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem depouso tipo duplo tandem


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i) Dimensionamento da espessura da base

A Figura 1.3 ilustra o esquema das camadas a serem consideradas nodimensionamento do pavimento do aeroporto.

Figura 1.3 - Esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamentodo pavimento da pista do aeroporto

Dados para o dimensionamento da espessura base do pavimento doaeroporto:a) Aeroporto em área crítica (situação de maior segurança);b) Número de partidas (ou decolagens) anual = Movimento anual no aeroporto(pouso e decolagens) / 2 = 30.000 / 2 = 15.000 partidas (ou departures);c) CBR do material da subbase = 20%d) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = 150.000 lb; ee) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave 707-320-B).

Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento de

pavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95)para trem de pouso tipo duplo tandem, tem-se que a espessura total do pavimento apartir da subbase é T1 = 11 in, e a espessura da camada asfáltica ( thickness hotmix asphalt) para situação crítica é ECA = 4 in.

Logo, a espessura da base será:HbECA1T += (1.1)

T1 = 11 in = 4 in +Hb

Hb = 11 - 4 = 7 in ≅ 18 cm

OBS(s). A espessura mínima da base para aeronaves, com trem de pouso duplo

tandem e com peso máximo de decolagem da aeronave de 150.000 lb, é de Hb = 15cm; Assim sendo, a espessura da base calculada de Hb = 7 in ≅ 18 cm está acimado limite e ok!!. Destaca-se que 1 in = 2,54 cm.


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ii) Dimensionamento da espessura da subbase

A Figura 1.3, anterior, ilustra o esquema das camadas a serem consideradasno dimensionamento do pavimento do aeroporto.

Dados para o dimensionamento da espessura subbase do pavimento doaeroporto:a) Aeroporto em área crítica (situação de maior segurança);b) Número de partidas (ou decolagens) anual = Movimento anual no aeroporto(pouso e decolagens) / 2 = 30.000 /2 = 15.000 partidas (ou departures);c) CBR do material do subleito = 5%;d) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = 150.000 lb; ee) Trem de pouso da aeronave tipo duplo tandem (aeronave 707-320-B).

Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento depavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95)

para trem de pouso tipo duplo tandem, tem-se que a espessura total do pavimento apartir do subleito é T2 = 32 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hotmix asphalt) para situação crítica é ECA = 4 in.

Logo, a espessura da subbase será:

HsbHbECA2T ++= (1.2)

T2 = 32 in = 4 in + 7 in + HsbHsb = 32 - 4 - 7 = 21 in

Finalmente, a Figura 1.4 ilustra as dimensões de cada camada do pavimentodo aeroporto para operar 15.000 decolagens anuais com a aeronave 707-320-B comtrem de pouso tipo duplo tandem.

Figura 1.4 - Dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto


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2.o) Para projetar o pavimento flexível da pista de um aeroporto internacional a partirdo dados da Tabela 2.1, e das características do CBR dos materiais do subleito(CBR = 6%) e da subbase (CBR = 20%) do pavimento da pista do aeroporto, foramdimensionadas as espessuras de pavimentos para cada aeronave da Tabela 2.1,com base nos ábacos da Federal Aviation Administration AC/150/5320-6D - 7/7/95.

A Tabela 2.1 mostra o tráfego anual de decolagens (ou partidas) previsto, asespessuras máximas do pavimento do aeroporto para cada aeronave e ascaracterísticas das aeronaves, que utilizarão o aeroporto a ser construído; Alémdisso, sabe-se, antecipadamente, que a maior espessura de pavimento obtida noscálculos foi para a aeronave tipo L-1011-100, que possui trem de pouso duplotandem tipo L-1011-100.

Tabela 2.1 - Aeronaves que utilizarão o pavimento da futura pista do aeroporto,dados: do trem de pouso, do número de decolagens anuais e dopeso máximo de decolagem das aeronaves

Tipo de

aeronave

Tipo de trem

de pouso da

aeronave

Previsão de

decolagens (ou

partidas) anual

Peso máximo de

decolagem da

aeronave (Lbs)

Expessura

máxima do

pavimento (in)

727-100Duplo (ou roda

dupla)3.760 160.000 35


dupla)9.080 190.500 40

707-320-B Duplo tandem 3.050 327.000 41

DC-9-30 Duplo (ou rodadupla)

5.800 108.000 29

CV-880 Duplo tandem 400 184.500 28


dupla)2.600 115.500 28

L-1011-100 Duplo tandem 1.710 450.000 42

747-100Duplo duplo

tandem85 700.000 40

OBS(s).a) in = polegada;b) 1 in =2,54 cm; ec) lb = libras; 1 lb = 0,454 kg.

Diante do exposto, qual deverá ser a espessura final do pavimento da pista doaeroporto a ser construído?


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Reposta:

Sabendo-se que de todas as espessuras de pavimentos da pista do aeroportocalculadas, para as aeronaves da Tabela 2.1, com base nos ábacos da Federal Aviation Administration, a maior espessura de pavimento obtido foi para aeronave

tipo L-1011-100, que possui trem de pouso duplo tandem tipo L-1011-100; Assimsendo, tem-se que:

i) Determinação do R2 para cada aeronave que utilizará o pavimento da pista dofuturo aeroporto, em que R2 é número anual de decolagens da aeronave expressoem trem de pouso correspondente ao da aeronave principal de projeto.

Cada aeronave que utilizará o pavimento da pista do aeroporto deverá possuiro seu valor do R2 (ou número anual de decolagens da aeronave expresso em tremde pouso correspondente ao da aeronave de projeto); Então, o número anual dedecolagens de cada aeronave, que utilizará a pista do aeroporto, será modificadopara um número que corresponde às decolagens com configuração da aeronaveprincipal de projeto, a qual tem trem de pouso tipo duplo tandem tipo L-1011-100,pois a aeronave principal de projeto é o L-1011-100.

Observação: Tabela 2.2 mostra os Fatores de Trem de Pouso (FTP), que servempara transformar o número anual de decolagens de uma aeronave com um tipo detrem de pouso, para o número anual de decolagens correspondente a umaaeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto. Assim sendo, onúmero de decolagens de cada aeronave, que utilizará o pavimento do aeroportodeverá ser multiplicado pelo Fator de Trem de Poso, que é obtido com base no tremde pouso da aeronave que utilizará a pista (aeronave em análise) e no trem depouso da aeronave principal de projeto.

Tabela 2.2 - Fatores de Trem de Poso, que servem para transformar o númeroanual de decolagens de uma aeronave com um tipo de trem depouso, para o número anual de decolagens correspondente a umaaeronave com o trem de pouso da aeronave principal de projeto

TREM DE POUSO

(AERONAVE EMANÁLISE)

TREM DE POUSO

(AERONAVEPRINCIPAL DE

PROJETO)

FATOR DE TREM DE POUSO = FTP

(MULTIPLICAR O NÚMERO ANUAL DEPARTIDAS OU DECOLAGENS DAAERONAVE EM ANÁLISE POR)

Roda simples Roda simples 1,00

Roda simples Roda dupla 0,80Roda simples Duplo tandem 0,50

Roda simples Duplo duplo tandem 0,50Roda dupla Roda simples 1,30Roda dupla Roda dupla 1,00

Roda dupla Duplo tandem 0,60Roda dupla Duplo duplo tandem 0,60

Duplo tandem Roda simples 2,00Duplo tandem Roda dupla 1,70

Duplo tandem Duplo tandem 1,00Duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00Duplo duplo tandem Roda simples 2,00

Duplo duplo tandem Roda dupla 1,90Duplo duplo tandem Duplo tandem 1,00Duplo duplo tandem Duplo duplo tandem 1,00


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A Tabela 2.3 mostra, para cada aeronave do exercício, que utilizará opavimento da futura pista do aeroporto, os valores de R2 (número anual dedecolagens da aeronave expresso em trem de pouso correspondente ao daaeronave de projeto). A aeronave principal de projeto é a aeronave L-1011-100, quepossui trem de pouso principal duplo tandem (mas com ábaco de dimensionamento

específico tipo L-1011-100).

Tabela 2.3 - Valores de R2 (número anual de decolagens da aeronave expressoem trem de pouso correspondente ao da aeronave principal deprojeto) para cada aeronave, que utilizará o pavimento da futurapista do aeroporto

Aeronave

que utilizará

o pavimento

Trem de pouso

(da aeronave em

análise, que não é a

aeronave principalde projeto)

Trem de pouso

(da aeronave

principal deprojeto)

FTP

D = (Número de

partidas anual

com trem deposo original)

R2 = FTP.D = (Número

de partidas anual

correspondentes ao trem

de pouso da aeronaveprincipal de projeto)


dupla)Duplo tandem 0,6 3.760 2.256



707-320-B Duplo tandem Duplo tandem 1,0 3.050 3.050

DC-9-30Duplo (ou roda


CV-880 Duplo tandem Duplo tandem 1,0 400 400



L-1011-100 Duplo tandem Duplo tandem 1,0 1.710 1.710

747-100 Duplo duplo tandem Duplo tandem 1,0 85 85

ii) Determinação do W2 para cada aeronave que utilizará o pavimento da pista dofuturo aeroporto, em que W2 é o carregamento por roda do trem de pouso principalda aeronave.

De acordo com GOLDNER (2010), 95% do peso bruto da aeronave éabsorvido (ou suportado) pelo trem de pouso principal; Assim sendo, com base nopeso bruto da aeronave e no número de rodas do trem de pouso principal é obtido ocarregamento por roda do trem de pouso principal (W2), o qual serve para o projetodo pavimento da pista do aeroporto. A Figura 2.1 ilustra o esquema do trem de posoprincipal de algumas aeronaves.

A Tabela 2.4 fornece as equações para obtenção da carga por roda do tremde pouso principal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal dasaeronaves, e com base no peso máximo de decolagem das aeronaves (PMDA).


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Figura 2.1 - Esquema do trem de poso principal de algumas aeronaves

Tabela 2.4 - Equações para obtenção da carga por roda do trem de pousoprincipal (ou W2), com base no tipo trem de pouso principal dasaeronaves, e com base no peso máximo de decolagem dasaeronaves (PMDA).

W2 (ou carregamento por

roda do trem de pouso

princ ipal da aeronave)

(libras)

Simples W2 = (0,95.PMDA)/2 (2.1)

Duplo W2 = (0,95.PMDA)/4 (2.2)

Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/8 (2.3)

Duplo Duplo Tandem W2 = (0,95.PMDA)/16 (2.4)

PMDA = Peso Máximo de Decolagem da Aeronave

Trem de pouso

principal da aeronave

(Tipo)

Eq.

A Tabela 2.5 mostra para cada aeronave, que utilizará o pavimento da pistado futuro aeroporto, os valores de W2, os quais são calculados com base no tipotrem de pouso principal das aeronaves, e com base no peso máximo de decolagemdas aeronaves (PMDA).

OBS. W1 ou carga da roda da aeronave principal de projeto (em libras) é obtida de

forma similar como se obtém W2 (Tabela 2.4); Contudo, é utilizada apenas umaequação, a qual corresponde ao trem de pouso principal da aeronave principal deprojeto.


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Tabela 2.5 - Valores de W2 (carga por roda do trem de pouso principal) paracada aeronave, que utilizará o pavimento da pista do futuroaeroporto

PMDA N W2

Aeronave

(TIPO)

Tipo de trem de

pouso

Peso máximo de

decolagem da

aeronave (libras)

Número de rodas

do trem de pouso

principal

W2 = PMDA.0,95/N

727-100 Duplo 160.000 4 38.000

727-200 Duplo 190.500 4 45.244

707-320-B Duplo tandem 327.000 8 38.831

DC-9-30 Duplo 108.000 4 25.650

CV-880 Duplo tandem 184.500 8 21.909

737-200 Duplo 115.500 4 27.431

L-1011-100 Duplo tandem 450.000 8 53.438

747-100Duplo duplo

tandem700.000 16 41.563

iii) Determinação do valor de R1 para cada aeronave, que utilizará o pavimento dofuturo aeroporto, em que R1 é um número equivalente de decolagens anualcorrespondente à aeronave principal de projeto. E também, determinação do valorde R1(total), em que R1(total) equivale ao total das decolagens anual, que ocorremno aeroporto e são correspondentes às decolagens da aeronave de projeto.

Tabela 2.6 - Determinação dos valores de R1 das aeronaves e do valor doR1(Total)

Aeronave

(Tipo)R2

W2

(libras)

W1

(libras)

727-100 2.256 38.000 53.438 672,6

727-200 5.448 45.244 53.438 2.740,8

707-320-B 3.050 38.831 53.438 933,6

DC-9-30 3.480 25.650 53.438 284,2

CV-800 400 21.909 53.43846,4737-200 1.590 27.431 53.438 196,6

L-1011-100 1.710 53.438 53.438 1.710,0

747-100 85 41.563 53.438 50,3

6.634,5

c) W1 é a carga da roda da aeronave principal de projeto (libras); e

d) W2 é a carga da roda da aeronave em análise, que atuará no aeroporto.

Em que:

R1(Total)

a) R1 é número anual de decolagens no aeroporto correspondente à aeronave principal de projeto;

b) R2 é número anual de decolagens da aeronave em análise, o qual expresso em trem de pouso

correspondente ao da aeronave principal de projeto;

2/1)1W/2W(x)2R(Log101R =


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iv) Dimensionamento final do pavimento flexível da pista do aeroporto internacionalpelo método da Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D - 7/7/95), sedo osseguintes dados fornecidos para o dimensionamento:

a) Aeroporto em área crítica (situação de maior segurança);

b) Peso máximo de decolagem da aeronave (gross weight aircraft) = 450.000 lb;c) Trem de pouso da aeronave principal de projeto = duplo tandem tipo L-1011-100;d) Número de decolagens ou partidas (departures) anual da aeronave = 6.635;e) CBR do material do subleito = 6%; ef) CBR do material da subbase = 20%.

OBS. lb = libras; 1 lb = 0,454 kg.

Reposta do item iv:

iva) Dimensionamento da espessura da base

A Figura 2.2 ilustra o esquema das camadas a serem consideradas nodimensionamento do pavimento do aeroporto.

Figura 2.2 - Esquema das camadas a serem consideradas no dimensionamentodo pavimento da pista do aeroporto

Para responder o exercício será necessário utilizar o ábaco dedimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administration(AC/150/5320-6D - 7/7/95), que é apresentado na Figura 2.3.


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Figura 2.3 - Ábaco de dimensionamento de pavimentos da norma Federal Aviation Administ rat ion (AC/150/5320-6D - 7/7/95) para trem depouso duplo tandem tipo L-1011-100, L-1011-200

Então, considerando os dados anteriores e o ábaco de dimensionamento depavimentos da norma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D -7/7/95)para trem de pouso duplo tandem tipo L-1011-100, tem-se que a espessura total dopavimento a partir da subbase é T1 = 18,5 in, e a espessura da camada asfáltica(thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA = 5 in.


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Logo, a espessura da base será:T1 = ECA + Hb (2.5)T1 = 18,5 in = 5 in +Hb

Hb = 18,5 - 5 = 13,5 in = 34,3 cm ≅ 35 cm

OBS(s). A espessura mínima da base para aeronave (com trem de pouso duplo tandem tipo L-1011-

100, com peso máximo de decolagem de 450.000 lb, com número de partidas anual igual a 6.635) éde Hb ≅ 13,5 in = 35 cm; Assim sendo, a espessura da base calculada está acima do limite, que é de20 cm e ok!!.

ivb) Dimensionamento da espessura da subbase

Então, considerando os dados anteriores e do ábaco de dimensionamento de pavimentos danorma Federal Aviation Administration (AC/150/5320-6D -7/7/95), Figura 2.3, para trem de pouso tipoduplo tandem tipo L-1011-100, tem-se que a espessura total do pavimento a partir do subleito é T2 =47 in, e a espessura da camada asfáltica (thickness hot mix asphalt) para situação crítica é ECA =5 in.

Logo, a espessura da subbase será:

T2 = ECA + Hb + Hsb (2.6)T2 = 47 in = 5 in + 13,5 in + Hsb

Hsb = 47 - 5 - 13,5 = 28,5 in = 72,39 cm ≅ 73 cm

Finalmente, a Figura 2.4 ilustra as dimensões de cada camada do pavimento do aeroportopara operar 6.635 decolagens anual com a aeronave L-1011-100 com trem de pouso duplo tandemtipo L-1011-100.

Figura 2.4 - Dimensões de cada camada do pavimento do aeroporto

Referências Bibliográficas

FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION AC/150/5320-6D - 7/7/95 Airport pavement design and

avaluation. 1995.GOLDNER L. G. Aposti la de Aeroportos - 2010. Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC.Departamento de Engenharia Civil, 2010. 213p.

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