OLIVEIRA, F. H. L. Desenvolvimento de um modelo de gerenciamento de pavimentos aeroportuários como apoio à tomada de decisão sobre estratégias de manutenção e reabilitação. 178 f. 2016. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T10:59:11Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_fhloliveira.pdf: 5009118 bytes, checksum: 2181cec397a1f5a260a0c7f89f78dd68 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T14:18:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_fhloliveira.pdf: 5009118 bytes, checksum: 2181cec397a1f5a260a0c7f89f78dd68 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T14:18:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_fhloliveira.pdf: 5009118 bytes, checksum: 2181cec397a1f5a260a0c7f89f78dd68 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / As a measure to increase the operational safety performance at Brazilian airports, this work proposes a model of management of airport pavements, in network level, through a technical and economic assessment procedure, on the basis of structural, functional and grip parameters, aimed at supporting decision-making on maintenance and rehabilitation strategies. To this end, studies on the definitions and characteristics of surface texture, functional and structural conditions – with current regulations and testing parameters established by the regulatory bodies of civil aviation in Brazil were observed. Features and technical standards from other countries have also been described and served as theoretical basis of this work. Pinto Martins International Airport in Fortaleza, Ceará, served as a study for the application of simulated scenarios for the proposed model. The results gathered proved possible the planning and the proper implementation of techniques, costs and application of maintenance and rehabilitation strategies for increasing the safety of takeoffs and landings operations. / Como medida de aumento do desempenho da segurança das operações de pousos e decolagens nos aeroportos brasileiros, este trabalho propõe um modelo de gerenciamento de pavimentos aeroportuários, em nível de rede, através de um procedimento de avaliação técnico-econômica, com base em parâmetros estruturais, funcionais e de aderência, visando o apoio à tomada de decisão sobre estratégias de manutenção e reabilitação. Para tanto, estudos sobre as definições e as características de textura superficial, condições funcionais e estruturais, com os respectivos parâmetros normativos vigentes e ensaios estabelecidos pelos organismos reguladores da aviação civil no Brasil foram observados. Características e padrões técnicos de outros países também foram descritos e serviram como fundamentação teórica deste trabalho. O Aeroporto Internacional Pinto Martins, localizado em Fortaleza, Ceará, serviu como estudo para a aplicação dos cenários simulados no modelo proposto. Objetivando facilitar a indicação otimizada das estratégias de manutenção e reabilitação a partir das combinações das classificações das condições, um programa computacional foi desenvolvido, como sendo a ferramenta-modelo denominada Sistema de Gerenciamento de Pavimentos Aeroportuários (SGPA). Os resultados obtidos, com o auxílio desse programa, mostraram ser possível o planejamento e a execução adequados das técnicas, dos custos e da aplicação das estratégias de manutenção e reabilitação para incremento da segurança operacional de uma rede de aeroportos.

Airport pavements and longitudinal elevation profiles, in conjunction with the aircraft, form a system where vertical displacements are produced that can compromise their performance. Rough pavements are generally responsible for the occurrence of dynamic responses such as vertical accelerations and pavement loads that affect the aircraft, increase stopping distance and difficult to read the cockpit instrumentation. To approach this problem, the International Roughness Index (IRI) and the Boeing Bump Index (BBI) are currently used to quantify airport pavement roughness and to identify sections that need maintenance and rehabilitation (M&R) activities. However, such indices were developed only based on the dynamic responses of an automobile at 80 km/h to the irregularities of road pavements, and from the physical characteristics of the irregularities, respectively, without considering the effect of the aircraft dynamic response. In addition, current critical limits for IRI and BBI can misjudge the real condition of the pavement. This research aims to evaluate the effect of airport pavement roughness on aircraft dynamic response in terms of vertical accelerations at the aircraft cockpit (VACP) and at the center of gravity (VACG), as well of dynamic loads at the nose, main and rear landing gear (NGPL, MGPL, and RGPL), which may compromise the aircraft safety and the pavement performance. The ProFAA software was used to compute both indices and to simulate the responses of 4 representative aircraft traversing 20 runway profiles at 10 operational speeds varying from 20 to 200 knots (37 to 370 km/h). Statistical comparisons and regression analyses between roughness indices and dynamic responses were carried out. Principal results indicated that VACP was 50% higher than VACG and that NGPL was approximately 80% higher than MGPL. In addition, it was observed that VACP exceeds 0.40 g when the IRI is higher than 3.7 m/km and that NGPL doubles the static load when the IRI is higher than 3.3 m/km. A case study presented to compare these limits shown that decision-making based on the dynamic response of the aircraft can bring significant differences in the number and quality of M&R activities. / Os pavimentos aeroportuários e os perfis de elevação longitudinal, em conjunto com as aeronaves, formam um sistema onde são produzidos deslocamentos verticais que podem comprometer seu desempenho. Pavimentos irregulares são geralmente responsáveis pela ocorrência de respostas dinâmicas como acelerações verticais e carregamentos no pavimento que podem danificar a aeronave, aumentar a distância de parada e dificultar a leitura dos instrumentos de navegação na cabine dos pilotos. Para abordar esse problema, os índices International Roughness Index (IRI) e Boeing Bump Index (BBI) são utilizados atualmente para quantificar a irregularidade longitudinal dos pavimentos aeroportuários e identificar seções que demandem atividades de manutenção e reabilitação (M&R). No entanto, tais índices foram desenvolvidos apenas com base nas respostas dinâmicas de um automóvel a 80 km/h às irregularidades dos pavimentos rodoviários e a partir das características físicas das irregularidades, respectivamente, sem considerar o efeito da resposta dinâmica das aeronaves. Ainda, os limites críticos atuais para IRI e BBI podem subestimar a condição real do pavimento. Esta pesquisa objetiva avaliar o efeito da irregularidade longitudinal na resposta dinâmica das aeronaves em termos de acelerações verticais na cabine dos pilotos (VACP) e no centro de gravidade (VACG) assim como os carregamentos no trem de pouso de nariz, principal e traseiro (NGPL, MGPL e RGPL, respectivamente), que podem comprometer a segurança das aeronaves e o desempenho do pavimento. O software ProFAA foi utilizado para calcular os dois índices e para simular as respostas de 4 aeronaves representativas operando 20 pistas de pouso e decolagem em 10 velocidades de operação variando de 20 a 200 nós (37 a 370 km/h). Comparações estatísticas e análises de regressão entre índices e respostas dinâmicas foram realizadas. Os principais resultados indicaram que VACP foi 50% maior do que VACG e que NGPL foi aproximadamente 80% maior do que MGPL. Além disso, observou-se que VACP ultrapassa 0,40 g quando o IRI está acima de 3,7 m/km e que NGPL dobra a carga estática quando o IRI está acima de 3,3 m/km. Um estudo de caso apresentado para comparar esses limites indicou que a tomada de decisão baseada na resposta dinâmica das aeronaves pode trazer diferenças significativas na quantidade e qualidade das atividades de M&R.

A presente pesquisa objetiva contribuir para a implantação de Sistemas de Gerência de Pavimentos Aeroportuários (SGPA), tendo por base um estudo de caso desenvolvido no Aeroporto Estadual de Araraquara-SP Bartolomeu de Gusmão. Foi criado um banco de dados informatizado, através do FAA PAVEAIR, programa computacional de gerência de pavimentos aeroportuários disponibilizado pelo FAA (Federal Aviation Administration), que permitiu o armazenamento de toda informação inerente aos pavimentos do complexo aeroportuário e a determinação, com base no método PCI (Pavement Condition Index), da condição atual da pista de pousos e decolagens, da pista de rolagem e do pátio de aeronaves. Os resultados mostraram que o aeroporto de Araraquara apresenta condição regular de operação, indicada por um PCI médio de 67, e que os principais defeitos encontrados foram desagregação das partículas da mistura asfáltica, trincas transversais e, principalmente, trincas longitudinais. Por conseguinte, foram planejadas intervenções de manutenção e reabilitação, de modo a evitar situações que levassem ao comprometimento geral da condição dos pavimentos e, por consequência, a um aumento significativo dos custos de conservação. A melhor estratégia, se aplicada ao longo dos vinte anos de período de projeto, resultaria em um valor de PCI médio igual a 77, correspondente a boas condições de operação. Dessa forma, o estudo de caso desenvolvido contribuiu, com um exemplo completo, para a implantação de um SGPA em nível de rede e, mais ainda, para o desenvolvimento de um SGPA integral para a rede de aeroportos de administrações aeroportuárias de pequeno, médio e grande portes no Brasil, o que deve ser precedido pela elaboração de legislação específica que exija a aplicação efetiva de técnicas de manutenção que prolonguem a vida útil dos pavimentos, especialmente devido ao aumento da demanda por transporte aéreo e à necessidade de modernas e potentes aeronaves, que requerem, cada vez mais, melhores condições funcionais e estruturais das pistas de pousos e decolagens e dos pátios de aeronaves dos aeroportos. / This research aims to contribute to the implementation of Airport Pavements Management Systems (SGPA), based on a case study developed at the Araraquara State Airport Bartolomeu de Gusmao, in the State of Sao Paulo, Brazil. A computerized database was created, using the FAA PAVEAIR, an airport pavement management computer program provided by the FAA (Federal Aviation Administration), which allowed the storage all information inherent to the airport complex facilities and determining, based on the method of PCI (Pavement Condition Index), the current condition of the runway, taxiway and apron. The results showed that the airport presents regular operating condition, indicated by an average PCI of 67, and that the main defects found were raveling, transverse cracks and mainly longitudinal cracks. Therefore, maintenance and rehabilitation operations are planned so as to avoid situations that could lead to impairment of the general condition of the pavement and, consequently, a significant increase of maintenance costs. The best strategy, if applied over the twenty-year project period, would result in average PCI value of 77, corresponding to good operating condition. Thus, the case study developed contributed with a complete example, for the implementation of a SGPA network-level and even more so for the development of a comprehensive SGPA to the airport network of administrations of small, medium and large airports in Brazil, which should be preceded by the enactment of specific legislation that requires the effective application of maintenance techniques that prolong the life of pavements, especially due to increased demand for air transport and the need for modern and powerful aircraft, requiring increasingly, better functional and structural conditions of runways and aprons.

A presente pesquisa objetiva contribuir para a implantação de Sistemas de Gerência de Pavimentos Aeroportuários (SGPA), tendo por base um estudo de caso desenvolvido no Aeroporto Estadual de Araraquara-SP Bartolomeu de Gusmão. Foi criado um banco de dados informatizado, através do FAA PAVEAIR, programa computacional de gerência de pavimentos aeroportuários disponibilizado pelo FAA (Federal Aviation Administration), que permitiu o armazenamento de toda informação inerente aos pavimentos do complexo aeroportuário e a determinação, com base no método PCI (Pavement Condition Index), da condição atual da pista de pousos e decolagens, da pista de rolagem e do pátio de aeronaves. Os resultados mostraram que o aeroporto de Araraquara apresenta condição regular de operação, indicada por um PCI médio de 67, e que os principais defeitos encontrados foram desagregação das partículas da mistura asfáltica, trincas transversais e, principalmente, trincas longitudinais. Por conseguinte, foram planejadas intervenções de manutenção e reabilitação, de modo a evitar situações que levassem ao comprometimento geral da condição dos pavimentos e, por consequência, a um aumento significativo dos custos de conservação. A melhor estratégia, se aplicada ao longo dos vinte anos de período de projeto, resultaria em um valor de PCI médio igual a 77, correspondente a boas condições de operação. Dessa forma, o estudo de caso desenvolvido contribuiu, com um exemplo completo, para a implantação de um SGPA em nível de rede e, mais ainda, para o desenvolvimento de um SGPA integral para a rede de aeroportos de administrações aeroportuárias de pequeno, médio e grande portes no Brasil, o que deve ser precedido pela elaboração de legislação específica que exija a aplicação efetiva de técnicas de manutenção que prolonguem a vida útil dos pavimentos, especialmente devido ao aumento da demanda por transporte aéreo e à necessidade de modernas e potentes aeronaves, que requerem, cada vez mais, melhores condições funcionais e estruturais das pistas de pousos e decolagens e dos pátios de aeronaves dos aeroportos. / This research aims to contribute to the implementation of Airport Pavements Management Systems (SGPA), based on a case study developed at the Araraquara State Airport Bartolomeu de Gusmao, in the State of Sao Paulo, Brazil. A computerized database was created, using the FAA PAVEAIR, an airport pavement management computer program provided by the FAA (Federal Aviation Administration), which allowed the storage all information inherent to the airport complex facilities and determining, based on the method of PCI (Pavement Condition Index), the current condition of the runway, taxiway and apron. The results showed that the airport presents regular operating condition, indicated by an average PCI of 67, and that the main defects found were raveling, transverse cracks and mainly longitudinal cracks. Therefore, maintenance and rehabilitation operations are planned so as to avoid situations that could lead to impairment of the general condition of the pavement and, consequently, a significant increase of maintenance costs. The best strategy, if applied over the twenty-year project period, would result in average PCI value of 77, corresponding to good operating condition. Thus, the case study developed contributed with a complete example, for the implementation of a SGPA network-level and even more so for the development of a comprehensive SGPA to the airport network of administrations of small, medium and large airports in Brazil, which should be preceded by the enactment of specific legislation that requires the effective application of maintenance techniques that prolong the life of pavements, especially due to increased demand for air transport and the need for modern and powerful aircraft, requiring increasingly, better functional and structural conditions of runways and aprons.