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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL CÁSSIA FAIAL PONTES HADAD DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO E PROJETO GEOMÉTRICO DE UMA PISTA AEROPORTUÁRIA Orientador: Prof. Esp. Júlio Roberto Uszacki Júnior Trabalho de Conclusão de Curso – TCC elaborado junto ao curso de Bacharelado em Engenharia Civil, como requisito parcial da avaliação da disciplina Estágio Supervisionado. Trabalho de Conclusão de Curso – TCC Rio Branco - Acre 2015 COMISSÃO EXAMINADORA Prof. Esp. Júlio Roberto Uszacki Júnior (Orientador) UFAC – Rio Branco / AC Prof. MSc. Mateus Silva dos Santos UFAC – Rio Branco / AC Profª. MSc. Simone Ribeiro Lopes UFAC – Rio Branco / AC Cássia Faial Pontes Hadad Resultado:________________________ Rio Branco, 29 de Janeiro de 2015. DEDICATÓRIA Aos meus pais, Humberto e Eliana, que foram sem dúvida, fundamentais para conclusão desse curso, à minha avó Valdomira (in memoriam) e à minha priminha Giovanna (in memoriam), um anjo de luz que com certeza foi levar mais alegria ao céu. AGRADECIMENTOS Agradeço em primeiro lugar a Deus, que iluminou o meu caminho, foi meu guia, socorro presente nas horas de angústia e que nunca me deixou desistir dos meus objetivos durante esse percurso. Agradeço também aos meus amados pais, aos quais eu tenho profunda admiração, Humberto Hadad e Eliana Hadad por estarem sempre ao meu lado durante esse caminho, não só no período da faculdade, mas durante toda a minha vida, me apoiando, me ensinando e me confortando nos momentos difíceis, sem eles, definitivamente, nada disso seria possível. Às minhas fiéis amigas Daniela Tamwing e Priscila Lima que sempre estiveram comigo ouvindo minhas angústias, minhas alegrias, só elas sabem realmente tudo que eu passei para conseguir atingir esse sonho. Não posso deixar de agradecer também aos meus amigos Gabriel Barbosa, Rafael Gaspar, Lucas Jalúl, Rennêr Oliveira, Alana Pacheco, Ana Carolina, Halina Salles, Henrique Alves e Izuara Beckmann. Sem todos eles, essa trajetória seria bem mais difícil. Ao meu namorado, amigo e companheiro de todas as horas Tadeu Victor Salvatierra, pelo amor e paciência que teve comigo nesse último período do curso, me incentivando a todo o momento, e que se mostrou sempre compreensível nas horas em que eu não pude lhe dar atenção. Ao meu orientador Júlio Roberto Uszacki Júnior por ter acreditado em mim, me motivando e escutando pacientemente meus “choros”, que não foram poucos, durante os momentos de angústia e desespero, se mostrando sempre disposto a me ajudar. Deixo aqui minha enorme admiração pela sua pessoa e pela sua competência profissional. Aos meus professores, não só por todo o conhecimento e experiências repassadas, mas também pelos cinco anos de convivência, que sem dúvida nenhuma contribuíram para a minha formação tanto pessoal quanto profissional. E a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito obrigada. “A mente que se abre a uma nova ideia jamais volta ao seu tamanho original.” (Albert Einstein) ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 15 1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO ........................................................................ 16 2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 17 2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 17 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 17 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 18 3.1 TIPOS DE AERÓDROMO ................................................................................. 18 3.2 ORGÃOS ENVOLVIDOS .................................................................................. 18 3.3 DEFINIÇÕES DE TERMOS, ÁREAS E DISPOSIÇÕES GERAIS .................... 20 3.4 PLANEJAMENTO DE UM AEROPORTO........................................................ 22 3.4.1 Escolha do sítio .................................................................................... 22 3.4.2 Plano diretor aeroportuário (PDIR) ....................................................... 23 3.4.3 Zonas de proteção ................................................................................. 24 3.4.3.1 Plano de zona de proteção de aeródromos ............................... 25 3.4.3.2 Plano de zoneamento de ruído ................................................ 28 3.4.4 Área de segurança aeroportuária ........................................................... 32 3.6 AERONAVES .................................................................................................... 33 3.6.1 Características das Aeronaves ............................................................... 33 3.6.2 Tipos de trem de pouso ......................................................................... 34 3.6.3 Determinação da aeronave de projeto.................................................... 35 3.7 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS AEROPORTOS ...................................... 35 3.7.1 Pistas de pouso e decolagem ................................................................. 35 3.7.2 Acostamentos de pista de pouso e decolagem ....................................... 35 3.7.3 Faixas de pista de pouso e decolagem ................................................... 36 3.7.4 Áreas de segurança de fim de pista ....................................................... 36 3.7.5 Zonas desimpedidas (clearways) e zonas de parada (stopways) ............. 36 3.7.6 Pistas de táxi ......................................................................................... 37 3.8 PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS ............................................................... 38 3.8.1 Classificação dos pavimentos ............................................................... 38 3.8.2 Resistência dos pavimentos .................................................................. 39 3.8.3 Dimensionamento de pavimentos aeroportuários .................................. 40 3.8.3.1 Dimensionamento de pavimentos flexíveis - FAA .................. 41 3.8.3.2 Dimensionamento de pavimentos rígidos................................ 44 4. METODOLOGIA ............................................................................................................ 46 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 47 5.1 ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 47 5.2 TRÁFEGO ANUAL DE AERONAVES ............................................................. 47 5.3 AERONAVE DE PROJETO............................................................................... 49 5.4 DETERMINAÇÃO DA EQUIVALÊNCIA DE DECOLAGENS PARA A AERONAVE DE PROJETO .................................................................................... 50 5.5 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO ....................................................... 52 5.5.1 Espessura do pavimento ........................................................................ 52 5.5.2 Espessura do revestimento e da base ..................................................... 53 5.5.3Seção do pavimento .............................................................................. 55 5.5.4 Determinação dos parâmetros ACN e PCN ........................................... 55 5.5.4.1 Determinação do ACN ........................................................... 56 5.5.4.2 Determinação do PCN ............................................................ 57 5.6 PROJETO GEOMÉTRICO................................................................................. 60 5.6.1 Comprimento da pista de pouso e decolagem ........................................ 60 5.6.2 Código da pista ..................................................................................... 63 5.6.3 Requisitos geométricos ......................................................................... 64 5.6.4 Sinalização Horizontal .......................................................................... 68 5.6.4.1 Designação de pista de pouso e decolagem ............................. 68 5.6.4.2 Eixo de pista de pouso e decolagem ........................................ 68 5.6.4.3 Cabeceira ............................................................................... 69 5.6.4.4 Ponto de visada ...................................................................... 69 5.6.4.5 Zona de toque ......................................................................... 69 5.6.4.6 Borda de pista de pouso e decolagem ..................................... 70 5.6.4.7 Eixo de pista de táxi ............................................................... 70 5.6.4.8 Posição de espera de pista de pouso e decolagem.................... 71 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 72 6.1 SUGESTOES PARA PESQUISAS FUTURAS .................................................. 73 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 74 ANEXOS ............................................................................................................................. 77 APÊNDICES ....................................................................................................................... 79 LISTA DE FIGURAS Figura 3.1: Mapa representativo das áreas de jurisdição do COMAR ................................... 19 Figura 3.2: Esquema do princípio da sombra ........................................................................ 25 Figura 3.3: Croqui de um Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromo ........................ 26 Figura 3.4: Plano básico de zona de proteção de aeródromo em cortes ................................. 27 Figura 3.5: Curvas de ruído .................................................................................................. 30 Figura 3.6: Curvas de nível de ruído 1 e 2 para aeródromo com duas pistas .......................... 31 Figura 3.7: Esquema de um plano específico de zoneamento de ruído .................................. 32 Figura 3.8: Área de segurança aeroportuária ......................................................................... 33 Figura 3.9: Dimensões de uma aeronave .............................................................................. 34 Figura 3.10: Tipos de trem de pouso .................................................................................... 34 Figura 3.11: Pista de táxi de saída rápida .............................................................................. 38 Figura 3.12: Seção transversal de um pavimento flexível ..................................................... 39 Figura 3.13: Seção transversal de um pavimento rígido ........................................................ 39 Figura 3.14: Distribuição usual das cargas por trem de pouso ............................................... 41 Figura 5.1: Resposta mecânica de pavimento flexível ........................................................... 49 Figura 5.2: Dimensionamento da espessura de pavimentos ................................................... 52 Figura 5.3: Dimensionamento da espessura do revestimento mais base ................................ 54 Figura 5.4: Estrutura do pavimento ...................................................................................... 55 Figura 5.5: ACN para pavimento flexível ............................................................................. 56 Figura 5.6: Temperatura média ............................................................................................ 62 Figura 5.7: Média das temperaturas e temperatura de referência ........................................... 62 Figura 5.8: Dimensões mínimas para a área de giro .............................................................. 65 Figura 5.9: Perfil do eixo da pista ......................................................................................... 65 Figura 5.10: Esquema da zona desimpedida (CWY) ............................................................. 66 Figura 5.11: Sinalização horizontal de eixo e cabeceira ........................................................ 68 Figura 5.12: Sinalizações horizontais de ponto de visada e de zona de toque ........................ 70 Figura 5.13: Sinalização horizontal de pista de táxi .............................................................. 71 Figura 5.14: Detalhe da sinalização horizontal de espera ...................................................... 71 LISTA DE TABELAS Tabela 3.1 : Largura mínima das pistas de pouso e decolagem ............................................. 35 Tabela 3.2: Distância mínima entre pistas de pouso e decolagem paralelas ........................... 35 Tabela 3.3: Largura de faixas de pistas ................................................................................. 36 Tabela 3.4: Afastamento entre a roda externa do trem de pouso principal e a borda da pista . 37 Tabela 3.5: Largura das pistas de taxi em partes retilíneas. ................................................... 37 Tabela 3.6: Resistência do subleito ....................................................................................... 40 Tabela 3.7: Fator de conversão de trem de pouso ................................................................. 42 Tabela 3.8: Espessuras mínimas de camada da base ............................................................. 43 Tabela 3.9: Exemplo de espessuras mínimas ........................................................................ 43 Tabela 3.10: Tabela de equivalência para projeto de reforço ................................................. 44 Tabela 3.11: Correção da espessura ...................................................................................... 44 Tabela 3.12: Espaçamento das juntas das placas de concreto ................................................ 45 Tabela 5.1: Projeção de movimentos por equipamentos representativos ............................... 48 Tabela 5.2: Projeção de movimentos por equipamentos representativos do projeto ............... 49 Tabela 5.3: Pesos máximos de taxiamento ............................................................................ 50 Tabela 5.4: Decolagens anuais para aeronave de projeto ...................................................... 51 Tabela 5.5: Decolagens equivalentes .................................................................................... 51 Tabela 5.6: Resistência do subleito para um pavimento flexível ........................................... 58 Tabela 5.7: Pressão máxima nos pneus ................................................................................. 59 Tabela 5.8: Envergadura e comprimento básico de pista do mix de aeronaves ...................... 60Tabela 5.9: Código de referência do aeródromo ................................................................... 64 LISTA DE QUADROS Quadro 5.1: Código dos pavimentos ..................................................................................... 58 Quadro 5.2: Método de avaliação ......................................................................................... 59 Quadro 5.3: Fatores de correção da pista .............................................................................. 63 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ACN Número de Classificação de Aeronaves ANAC Agencia Nacional de Aviação Civil ASA Área de Segurança Aeroportuária ATR Avions de Transport Régional (Aeronaves de Transporte Regional) CAUQ Concreto Asfáltico Usinado a Quente CBR California Bearing Ratio (Índice de Suporte Califórnia) CBP Comprimento Básico de Pista CINDACTA Centros Integrados de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente COMAR Comando Aéreo Regional CRP Comprimento Real de Pista CWY Zona desimpedida DAB Departamento de Aviação da Bahia DAC Departamento de Aviação Civil DAESP Departamento Aeroviário do Estado de São Paulo DECEA Departamento de Controle do Espaço Aéreo DEPV Diretoria de Eletrônica e Proteção ao Voo DIRENG Diretoria de Engenharia DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes EADS European Aeronautic Defense and Space Company N.V. Fa Fator de correção para a altitude FAA Federal Aviation Administration (Administração Federal de Aviação) Fd Fator de correção para a declividade Fg Fator de correção global Ft Fator de correção para a temperatura IAC Instituto de Aviação Civil IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICAO International Civil Aviation Organization (Organização Internacional de Aviação Civil) ICEA Instituto de Controle do Espaço Aéreo IFR Instrument Flight Rules (Cartas de Navegação por Instrumentos) ILS Instrument Landing System INFRAERO Empresa Brasileira de Infra Estrutura Aeroportuária IPA Instituto de Psicologia da Aeronáutica MLS Microwave Landing System Mov. Movimento NDB Non-Directional Beacon PBZPA Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromos PBZR Plano Básico de Zoneamento de Ruído PCN Número de Classificação de Pavimentos PDIR Plano Diretor Aeroportuário PEZPA Plano Específico de Zona de Proteção de Aeródromos PEZR Plano Específico de Zoneamento de Ruído PMT Peso Máximo de Taxiamento PR Paraná PZPA Plano de Zona de Proteção de Aeródromo PZR Plano de Zoneamento de Ruídos RESA Áreas de segurança de fim de pista SERENG Serviços Regionais de Engenharia SRPV Serviço Regional de Proteção ao Voo SWY Zona de parada TORA Distância de rolagem disponível Tp Temperatura padrão TST Tratamento Superficial Triplo VFR Visual Flight Rules (cartas de navegação visual) VOR Very High Frequency Omnidirectional Range LISTA DE SÍMBOLOS % Por cento °C Graus Celsius ≥ Maior ou igual a = Igual cm Centímetro in Polegada k Coeficiente de recalque do subleito kg Quilograma kgf Quilograma-força lb Libra log Logaritmo mm Milímetro pol Polegada RESUMO O presente trabalho apresenta uma proposta de projeto geométrico e o dimensionamento de uma estrutura de pavimento flexível para uma pista de pouso e decolagem a ser implantada em um aeroporto de pequeno porte no Estado do Acre. É realizada uma revisão bibliográfica na qual são expostas algumas definições a respeito do assunto, informações sobre o processo de implantação de uma unidade aeroportuária bem como os órgãos responsáveis pela sua homologação e a descrição do método empírico de dimensionamento da Federal Aviation Administration (FAA). O dimensionamento da estrutura de pavimento flexível da pista de pouso e decolagem é baseado no método desenvolvido pela FAA e seus cálculos são descritos de forma detalhada com o intuito de expor cada etapa necessária ao seu desenvolvimento. A proposta de projeto geométrico apresentada é elaborada segundo as recomendações disponíveis no Anexo 14 da Convenção de Aviação Internacional. Palavras chave: Dimensionamento, Aeroporto, Pavimento Flexível. 1. INTRODUÇÃO O transporte aéreo é um dos setores mais dinâmicos da economia mundial. Ele exerce importante papel estimulando o intercâmbio de pessoas e mercadorias, respondendo de forma direta e quase imediata às flutuações conjunturais, tanto econômicas como políticas (IAC, 2007). No Brasil, o transporte aéreo vem evoluindo em sintonia com a economia desde a década de 30, ocupando hoje a segunda posição no ranking mundial referente ao número de aeroportos em território nacional, atrás apenas dos Estados Unidos. Apesar dessa grande disponibilidade, a parcela mais expressiva da movimentação de passageiros é concentrada em poucos aeroportos. A necessidade de desenvolvimento econômico de uma região, na maioria das vezes, é um dos principais fatores que levam à implantação de um novo aeroporto. Neste aspecto têm- se duas situações distintas: ou a localidade onde a infraestrutura aeroportuária se encontra não atende mais às necessidades da região ou a localidade ainda não possui um aeródromo. (IAC, 2007) As infraestruturas aeroportuárias surgem então como polos integradores das diferentes regiões, gerando um impacto social nas vidas das pessoas, facilitando seu acesso à saúde, cultura e educação, definindo assim novas geografias regionais. A pavimentação aeroportuária brasileira vem utilizando o método de dimensionamento de pavimentos flexíveis e rígidos desenvolvido pela FAA (Federal Aviation Administration), conforme a circular AC 150/5320 – 6D de 1995. Esse método é basicamente em função do CBR do subleito e do número de repetições do trem de pouso da aeronave de projeto. A proposta do presente trabalho é realizar o dimensionamento de uma estrutura de pavimento flexível e o projeto geométrico de uma pista de pouso e decolagem para um aeroporto de pequeno porte, que seja capaz de suportar as solicitações impostas por aeronaves específicas. 1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO Este trabalho se estrutura em seis capítulos conforme a seguir: O capítulo 1 é constituído pela introdução na qual é exposto o tema a ser desenvolvido. O capítulo 2 determina os objetivos gerais e específicos do estudo. O capítulo 3 destina-se à revisão bibliográfica, na qual são esclarecidos os conceitos principais para desenvolvimento do assunto. O capítulo 4 traz a metodologia de execução do estudo. O capítulo 5 apresenta o dimensionamento do pavimento flexível para a pista de pouso e decolagem, bem como as características físicas do seu projeto geométrico. O capítulo 6 expõe as considerações finais do estudo, assim como sugestões para pesquisas futuras. 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Realizar o dimensionamento de um pavimento aeroportário que seja capaz de suportar as solicitações de pouso e decolagem de aeronaves específicas. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Aplicar o método de dimensionamento empírico da Federal Aviation Administration (FAA), para a estrutura de um pavimento flexível em um aeroporto de pequeno porte, pensado para os municípos interioranos do Estado do Acre. Apresentar os requisitos físicos para a elaboração do projeto geométrico da pista de pouso e decolagem do aeroporto em estudo. Elaborar uma revisão bibliográfica referente aos parâmetros que são levados em consideração no planejamento e execução de um aeroporto, descrevendo também sobre suas zonas de proteção e aéreas de segurança. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 TIPOS DE AERÓDROMO De acordo com a Lei nº 7.565 (1986), pode-se definir aeródromo como sendo toda área destinada a pouso, decolagem e movimentação de aeronaves, podendo ser classificado em aeródromos civis e militares. Os aeródromos militares são aqueles destinados ao uso de aeronaves militares, já os aeródromos civis são aqueles destinados ao uso de aeronaves civis e podem ser subclassificados, conforme a mesma Lei, em: A. Públicos: Art. 37. Os aeródromos públicos poderão ser usados por quaisquer aeronaves, sem distinção de propriedade ou nacionalidade, mediante o ônus da utilização, salvo se, por motivo operacional ou de segurança, houver restrição de uso por determinados tipos de aeronaves ou serviços aéreos (BRASIL, 1986). De acordo com o IAC (2007), propriedades vizinhas a esse tipo de aeródromos estão sujeitas a restrições especiais, no que se refere ao Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromos (PBZPA) e ao Plano de Zoneamento de Ruídos (PZR). Sua abertura ao tráfego é realizada através de processo de homologação e só podem ser fechados mediante ato administrativo da Autoridade de Aviação Civil, no caso, a ANAC. B. Privados Sua utilização só é permitida com a autorização do proprietário. É vetado qualquer tipo de exploração comercial, não sendo permitida a cobrança do pagamento de tarifas, por parte do proprietário, aos usuários que venham a utilizar o mesmo. Esse tipo de aeródromo não possui zona de proteção garantida, podendo ter suas operações restringidas devido às novas construções que venham a ocorrer no seu entorno. Sua abertura ao tráfego é feita por meio de processo de registro e podem ser fechados pelo proprietário ou pela Autoridade de Aviação Civil a qualquer momento (BRASIL, 1986). 3.2 ORGÃOS ENVOLVIDOS Para um melhor entendimento a respeito da construção dos aeródromos, assim como as áreas que compõe o seu projeto, é de fundamental importância que se tenha conhecimento 3. Revisão Bibliográfica 19 dos órgãos que são responsáveis pela análise e aprovação, bem como os responsáveis pela elaboração das normas referentes à construção dos mesmos. De acordo com a Lei Complementar nº 97 (1999), o Comando da Aeronáutica tem, dentre suas competências, a função de apoiar, controlar e desenvolver o transporte aéreo Brasileiro. São diversos os componentes de sua estrutura que dispõem de atividades específicas, dentre eles pode-se mencionar: ANAC: Agência Nacional de Aviação Civil; DECEA: Departamento de Controle do Espaço Aéreo; DIRENG: Diretoria de Engenharia, regionalmente representada pelos Serviços Regionais de Engenharia (SERENG); COMAR: Comando Aéreo Regional (Figura 3.1) Figura 3.1: Mapa representativo das áreas de jurisdição do COMAR Fonte: IPA, 2014. Em meados da década de setenta, a administração aeroportuária foi conferida à empresa de economia mista INFRAERO (Empresa Brasileira de Infra Estrutura Aeroportuária), ou a órgãos criados pelos Estados como o Departamento de Aviação da Bahia (DAB) e o Departamento Aeroviário do Estado de São Paulo (DAESP). Somente a partir do ano 2012 foram abertos processos de licitação para concessão da administração aeroportuária para a Iniciativa Privada (ALVES, 2014a). Conforme a Portaria nº 1.141/GM5 (1987) só é permitida a implantação de aeródromos após a sua aprovação pelo DECEA, DIRENG e ANAC. 3. Revisão Bibliográfica 20 3.3 DEFINIÇÕES DE TERMOS, ÁREAS E DISPOSIÇÕES GERAIS Para que se possa dar continuidade ao estudo sobre a infraestrutura aeroportuária, é necessário o conhecimento de alguns termos utilizados com frequência na elaboração de projetos e construção de aeródromos. Em conformidade com o ICAO1 (2004), a seguir estão expostas algumas das definições mais relevantes para a elaboração do presente trabalho. Acostamento: área adjacente à borda de um pavimento, que oferece uma transição entre o pavimento e a superfície adjacente. Aeroportos: todo e qualquer aeródromo público composto de instalações e facilidades para apoio a aeronaves e ao embarque e desembarque de pessoas e cargas. Área de manobras: arte do aeródromo utilizada para o pouso, decolagem, e táxi de aeronaves, excluindo-se os pátios de aeronaves. Área de movimento: parte do aeródromo utilizada para decolagem, pouso e táxi de aeronaves, constituído da área de manobras e dos pátios de aeronaves. Área de pouso: parte da área de movimento utilizada para o pouso ou decolagem de aeronaves. Baia de espera: área onde a aeronave pode ser retida ou contornada, de modo a facilitar o movimento eficiente de aeronaves na superfície. Cabeceira: parte inicial da parcela da pista de pouso e decolagem utilizada para o pouso. Densidade de tráfego do aeródromo: refere-se ao número de movimentos na hora-pico média, podendo ser classificada em: Baixa (número de movimentos menor que 15 por pista de pouso e decolagem); Média (número de movimentos entre 16 e 25 por pista de pouso e decolagem) e Alta (número de movimentos maior que 26 por pista de pouso e decolagem). Faixa de pista: área que inclui a pista de pouso e decolagem e a zona de parada (stopway), se houver. 1 ICAO: International Civil Aviation Organization (Organização Internacional de Aviação Civil). 3. Revisão Bibliográfica 21 Faixa de pista de táxi: área que inclui uma pista de táxi com o propósito de proteger uma aeronave em operação na mesma, reduzindo o risco de danos a uma aeronave que saia acidentalmente dessa área. Número de classificação de aeronaves (ACN): número que expressa o efeito relativo de uma aeronave sobre um pavimento para uma categoria padrão de subleito especificada. Número de classificação de pavimentos (PCN): número que expressa a resistência à compressão de um pavimento para operações sem restrição. Obstáculo: são todos os objetos fixos e móveis, que estejam localizados em uma área prevista para a movimentação de aeronaves na superfície ou que se estenda acima de uma superfície definida com a intenção de proteger uma aeronave em voo. Pátio de manobras: área de um aeródromo em terra, que tem por finalidade a de acomodar aeronaves para fins de embarque e desembarque de passageiros, carregamento ou descarregamento de cargas, abastecimento, estacionamento ou manutenção. Pista de pouso e decolagem: área retangular definida em um aeródromo preparada para pousos e decolagens de aeronaves. Pista de táxi: trajetória definida no aeródromo que tem por função oferecer uma ligação entre as partes do mesmo, incluindo: a) Pista de táxi de estacionamento de aeronaves: parte do pátio de manobras que tem a finalidade única de oferecer acesso às posições de estacionamento. b) Pista de táxi de pátio de manobras: parcela do sistema de pistas de táxi que tem o propósito de oferecer uma circulação completa de taxiamento através do pátio. c) Pista de táxi de saída rápida: uma pista de táxi conectada a uma pista de pouso e decolagem em um ângulo agudo cuja função é permitir que aeronaves em pouso saiam da pista em velocidades mais altas do que em outras pistas de saída, minimizando assim, o tempo de ocupação da pista de pouso e decolagem. Zona de parada (stopway): área definida no solo no final da distância de rolagem de decolagem disponível e preparada para ser uma áreana qual uma aeronave pode ser parada em caso de decolagem abortada. 3. Revisão Bibliográfica 22 Zona de toque: parte de uma pista de pouso e decolagem, que fica além da cabeceira, onde se espera que as aeronaves pousando façam o primeiro contato com o solo. Zona desimpedida (clearway): área definida no solo ou na água sob controle da autoridade competente, selecionada ou preparada para ser uma área adequada sobre a qual uma aeronave pode realizar sua decolagem. 3.4 PLANEJAMENTO DE UM AEROPORTO 3.4.1 Escolha do sítio Um dos passos primordiais para a implantação de um aeródromo é a escolha do seu sítio aeroportuário. Na prática, o lugar ideal raramente poderá ser encontrado, logo a tarefa consiste em selecionar a opção que cause menos inconvenientes para o aeroporto e a para a comunidade (ALVES, 2012). Segundo o IAC (2007) a proposição de sítios para a implantação de novos aeroportos é de responsabilidade do Departamento de Aviação Civil (DAC), devendo ser embasada em análises preliminares a partir de desenhos e cartas da região. Realizado esse procedimento, compete ao Instituto de Aviação Civil (IAC), com apoio dos Comandos Aéreos Regionais (COMAR) e dos órgãos regionais do Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), a avaliação de áreas para a implantação das novas infraestruturas. Logo que as possíveis áreas para a implantação do aeródromo são identificadas, uma equipe técnica multidisciplinar realiza o processo de avaliação das mesmas, a fim de coletar dados referentes à sua localização, levando em consideração os seguintes requisitos (IAC, 2007): 1. Principais características socioeconômicas da região a serem atendidas pela unidade aeroportuária; 2. Localização (distância) da área em relação ao centro urbano do principal polo gerador de tráfego e a outros centros próximos, bem como suas vias de acesso; 3. Identificação de aeródromos, existentes ou previstos, na área de influência da localidade em estudo (50 km); 4. Dados meteorológicos históricos de pelo menos cinco anos relativos à temperatura e aos ventos (direção, intensidade e frequência); 5. Tipo de ocupação do solo na área proposta e no seu entorno; 3. Revisão Bibliográfica 23 6. Identificação da existência de áreas de proteção ambiental na área de influência do projeto; 7. Caracterização do valor das terras nas localidades indicadas com potencial para atender ao aeroporto; 8. Topografia da área e de seu entorno, visando avaliar possíveis obstáculos à navegação aérea e a necessidade de movimentação de terra; 9. Identificação de serviços e instalações quanto ao fornecimento de energia elétrica, meios de comunicação telefônica, abastecimento de água, entre outros. Evidentemente, torna-se muito difícil atender a todos esses requisitos. Portanto, antes de se iniciar a escolha, é indicado que se definam os critérios mais relevantes para, a partir disso, proceder a seleção (ALVES, 2012). A partir dessas informações, uma equipe formada por técnicos do COMAR/SERENG, SRPV (Serviço Regional de Proteção ao Voo) ou CINDACTA (Centros Integrados de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo) e IAC irá analisar os sítios escolhidos, selecionando aquele que melhor se adapta às características do futuro aeroporto, sendo de competência do DAC analisar e aprovar a escolha feita por esse grupo de trabalho (IAC, 2007). 3.4.2 Plano diretor aeroportuário (PDIR) Todo o planejamento e desenvolvimento de um aeroporto devem ser embasados em um plano diretor. Este plano tem por objetivo determinar as diretrizes para orientar a implantação, desenvolvimento e expansão do mesmo, ajustando-se sempre à evolução do transporte aéreo (TORRES, 2010). Segundo o IAC (2007), o PDIR deve apresentar a melhor solução para um sítio aeroportuário, otimizando a capacidade operacional e obtendo um desenvolvimento equilibrado de cada componente, além disso, deve ser levado em consideração a segurança operacional do conjunto, o valor do investimento e o custo da manutenção. A obrigatoriedade de elaboração dos Planos Diretores Aeroportuários aplica-se aos aeródromos públicos existentes, agrupados de acordo com os seguintes critérios: Grupo 1: “aeroportos internacionais, operando serviço de transporte aéreo regular internacional” (BRASIL, 2002, p. 1). Grupo 2: “aeroportos domésticos e internacionais, operando serviço de transporte aéreo regular, com emprego de aeronaves com mais de sessenta assentos ou acima de 45.500 kg de peso máximo de decolagem” (BRASIL, 2002, p. 1). 3. Revisão Bibliográfica 24 Grupo 3: “aeroportos e aeródromos abertos ao tráfego aéreo público, cuja localização e características operacionais sejam consideradas de importância para o desenvolvimento do Sistema de Aviação Civil” (BRASIL, 2002, p. 1). É necessário manter também a atualização do planejamento a fim de que possam ser ajustadas às novas realidades e necessidades. Sendo assim, a administração de qualquer aeroporto que passe a se enquadrar em algum dos critérios acima, deverá providenciar a elaboração do PDIR para aquela unidade e obter a aprovação do DAC (IAC, 2007). 3.4.3 Zonas de proteção Para que se obtenha a devida segurança nas operações aéreas em um aeroporto é necessário que haja uma adequada manutenção da infraestrutura e das suas condições operacionais, condições estas que são diretamente influenciadas pela utilização do solo urbano no entorno dos aeroportos. De acordo com o IAC (2004), o Plano de Zona de Proteção de Aeródromo (PZPA) tem por finalidade estabelecer o espaço aéreo que deve ser mantido livre de obstáculos, permitindo assim que as operações de pouso e decolagem sejam executadas de forma segura. Com base nesses aspectos, a Lei nº 7.565 (1986) instituiu restrições para coibir a implantação de empreendimentos inadequados no entorno dessas áreas. Sendo assim, os Planos de Zona de Proteção podem ser divididos da seguinte forma: Plano de Zona de Proteção de Aeródromos; Plano de Zoneamento de Ruído; Plano de Zona de Proteção de Helipontos; Planos de Zona de Proteção de Auxílios à Navegação Aérea. Caso algum obstáculo, de natureza permanente, natural ou artificial, venha a ultrapassar os gabaritos das Zonas de Proteção deve ser aplicado o princípio da sombra. De acordo com a Portaria nº 256/ GC5 (2011), o Princípio da Sombra é um conceito que pode ser aplicado para permitir novas implantações que venham a ultrapassar os limites verticais das superfícies limitadoras de obstáculos de aeródromos/helipontos, isso se elas já estiverem situadas em um plano de sombra de um obstáculo pré-existente irremovível, natural ou artificial, conforme demonstrado na Figura 3.2.o: 3. Revisão Bibliográfica 25 Figura 3.2: Esquema do princípio da sombra Fonte: BRASIL, 2011 (Adaptado). O plano de sombra tem início no topo do obstáculo e é composto por uma superfície horizontal no sentido oposto ao da pista e por uma superfície inclinada com gradiente negativo de 10% tendo como referência o plano vertical do obstáculo que se estende em rampa na direção da pista (BRASIL, 2011). Além desses Planos, a Portaria nº 1.141/GM5 (1987), também provê subsídios para reprimir a implantação de atividades de natureza perigosa, com ênfase para aquelas que venham a atrair pássaros. Para isso foi criada a Área de Segurança Aeroportuária (ASA) por meio da Resolução CONAMA nº 4 de 1995. 3.4.3.1 Plano de zona de proteção de aeródromos De acordo com o IAC (2007), o Plano de Zona de Proteção de Aeródromos (PZPA) pode ser definido como um documento de aplicação genérica (Básico – PBZPA) ou específica(Específico – PEZPA), composto por um conjunto de superfícies imaginárias, bi ou 3. Revisão Bibliográfica 26 tridimensionais, que estabelece as restrições impostas ao aproveitamento das propriedades localizadas dentro da Zona de Proteção de um aeródromo. Vale ressaltar que o PZPA deve ser aplicado a todos os aeródromos construídos ou planejados, levando sempre em consideração as características presentes no planejamento para a implantação final aprovada nos documentos oficiais do Comando da Aeronáutica para cada unidade (IAC, 2004). Para efeito do Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromos, segundo o IAC (2004), os aeródromos são divididos em três classes, de acordo com o tipo de operação: VFR: regras de Voos Visuais, ou seja, voo realizado com referências visuais externas; IFR – NÃO PRECISÃO: operação de aeronaves que utilizam para orientação auxílios à navegação de não precisão, tais como: NDB, VOR e radar de terminal; IFR – PRECISÃO: operação de aeronaves em aproximação que utilizam para orientação informações de azimute e rampa de planeio, fornecidas por auxílios à navegação de precisão, tais como: ILS, MLS e radar de aproximação de precisão. A. Plano básico de zona de proteção de aeródromo O Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromo (PBZPA), conforme descrito no IAC (2004), estabelece uma série de gabaritos que não podem ser ultrapassados, determinado limites quanto à presença de edificações e outros objetos, quer sejam eles naturais ou artificiais, que venham a representar algum perigo ou risco às operações aéreas. As Figuras 3.3 e 3.4, representam essas superfícies. Figura 3.3: Croqui de um Plano Básico de Zona de Proteção de Aeródromo Fonte: IAC, 2004 (Adaptado). 3. Revisão Bibliográfica 27 Figura 3.4: Plano básico de zona de proteção de aeródromo em cortes Fonte: IAC, 2004 (Adaptado). Vale ressaltar que não são permitidos nenhum tipo de aproveitamento que ultrapasse os gabaritos tanto da Faixa de Pista quanto das Áreas de Aproximação/Decolagem e Transição, salvo as torres de controle e os auxílios à navegação aérea que, de acordo com o Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA), poderão ser instalados nas Áreas de Transição, mesmo que ultrapassem o gabarito das mesmas (IAC, 2004). Segundo a Portaria nº 1.141/GM5 (1987), para as implantações com 150 m ou mais de altura sobre o terreno ou nível médio do mar, sejam elas de natureza temporária ou permanente, fixa ou móvel, localizadas dentro ou fora da Zona de Proteção de Aeródromos, deverá o responsável prestar ao COMAR as seguintes informações: a) Tipo e endereço da implantação (incluindo o nome do município e sigla da Unidade da Federação); b) Nome e endereço do proprietário; c) Altura da implantação; d) Altitude da base e coordenadas do local da implantação; e) Tipo de sinalização empregada; 3. Revisão Bibliográfica 28 f) Carta da região ou cópia, na escala de 1:500.000 ou maior, indicando o local da implantação. Ainda de acordo com a Portaria, qualquer tipo de aproveitamento que ultrapasse os gabaritos determinados acima, deverá ser submetido à autorização do Comando Aéreo Regional (COMAR). B. Plano específico de zona de proteção de aeródromo O Plano Específico de Zona de Proteção de Aeródromo (PEZPA) é elaborado e aplicado a partir do momento que forem verificados acidentes naturais e/ou artificiais na região em que será implantado o aeródromo que não possibilitem a aplicação dos parâmetros estabelecidos pelo plano básico. Desta forma será necessário o desenvolvimento de um estudo específico, com o intuito de suprir as necessidades operacionais do sítio aeroportuário em questão (IAC, 2004). O PEZPA possui caráter definitivo e deverá incluir todas as possibilidades de evolução previstas pela autoridade aeronáutica, só podendo ser substituído por outro Plano Específico em virtude da determinação do Ministro da Aeronáutica ou por proposta do Diretor da Diretoria de Eletrônica e Proteção ao Voo – DEPV (BRASIL, 1987). 3.4.3.2 Plano de zoneamento de ruído Sendo o ruído aeronáutico uma das principais formas de poluição atribuída à aviação, foram criados pelo Comando da Aeronáutica, com o intuito de amenizar este problema, os Planos de Zoneamento de Ruído (IAC, 2004). De acordo com a Portaria nº 1.141/GM5 (1987), no Brasil são considerados dois tipos de Planos de Zoneamento de Ruído (PZR): o Plano Básico de Zoneamento de Ruído (PBZR) e o Plano Específico de Zoneamento de Ruído (PEZR). Essa classificação é decorrente do tipo de aeronave prevista para operar no aeroporto, da sua frequência operacional e das características de ocupação da sua área de entorno. 3. Revisão Bibliográfica 29 A. Plano básico de zoneamento de ruído Em vista da necessidade de se atender a diversos aeródromos menores quanto às restrições de uso do solo em função do ruído aeronáutico, foi formulado o Plano Básico de Zoneamento de Ruído (PBZR). Este plano é composto por duas curvas denominadas Curvas de Nível de Ruído 1 e 2, que demarcam três áreas de ruído: Área I, Área II e Área III. Conforme a Portaria nº 1.141/GM5 (1987), as Áreas I, II e III podem ser definidas da seguinte forma: Área I: área do Plano interior à curva de nível de ruído 1, onde o nível de incômodo sonoro é extremamente nocivo aos circundantes; Área II: área do Plano entre as curvas de nível de ruído l e 2, onde são registrados níveis de incômodo sonoro moderados; Área III: área do Plano exterior à curva de ruído de nível 2, onde normalmente não são registrados níveis de incômodo sonoro significativos. Para efeito de aplicação do Plano de Zoneamento de Ruído, as pistas de aeródromos são classificadas em seis categorias levando-se em consideração o movimento de aeronaves e o tipo de aviação. São elas: Categoria I: Pista de Aviação Regular de Grande Porte de Alta Densidade – Pista na qual haja ou esteja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, a operação de aeronaves da aviação regular de grande porte, cuja soma de pousos e decolagens, existente ou prevista, seja igual ou superior a 6.000 (seis mil) movimentos anuais ou que o número de operações, no período noturno destes tipos de aviação, seja superior a 2 (dois) movimentos (BRASIL, 1987, p. 2). Categoria II: Pista de Aviação Regular de Grande Porte de Média Densidade – Pista na qual haja ou esteja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, a operação de aeronaves da aviação regular de grande porte, cuja soma de pousos e decolagens, existente ou prevista, seja inferior a 6.000 (seis mil) movimentos anuais e que o número de operações, no período noturno destes tipos de aviação, não seja superior a 2 (dois) movimentos ou cuja soma de pousos e decolagens, existente ou prevista, seja inferior a 3.600 (três mil e seiscentos) movimentos anuais e que exista operação noturna, porém com o número de operações deste tipo de aviação igual ou inferior a 2 (dois) movimentos (BRASIL, 1987, p. 3). Categoria III: Pista de Aviação Regular de Grande Porte de Baixa Densidade – Pista na qual haja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, a operação de aeronaves da aviação regular de grande porte, cuja soma de pousos e decolagens, existente ou prevista, seja inferior a 3.600 (três mil e seiscentos) movimentos anuais, sem operação noturna destes tipos de aviação (BRASIL, 1987, p. 3). Categoria IV: Pista de Aviação Regular de Médio Porte de Alta Densidade – Pista na qual haja ou esteja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, a operação de aeronaves da aviação regular de médio porte, cuja soma de pousos e decolagens, existenteou prevista, seja igual ou superior a 2.000 (dois mil) movimentos anuais ou em que o número de operações, no período noturno deste tipo de aviação, seja superior a 4 (quatro) movimentos (BRASIL, 1987, p. 3). 3. Revisão Bibliográfica 30 Categoria V: Pista de Aviação Regular de Médio Porte de Baixa Densidade – Pista na qual haja ou esteja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, a operação de aeronaves da aviação regular de médio porte, cuja soma de pousos e decolagens, existente ou prevista, seja inferior a 2.000 (dois mil) movimentos anuais ou em que o número de operações, no período noturno deste tipo de aviação, seja igual ou inferior a 4 (quatro) movimentos (BRASIL, 1987, p. 3). Categoria VI: Pista de Aviação de Pequeno Porte - Pista na qual haja ou esteja prevista, num período de até 20 (vinte) anos, somente a operação da aviação não regular de pequeno porte (BRASIL, 1987, p. 3). De acordo com o IAC (2004), o PBZR será aplicado àqueles aeródromos cujo número de movimentos anuais de aeronaves de grande porte seja inferior a 6.000. Desta forma, o PBZR só será aplicado às pistas das categorias II, III, IV, V e VI, tendo em vista que para a categoria I será aplicado o Plano Específico de Zoneamento de Ruído. As curvas de nível de ruído referentes às categorias das pistas já mencionadas podem ser visualizadas na Figura 3.5: Figura 3.5: Curvas de ruído a) categorias V e VI; b) categorias III e IV e c) categoria II Fonte: BRASIL, 1987 (Adaptado). Para a elaboração de um Plano Básico de Zoneamento de Ruído (PBZR) para um aeródromo que possua duas ou mais pistas, considerar-se a composição das curvas de nível de ruído referentes a cada pista, conforme a Figura 3.6 (BRASIL, 1987). 3. Revisão Bibliográfica 31 Figura 3.6: Curvas de nível de ruído 1 e 2 para aeródromo com duas pistas Fonte: BRASIL, 1987 (Adaptado). Conforme a Portaria nº 1.141/GM5 (1987), as atividades permitidas na área I são: produção e extração de recursos naturais; serviços públicos ou de utilidade pública; comercial; recreação e lazer ao ar livre; transportes e industrial. Já na área II não são permitidas as seguintes atividades: residencial; saúde; educacional; serviços públicos ou de utilização pública e cultura. Cabe ressaltar que no PBZR estas restrições são iguais para todas as categorias de pista, além disso é de responsabilidade do autor de cada projeto aeroportuário ou do administrador do aeroporto a aplicação das referidas curvas de nível de ruído (IAC, 2004). B. Plano específico de zoneamento de ruído (PBZR) O Plano Específico de Zoneamento de Ruído (PEZR) é aplicado aos aeródromos de maior porte, os quais apresentam ou irão apresentar, num período de até 20 anos, mais de 6.000 movimentos anuais de aeronaves da aviação regular de grande porte, cabendo ao Departamento de Aviação Civil a elaboração do mesmo (BRASIL, 1987). Para a elaboração deste Plano, as curvas de ruído serão elaboradas levando em consideração os tipos de aeronaves, bem como o número de movimentos previstos a operar no aeroporto em questão, dentre outros dados (IAC, 2004). Ainda segundo o Instituto, as restrições quanto ao uso do solo devem ser determinadas em função das especificidades de sua área de entorno, sempre que possível com o auxílio da 3. Revisão Bibliográfica 32 Prefeitura Municipal. Desta forma, cada um dos aeroportos possuirá curvas de ruído e restrições ao uso do solo diferentes, ou seja, específicas. A Figura 3.7 ilustra um Plano Específico de Zoneamento de Ruído. Figura 3.7: Esquema de um plano específico de zoneamento de ruído Fonte: IAC, 2004 (Adaptado). 3.4.4 Área de segurança aeroportuária A finalidade da Área de Segurança Aeroportuária (ASA) é disciplinar, por meio da ação dos órgãos governamentais locais (Prefeituras Municipais), a ocupação do solo nas áreas de entorno dos aeroportos. Sendo assim, a ASA institui restrições quanto à implantação de algumas atividades, consideradas de natureza perigosa (IAC, 2007). A Resolução CONAMA nº 4 (1995) define a Área de Segurança Aeroportuária (ASA) como sendo a área abrangida por um determinado raio a partir do centro geométrico do aeródromo, em função do tipo de operação do mesmo. Sendo assim ela pode ser dividida em duas categorias: 1ª Categoria: “raio de 20 km para aeródromos que operam de acordo com as regras de voo por instrumento (IFR)” (CONAMA, 1995, p. 1); 2ª Categoria: “raio de 13 km para os demais aeródromos” (CONAMA, 1995, p. 1). De acordo com Portaria nº 1.141/GM5 (1987), dentro da ASA não é aceitável a implantação de atividades de natureza perigosa, isto é, aquelas classificadas como foco de atração de pássaros, bem como quaisquer outras atividades que possam ocasionar riscos semelhantes à navegação aérea, cabendo ao Comando Aéreo Regional o poder de decisão contrário ou favorável à execução de implantação nessas áreas. 3. Revisão Bibliográfica 33 A Figura 3.8 demonstra um exemplo da verificação da Área de Segurança Aérea de um determinado aeródromo, onde são identificadas as atividades de natureza perigosa próximas ao mesmo. Figura 3.8: Área de segurança aeroportuária Fonte: IAC, 2007. 3.6 AERONAVES Segundo Alves (2014b), o conhecimento das características e exigências de uma aeronave é de fundamental importância para o desenvolvimento de um projeto aeroportuário. 3.6.1 Características das Aeronaves Alves (2014b) mostra que a envergadura e o comprimento da aeronave determinam a geometria do aeródromo, enquanto que a sua base e a bitola impõem as dimensões das pistas, seus cruzamentos e curvaturas. A Figura 3.9 expõe algumas das dimensões mais relevantes de uma aeronave. 3. Revisão Bibliográfica 34 Figura 3.9: Dimensões de uma aeronave Fonte: Alves, 2014b. Ainda de acordo com o autor, na determinação do comprimento de uma pista, leva-se em consideração também as características do trem de pouso, que é responsável pela distribuição do peso da aeronave no solo através das áreas de contato dos pneus. 3.6.2 Tipos de trem de pouso Conforme Igual (2011) os tipos de trem de pouso podem ser: a) Eixo simples (Figura 3.10 a); b) Eixo duplo (Figura 3.10 b); - aeronaves leves: distância de 51 cm entre os eixos; - aeronaves pesadas: distância de 86 cm entre os eixos; c) Eixo tandem duplo (Figura 3.10 c); - aeronaves leves: espaço entre duas rodas de 51 cm e entre tandem de 114 cm; - aeronaves pesadas: espaço entre rodas de 76 cm e entre tandem de 140 cm; d) Especial (Figura 3.10 d). Figura 3.10: Tipos de trem de pouso Fonte: Goldner, 2012 (Adaptado). 3. Revisão Bibliográfica 35 3.6.3 Determinação da aeronave de projeto Segundo Fortes (2007) apud Neckel (2008), para a determinação da aeronave de projeto deve-se verificar dentre as aeronaves previstas para utilizar o aeródromo, aquela que irá requerer a maior espessura de pavimento, utilizando para isso os ábacos apropriados de dimensionamento de cada tipo de aeronave. 3.7 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS AEROPORTOS 3.7.1 Pistas de pouso e decolagem De acordo com as recomendações do ICAO (2004) a largura e a distância mínima entre pistas de pouso e decolagem não deveriam ser inferiores à dimensão especificada nas Tabelas 3.1 e 3.2. Tabela 3.1 : Largura mínima das pistas de pouso e decolagem Número de Código Letra de Código A B C D E F 1 18 m 18 m 23 m - - - 2 23 m 23 m 30 m - - - 3 30 m 30 m 30 m 45 m - - 4 - - 45 m 45 m 45 m 60 m Fonte: ICAO, 2004 (Adaptado). Tabela 3.2:Distância mínima entre pistas de pouso e decolagem paralelas Pistas paralelas por instrumento Pistas paralelas de não instrumento Aproximações paralelas Decolagens paralelas indepen. Operações paralelas segregadas 1 2 3 e 4 Indepen. Depen. 1.035 m 915 m 760 m 760 m 120 m 150 m 210 m Fonte: ICAO, 2004 (Adaptado). 3.7.2 Acostamentos de pista de pouso e decolagem Os acostamentos de pista de pouso e decolagem devem ser implantados nas pistas onde a letra do código for D ou E, e a largura for menor que 60m, além das pistas onde a letra de código for F. Eles devem estender-se simetricamente para cada um dos lados da pista, de 3. Revisão Bibliográfica 36 modo que a largura total da pista e de seus acostamentos não seja inferior a 60 m onde a letra de código for D ou E e 75 m onde a letra de código for F (ICAO, 2004). 3.7.3 Faixas de pista de pouso e decolagem Segundo o ICAO (2004) uma faixa de pista deve estender-se antes da cabeceira e após o fim da pista ou da zona de parada a uma distância e largura (Tabela 3.3) de no mínimo: 60 m onde o número de código for 2, 3 ou 4; 60 m onde o número de código for 1 e a pista for por instrumento; e 30 m onde o número de código for 1 e a pista for de não instrumento. Tabela 3.3: Largura de faixas de pistas Largura de faixas de pistas Aproximação de precisão e aproximação de não - precisão Não instrumento Código Código 1 e 2 3 e 4 1 2 3 e 4 75 m 150 m 30 m 40 m 75 m Fonte: ICAO, 2004 (Adaptado). 3.7.4 Áreas de segurança de fim de pista A largura de uma Área de Segurança de Fim de Pista (RESA) deveria ser no mínimo, o dobro da largura da pista a que está associada, estendendo-se a partir do final da mesma, sempre que possível, a uma distância de no mínimo 240 m onde o número de código for 3 ou 4, e 120 m onde o número de código for 1 ou 2 (ICAO, 2004). 3.7.5 Zonas desimpedidas (clearways) e zonas de parada (stopways) De acordo com o ICAO (2004), as zonas desimpedidas deveriam ter início no final da distância de rolagem de decolagem, com um comprimento que não excedesse metade do comprimento da mesma, devendo estender-se lateralmente 75 m para cada lado do prolongamento do eixo da pista de pouso e decolagem, no mínimo. Já a zona de parada (stopway) deve ter a mesma largura da pista de pouso e decolagem à qual estiver associada. 3. Revisão Bibliográfica 37 3.7.6 Pistas de táxi O projeto de uma pista de táxi deveria ser tal que o afastamento entre a roda externa do trem de pouso principal e a borda da pista de táxi fosse menor que a distância apresentada Tabela 3.4 (ICAO, 2004). Tabela 3.4: Afastamento entre a roda externa do trem de pouso principal e a borda da pista Fonte: ICAO, 2004 (Adaptado). Ainda segundo o autor, as partes retilíneas da pista de táxi não deveriam ser menores que as apresentadas na Tabela 3.5. Tabela 3.5: Largura das pistas de taxi em partes retilíneas. LARGURA – Letra do código A B C D E F Base da aeronave Distância entre rodas externas do trem de pouso < 18 m ≥ 18 m < 9 m ≥ 9 m 7,5 m 10,5 m 15 m 18 m 18 m 23 m 23 m 25 m Fonte: ICAO, 2004 (Adaptado). O traçado das curvas de pista de taxi deveria ser tal que, quando a cabine de comando da aeronave estiver sobre a sinalização horizontal do eixo da pista de táxi, o afastamento entre as rodas externas do trem de pouso principal e a borda da pista de táxi não seja inferior à distância apresentada na Tabela 3.4 (ICAO, 2004). As pistas de táxi de saída rápida (Figura 3.11) devem ser projetadas com um raio de curva de saída de, no mínimo 550 m onde o número de código for 3 ou 4, e 275 m onde o número de código for 1 ou 2 (ICAO, 2004). AFASTAMENTO Letra do código A B C D E F Base da aeronave < 18 m Base da aeronave ≥ 18 m 1,50 m 2,25 m 3,00 m 4,50 m 4,50 m 4,50 m 4,50 m 3. Revisão Bibliográfica 38 Figura 3.11: Pista de táxi de saída rápida Fonte: ICAO, 2004. De acordo com o autor, o ângulo de intersecção entre uma pista de táxi de saída rápida e uma pista de pouso e decolagem não deve ser maior que 45º, nem menor que 25º, devendo ser de preferência de 30º. 3.8 PAVIMENTOS AEROPORTUÁRIOS O total funcionamento de um complexo aeroportuário depende fundamentalmente da condição operacional da infraestrutura relacionada ao movimento das aeronaves em solo, ou seja, dos pavimentos das pistas de pousos e decolagens, dos pátios de manobras e das pistas de taxiamento (INFRAERO, 2009). 3.8.1 Classificação dos pavimentos Pavimento ou estrutura de pavimento pode ser definido como sendo uma estrutura de uma ou mais camadas de materiais processados, com o intuito de fornecer uma superfície de rolamento segura e suave em quaisquer condições de tempo (PATRIZZI, 2013). De forma geral, os pavimentos podem ser classificados basicamente em dois tipos, a saber: Pavimentos Flexíveis De acordo com Senço (1997) pavimentos flexíveis são aqueles em que as deformações, até certo limite, não levam ao seu rompimento. No dimensionamento tradicional 3. Revisão Bibliográfica 39 são consideradas as características geotécnicas dos materiais através do CBR e do mínimo de solicitação de um eixo padrão (MARQUES, 2007). A seção transversal típica de um pavimento flexível pode ser vista na Figura 3.12. Figura 3.12: Seção transversal de um pavimento flexível Fonte: Neckel, 2008. Pavimentos Rígidos Pavimentos rígidos são aqueles pouco deformáveis, constituídos principalmente de concreto cimento, rompendo-se por tração na flexão (SENÇO, 1997). Segundo Marques (2007), seu dimensionamento é baseado nas propriedades das placas de concreto. Na Figura 3.13, encontra-se representada a seção transversal de um pavimento rígido. Figura 3.13: Seção transversal de um pavimento rígido Fonte: Neckel, 2008. 3.8.2 Resistência dos pavimentos Segundo o ICAO (2004), a resistência à compressão de pavimentos designados a receber aeronaves com peso de rampa superior a 5700 kg deve ser concedida utilizando-se o método de Número de Classificação da Aeronave - Número de Classificação de Pavimentos (ACN-PCN), divulgando todas as informações a seguir: 3. Revisão Bibliográfica 40 a) O número de classificação de pavimentos: O PCN anunciado deve indicar que uma aeronave com ACN igual ou inferior ao número de classificação de pavimentos informado possa operar sobre o pavimento, sujeita a quaisquer limitações, tanto na pressão dos pneus quanto no peso total da aeronave. b) O tipo de pavimento: Flexível (F) ou Rígido (R) c) Categoria de resistência do subleito (Tabela 3.6): Tabela 3.6: Resistência do subleito Resistência Pavimento Flexível Pavimento Rígido CBR Valor tipo (CBR) K (MN/m³) Valor tipo (K) Alta (A) > 13 15 > 120 150 Média (B) 8 - 13 10 60 - 120 80 Baixa (C) 4 - 8 6 25 - 60 40 Muito baixa (D) < 4 3 < 25 20 Fonte: ICAO, 2004. d) Pressão máxima permitida nos pneus ou valor máximo de pressão nos pneus: Alta (W): Sem limite; Média (X): até 1,50 MPa; Baixa (Y): até 1,00 MPa; Muito baixa (Z): até 0,50 MPa. e) Método de avaliação: - Avaliação técnica (T) - Utilizando a experiência com aeronaves (U) Quando a resistência à compressão de pavimentos designados a receber aeronaves com peso de rampa igual ou menor que 5700 kg devem ser divulgados o peso máximo permitido da aeronave e a pressão máxima permitida nos pneus (ICAO, 2004). 3.8.3 Dimensionamento de pavimentos aeroportuários De acordo com a Infraero (2009)o projeto estrutural de pavimentos para aeroportos baseia-se tanto na determinação da espessura global do pavimento quanto das camadas que o compõe. A pavimentação aeroportuária brasileira utiliza, frequentemente, o método de dimensionamento de pavimentos flexíveis e rígidos criado pela FAA (Federal Aviation 3. Revisão Bibliográfica 41 Administration), definindo soluções técnicas quer seja no projeto de pavimentos novos quer seja na restauração de pavimentos deteriorados (NECKEL, 2008). Segundo a Infraero (2009), em termos de cálculo, o pavimento deve ser dimensionado para suportar o peso máximo de taxiamento (PMT) ou o peso de rampa. Já na etapa de elaboração do projeto, considera-se que 95% do peso bruto é transmitido pelo conjunto do trem de pouso principal e 5% é transmitido pelo conjunto de rodas dianteiras da aeronave, conforme mostrado na Figura 3.14 a seguir. Figura 3.14: Distribuição usual das cargas por trem de pouso Fonte: Goldner, 2012. O tipo e a configuração geométrica do conjunto do trem de pouso, além de suas rodas, determinam a função da distribuição do peso da aeronave no pavimento e as suas espessuras, tanto no pavimento flexível quanto do rígido (INFRAERO, 2009). 3.8.3.1 Dimensionamento de pavimentos flexíveis - FAA De acordo com Medina (1997) apud Neckel (2008), o método FAA de dimensionamento de pavimentos flexíveis aeroportuários foi criado pelo corpo de engenheiros do exército americano, baseado no método do CBR. A. Determinação da equivalência de decolagens anuais para aeronave de projeto Segundo a Infraero (2009) é necessário que se faça primeiramente o levantamento do número de partidas (decolagens) anuais por tipo de aeronave. Para a realização do cálculo do volume de tráfego em termos de aeronave de projeto, todas as aeronaves têm que ficar com o mesmo trem de pouso da mesma, sendo utilizado para isso, um fator de conversão, que deve ser multiplicado pelo número de partidas, conforme Tabela 3.7 3. Revisão Bibliográfica 42 Tabela 3.7: Fator de conversão de trem de pouso Para converter de Para a aeronave de projeto Multiplicar o n° de partidas por Roda simples Roda dupla 0,8 Roda simples Duplo tandem 0,5 Roda dupla Duplo tandem 0,6 Duplo duplo tandem Duplo tandem 1,0 Duplo tandem Roda simples 2,0 Duplo tandem Roda dupla 1,7 Roda dupla Roda simples 1,3 Duplo duplo tandem Roda dupla 1,7 Fonte: Goldner, 2012. Segundo Fortes (2007) apud Neckel (2008), depois de realizar o cálculo da conversão, determina-se o número de decolagens anuais da aeronave de projeto (R1), utilizando equação 1: log Rଵ = log Rଶ x ඨwଶwଵ (Equação 1) Onde: R2 é o número de operações da aeronave em questão (decolagens da aeronave x fator de conversão), W1 é carga na roda da aeronave de projeto e W2 é a carga na roda da aeronave em questão, calculado pela equação 2. Wଶ = 0,95 x PMTnúmero de rodas (Equação 2) Ainda segundo o autor, quando a aeronave for do tipo especial, com PMT maior que 136.100 kg (300.000 lb) o W2 será calculado como se a aeronave pesasse 300.000 lb sobre 8 rodas. B. Espessura total do pavimento aeroportuário Conforme mostra a FAA (1995) na Advisory Circular n° 150/5320-6D para determinar a espessura total do pavimento deve-se utilizar o ábaco específico para cada tipo de aeronave. Segundo Fortes (2007) apud Neckel (2008) as maiores concentrações de tráfego tendem a ser nas extremidades da pista de pouso e decolagem, isso decorre do fato das aeronaves trafegarem em baixa velocidade nestas áreas. 3. Revisão Bibliográfica 43 A Tabela 3.8 expõe a espessura mínima de camadas de base de acordo com o tipo do trem de pouso da aeronave de projeto e o peso máximo de taxiamento. Tabela 3.8: Espessuras mínimas de camada da base Aeronave de projeto Peso máximo de decolagem Espessura mínima da base lbs Kg pol. mm Roda Simples 30.000 – 50.000 50.000 – 75.000 13.600 – 22.700 22.700 – 34.000 4 6 100 150 Roda Dupla 50.000 – 100.000 100.000 – 200.000 22.700 – 45.000 45.000 – 90.700 6 8 150 200 Duplo Tandem 100.000 – 250.000 250.000 – 400.000 45.000 – 113.400 113.400 – 181.000 6 8 150 200 757 767 200.000 – 400.000 90.700 – 181.000 6 150 B – 747 400.000 – 600.000 600.000 – 850.000 181.000 – 272.000 272.000 – 385.700 6 8 150 200 C – 130 75.000 – 125.000 125.000 – 175.000 34.000 – 56.700 56.700 – 79.400 4 6 100 150 Fonte: Neckel, 2008 (Adaptado). C. Espessura do revestimento e da base Segundo Fortes (2007) apud Neckel (2008) para a estimativa da espessura do revestimento e da base se utiliza o mesmo procedimento, mas empregando um CBR de entrada no ábaco de 20%, o resultado final será a soma da espessura do revestimento e da base. Conforme Silva Junior et al. (2006) a espessura do revestimento é em função da área a ser pavimentada, sendo dividido em área crítica (extremidades da pista) e área não crítica. Conforme a FAA (1995) nos ábacos de dimensionamento é informado a espessura mínima de revestimento asfáltico a ser adotado de acordo com o tipo de trem de pouso da aeronave de projeto. Na Tabela 3.9 é ilustrado um exemplo de espessuras mínimas que podem ser adotadas nas camadas. Tabela 3.9: Exemplo de espessuras mínimas Camada Área crítica Área não crítica Acostamento CAUQ 10 cm 7,5 cm 5 cm PMF 20 cm 18 cm 14 cm Solo cimento 41 cm 37 cm 29 cm Fonte: Neckel, 2008 (Adaptado). Caso seja necessário um projeto de reforço, devem-se adotar os fatores de equivalência de acordo com o material, mostrados na Tabela 3.10. 3. Revisão Bibliográfica 44 Tabela 3.10: Tabela de equivalência para projeto de reforço Material Fator Sub-base Base Betuminoso 1,7 – 2,3 1,2 – 1,6 Betuminoso misturado a frio 1,5 – 1,7 1,0 – 1,2 Base tratada com cimento 1,6 – 2,3 1,2 – 1,6 Base de solo-cimento 1,5 – 2,0 – Base de macadame 1,4 – 2,0 – Fonte: Goldner, 2012 (Adaptado). 3.8.3.2 Dimensionamento de pavimentos rígidos De acordo com Goldner (2012), para o dimensionamento de pavimentos rígidos será necessário o conhecimento de alguns dados, são eles: Resistência à tração na flexão do concreto; Coeficiente de recalque do subleito (k); Peso total da aeronave; Decolagens anuais da aeronave de projeto. No caso do número de decolagens anuais superiores a 25.000, deve-se realizar a correção da espessura de acordo com a Tabela 3.11 (GOLDNER, 2012). Tabela 3.11: Correção da espessura Decolagens anuais Acréscimo da espessura para 25000 decolagens 50000 4% 100000 8% 150000 10% 200000 12% Fonte: Goldner, 2012 (Adapatado). Segundo Goldner (2012), nas áreas não críticas do pavimento, a espessura da placa de concreto deverá sem multiplicada por 0,9. Com os dados descritos acima e de posse do ábaco específico para a aeronave de projeto, primeiramente entra-se no ábaco com o valor da resistência à tração na flexão do concreto a ser utilizado no eixo das ordenadas, fazendo uma reta horizontal até chegar ao valor do coeficiente de recalque correspondente, neste ponto começa-se uma reta vertical até chegar ao peso total da aeronave mencionado, no encontro traça-se uma nova reta horizontal até chegar na coluna das decolagens anuais calculadas, determinado desta forma o valor da espessura da placa de concreto, em polegadas, a ser utilizada. 3. Revisão Bibliográfica 45 Após determinada a espessura, calcula-se a diferença entre o valor da mesma para a área crítica e para a área não crítica e o acrescenta na espessura do subleito. No caso da placa sercolocada sobre uma sub-base estabilizada, será necessário a utilização de um ábaco para encontrar um valor de acréscimo para o coeficiente de recalque do subleito (K’). Feito isso, o processo a ser realizado é o mesmo descrito anteriormente, excetuando que nesse caso, a diferença entre o valor da espessura da placa para a área crítica e para a área não crítica deverá ser acrescida na espessura da sub-base. De acordo com Goldner (2012) para o projeto do pavimento rígido será necessário também definir o tamanho das placas através da determinação do espaçamento das juntas transversais e longitudinais, conforme Tabela 3.12. Tabela 3.12: Espaçamento das juntas das placas de concreto Sem sub-base estabilizada Com sub-base estabilizada Espessura da Placa Espaçamento das Juntas (1) Espessura da Placa Espaçamento das Juntas (1) Pol. mm Pés Metros Polegadas mm Pés Metros 6 152 12,5 3,8 8 – 10 203 - 254 12,5 3,8 6,5 – 9 165 - 229 15 4,6 10,5 – 13 267 - 330 15 4,6 > 9 > 229 20 6,1 13,5 – 16 343 – 406 17,5 (2) 5,3 (2) - - - - > 16 > 406 20 6,1 Fonte: Goldner, 2012 (Adaptado). 4. METODOLOGIA O presente trabalho foi realizado em duas etapas. Na primeira etapa elaborou-se uma revisão bibliográfica através de pesquisas em documentos que abordam sobre o dimensionamento de pavimentos aeroportuários flexíveis e rígidos através de livros, apostilas, monografias, manuais técnicos e notas referentes ao tema, tanto no Brasil quanto no exterior. Realizou-se também um levantamento bibliográfico em normas, leis e portarias com o intuito de expor as principais características físicas que compõe uma pista aeroportuária. Realizado a revisão bibliográfica, iniciou-se a segunda etapa do trabalho, na qual foi feito o dimensionamento de uma pista de pouso e decolagem aeroportuária hipotética de acordo com o método empírico da Federal Aviation Administration (FAA). Para tal feito foram utilizados alguns dados referentes ao Aeroporto Internacional Afonso Pena, fornecidos pela empresa ENGEMIN, fichas técnicas das aeronaves previstas a operar no aeroporto em estudo, bem como ábacos necessários para o dimensionamento da pista disponibilizados pelas Advisory Circulars (ACs) da FAA. A partir da estrutura de pavimento do aeroporto, foi realizada a determinação das características físicas da pista de pouso de decolagem, utilizando como referência as recomendações disponíveis no Anexo 14 da Convenção de Aviação Civil Internacional. Por fim foi apresentada uma proposta de projeto geométrico para a pista do aeroporto em estudo, onde foram expostas suas principais características. 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 ESTUDO DE CASO Quando há ineficiência na relação entre a estrutura de pavimento de um aeródromo e a movimentação das aeronaves em solo, principalmente em relação às pistas de pouso e decolagem, as operações das aeronaves tornam-se impraticáveis. Neste contexto, será realizado o dimensionamento do pavimento flexível para um aeroporto de pequeno porte2, de acordo com o método empírico desenvolvido pela FAA, bem como uma proposta de projeto geométrico para a pista de pouso e decolagem. O projeto é voltado para os municípios interioranos do Estado do Acre. 5.2 TRÁFEGO ANUAL DE AERONAVES Para se projetar um pavimento aeroportuário é necessário ter, primeiramente, o conhecimento do seu volume de tráfego, ou seja, é preciso obter uma previsão do número de movimentações (decolagens ou pousos) anuais a serem realizadas por cada tipo de aeronave que utilizará a pista. Embora a frequência de voos seja de fundamental importância para o dimensionamento do pavimento da pista, ela é uma variável de difícil previsão, visto que muitos voos regionais apresentam irregularidades em sua operação com rotineiras alterações de horários, oferta semanal e mesmo de equipamentos. Devido os municípios interioranos do Estado do Acre não possuírem levantamentos sobre seu tráfego aéreo e os voos destes serem em sua maioria errantes, sem data definida, fica difícil quantificar o número de voos destas regiões. Sendo assim, como não existe relatório de tráfego anual para essas regiões, e este documento não ser de fácil acesso, mesmo para aeroportos do mesmo porte do projeto em questão, a medida correta a ser tomada seria o projetista estimar um quantitativo para o seu projeto e com isso elaborar seu dimensionamento. Mas para dar velocidade ao dimensionamento foi adotado outra medida, que consiste em utilizar um percentual reduzido de um volume de tráfego aéreo conhecido. 2 Faixa de demanda anual de até 1(um) milhão de passageiros. 5. Estudo de caso 48 Por esta razão, para o dimensionamento em questão utilizou-se como base o tráfego anual das aeronaves do Aeroporto Internacional Afonso Pena – PR, representado na Tabela 5.1, fornecido pela INFRAERO à empresa ENGEMIM. Tabela 5.1: Projeção de movimentos por equipamentos representativos (Aeroporto Internacional Afonso Pena) Aeronave Ano Mov. Médio Anual Decolagem Média Anual 2015 2020 2025 2030 C208 Cessna 3.034 2.685 1.784 2.324 2.457 1.228 E110 4.046 6.713 10.706 13.943 8.852 4.426 E120 8.091 10.741 14.275 18.590 12.924 6.462 ATR42 6.069 8.056 10.706 13.943 9.694 4.847 Fokker 100 3.034 4.028 0 0 1.766 883 B733 – 300 15.171 20.140 26.766 30.209 23.072 11.536 B737 –700 6.069 8.056 16.020 20.914 12.765 6.382 A319 5.057 6.713 8.922 11.619 8.078 4.039 E190 5.057 6.713 8.922 11.619 8.078 4.039 A320 25.286 33.567 41.041 53.446 38.335 19.168 B738 – 800 20.228 26.853 35.688 46.475 32.311 16.156 B767 – 300 0 0 1.784 6.971 2.189 1.094 MD – 11 0 0 1.784 2.324 1.027 514 Sub – Total 101.142 134.267 178.440 232.375 161.556 80.778 B747 – 400 (0,5%) 506 671 892 1.162 808 404 Total 101.648 134.938 179.332 233.537 162.364 81.182 Fonte: INFRAERO, 2009 (Adaptado). Em virtude do objetivo do estudo ser o dimensionamento da pista para um aeroporto de pequeno porte, idealizado para municípios do interior do estado, será considerado apenas 5% dos valores representados acima. O mix de aeronaves também será modificado em função do porte do aeroporto. Dentre as aeronaves descritas na Tabela 5.1, serão consideradas apenas aquelas com capacidade de no máximo 122 passageiros por voo, resultando na Tabela 5.2. 5. Estudo de caso 49 Tabela 5.2: Projeção de movimentos por equipamentos representativos do projeto (Vida útil de 20 anos) Aeronave Ano Movimento Médio Anual Decolagem Média Anual 2020 2025 2030 2035 C 208 Cessna 152 134 89 116 123 61 E 110 202 336 535 697 443 221 E 120 405 537 714 930 646 323 ATR 42 303 403 535 697 485 242 Fokker 100 152 201 0 0 88 44 E 190 253 336 446 581 404 202 Total 1.467 1.947 2.320 3.021 2.188 1.094 Fonte: INFRAERO, 2009 (Adaptado). 5.3 AERONAVE DE PROJETO Para a determinação da aeronave de projeto deve-se analisar dentre o mix, aquela que necessitará de uma maior espessura de pavimento (pior situação). Essa determinação será realizada verificando-se qual dessas aeronaves possui a maior carga por roda, visto que, em estruturas de pavimento flexível, o carregamento impõe à mesma um campo de tensões concentrado nas proximidades do ponto de aplicação da carga, como mostrado na Figura 5.1. Figura 5.1: Resposta mecânica de pavimento flexível Fonte: Fonseca, 2013. Para a obtenção do valor da carga por roda de cada aeronave será necessário o conhecimento do Peso Máximo de Taxiamento (PMT) das mesmas. O PMT das aeronaves C 208 Cessna e Fokker 100 foram obtidos através da Advisory Circular AC 150/5320
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