(sma) para pavimento aeroportuário

197 Pages·2012·4.21 MB·Portuguese

MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES

Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS

ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX ASPHALT (SMA)
PARA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO

Rio de Janeiro
2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS

ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX
ASPHALT (SMA) PÁRA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO

Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de
Mestrado em Engenharia de Transportes do Instituto
Militar de Engenharia, como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ciências em Engenharia
de Transportes.

Orientadores:
Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc.
Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc.

Rio de Janeiro
2012

1
c 2012

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro – RJ CEP: 22.290-270

Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-lo
em base de dados, armazená-lo em computador, microfilmá-lo ou adotar qualquer outra forma
de arquivamento.

É permitida a menção, a reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas
deste trabalho, em qualquer meio que esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica,
comentários e citações, desde que não haja alteração de seu texto nem intuito comercial e que
seja feita a referência bibliográfica completa.

Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do() autor (es) e do()
orientador (es).
625.85 Ramos, Kleberson de Oliveira
R175 e Estudo sobre mistura asfáltica tipo Stone Matrix Asphalt (SMA)
para pavimento aeroportuário / Kleberson de Oliveira Ramos;
orientado por Antônio Carlos Rodrigues Guimarães e Maria Esther
Soares Marques – Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia,
2012.

198p.: il.

Dissertação (mestrado) – Instituto Militar de Engenharia – Rio
de Janeiro, 2012.

1. Engenharia de Transportes, dissertações. 2. Pavimentação de
aeroportos. 3. Stone Matrix Asphalt. I. Guimarães, Antônio Carlos
Rodrigues. Título. II. Marques, Maria Esther Soares Marques. III.
Instituto Militar de Engenharia.

2
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Cap KLEBERSON DE OLIVEIRA RAMOS

ESTUDO SOBRE MISTURA ASFÁLTICA TIPO STONE MATRIX
ASPHALT (SMA) PARA PAVIMENTO AEROPORTUÁRIO

Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de
Transportes do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do
título de Mestre em Ciências em Engenharia de Transportes.

Orientadores: Prof. Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc.
Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc.

Aprovada em 6 de agosto de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:

_______________________________________________________________
Maj Antônio Carlos Rodrigues Guimarães – D.Sc. do IME - Presidente

_______________________________________________________________
Profª. Maria Esther Soares Marques – D.Sc. do IME

_______________________________________________________________
Maj Ben-Hur de Albuquerque e Silva – D.Sc. do IME

_______________________________________________________________
Maj Filipe Augusto Cinque de Proença Franco – D.Sc. do Comando da Aeronáutica

_______________________________________________________________
Profª Michéle Dal Toé Casagrande – D.Sc. da PUC-RJ

Rio de Janeiro
2012
3
A minha esposa Lilian, pela paciência, compreensão e
dedicação e apoio em todos os momentos.

4
AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus a oportunidade e a força de vontade para prosseguir e
concluir este trabalho, passo importante para o aperfeiçoamento profissional e cultural,
A minha esposa Lilian e filha Sofia que desde sempre me apoiaram durante os meses de
dificuldades enfrentados, trocando horas de entretenimento por diversas horas de estudo e
dedicação.
Aos companheiros de turma e laboratoristas que oportunamente sempre disponibilizaram
seus tempos para uma consulta, explicações e um bom papo descontraído.
Aos meus pais e familiares que sempre dispuseram palavras de conforto e ânimo,
elevando a moral e prestigiando o andamento do trabalho.
Em especial aos meus orientadores, Major Antônio Carlos Guimarães e Professora Maria
Esther Marques, ambos além de repassar seus conhecimentos da melhor e mais ampla
maneira possível, sempre estavam abertos ao diálogo e colaboração imediata seja o assunto
que fosse.

5
RESUMO

Nesta pesquisa fez-se uma revisão bibliográfica sobre a análise funcional e estrutural dos
pavimentos aeroportuários, com foco no atrito entre pneus e pavimento. Fez-se um estudo do
pavimento da pista de pouso e decolagem do novo complexo Aeroportuário da Grande
Natal/RN, no que envolve dados funcionais e mecanísticos. Foram coletados agregados e
solos da região utilizados no pavimento daquele aeroporto, reproduzindo-se em laboratório as
camadas daquele pavimento, evidenciando-se a qualidade dos materiais e da obra.
Fez-se uma revisão da utilização do Stone Matrix Asphalt (SMA) em aeroportos no
mundo, com base na literatura disponível, verificando que há vários países no mundo que já
utilizam da mistura na capa de rolamento de alguns aeroportos, e que atualmente não há pistas
de pouso e decolagem em aeroportos no Brasil pavimentados com SMA.
Realizou-se a dosagem de duas misturas SMA com os agregados do Aeroporto da Grande
Natal/RN, e realizaram-se estudos convencionais e mecanísticos nos corpos de prova. Com a
finalidade de verificar o atrito gerado pela mistura SMA, utilizou-se o método IFI
(Internacional Friction Index) para verificar o atrito em laboratório do pavimento. Encontrou-
se na mistura qualidades satisfatórias de desempenho, teores de ligantes maiores que as
misturas convencionais densas e valor de atrito satisfatório com as necessidades de campo.
Desde estudo, verificou-se que a mistura SMA dosada experimentalmente com os
agregados regionais do Aeroporto da Grande Natal / RN, atendeu as recomendações
internacionais para SMA em aeroportos, possibilitando assim a execução de pista
experimental com a mistura. A mistura SMA possui características satisfatórias de atrito, bom
desempenho estrutural e vida de serviço elevada, devendo, entretanto ser realizados trechos
experimentais para promover seu teste em campo, qualificação de mão de obra, eficiência da
produção, e demais ensaios.

6
ABSTRACT

A literature review on the functional and structural analysis of airport pavements,
focusing on friction between tires and pavement, was carried out. A study of the runway and
takeoff pavement of the new airport complex of Natal / RN was also carried out, involving
functional and mechanistic data. The soil and the aggregated used in the pavement of the
airport were collected in order to study in laboratory the pavement layers behavior. The
literature review on the use of Stone Matrix Asphalt (SMA) at airports worldwide showed that
there are many countries already using SMA on the takeoff and landing runways of airports,
although not in Brazilian airports.
Two specimens of SMA mixtures with aggregates from Natal airport were prepared and
conventional and mechanistic studies were conducted. In order to evaluate the friction of the
SMA solution, it was used the IFI (International Friction Index) method to verify the
pavement friction in laboratory. The performance of the mixture was satisfactory, in
accordance with field requirements for friction values, but the binder content was higher than
the high density conventional mix.
It was also found that the SMA mixture with the regional aggregate was in accordance
with the technical standards for SMA for airports, thus enabling the execution of an
experimental track with the mixture. The SMA presented good performance related to
friction, but also presented a good structural performance and high service life. However, it is
necessary to build an experimental track in order to verify the production efficiency, to train
of the workforce and to evaluate the equipment to be used. It will be also necessary to carry
field tests at the experimental site.

7
SUMÁRIOO

LISTA DE ILUSTRRAÇÕES ........................................................................................................ 11
LISTA DE TABELLAS ................................................................................................................. 14
LISTA DE ABREVVIATURASS E SÍMBOOLOS ........................................................................... 17
LISTA DE SIGLAAS ..................................................................................................................... 19

1 INTROODUÇÃO ........................................................................................................ 21
1.1. Justificcativa ................................................................................................................ 23
1.2. Objetivvos ................................................................................................................... 23
1.3. Objetivvos específicos ................................................................................................. 23
1.4. Organização da dissertação ....................................................................................... 24

2 CONCCEITOS BÁÁSICOS DEE PAVIMEENTOS AEEROPORTTUÁRIOS ........... 26
2.1. Análisee funcional e estruturall dos pavimeentos aeroportuários ............................... 28
2.1.1. Coeficiiente de atriito .................................................................................................. 30
2.1.2. Parâmeetros de texttura e atritoo em aerop ppista seguraa não supervvisionada ortos .. 49
2.1.3. Emborrrachamentoo de pistas dde aeroportoos .............................................................. 53
2.1.4. Groovii pista segurra não superrvisionada nng ............................................................. 55
2.1.5. Ações CCorretivas ppara perda dde resistênccia a derrapaagem ..................................... 57
2.1.6. Índice iinternacional de atrito (IFI) ........................................................................... 61

3 STONEE MATRIXX ASPHALLT - SMA ................................................................... 65
3.1. Descriçção e históriico do SMAA .................................................................................. 65
3.2. Vantaggens e desvaantagens da mistura SMMA ............................................................ 69
3.3. Considderações de custos ............................................................................................ 72
3.4. Misturaas asfálticass a quente ....................................................................................... 73
3.5. Compoonentes do SSMA .............................................................................................. 79
3.5.1. Agregaado graúdo ....................................................................................................... 79
3.5.1.1. Mástiquue .................................................................................................................... 83
3.5.1.2. Ligantee asfáltico ........................................................................................................ 84
3.5.1.3. Agregaado miúdo ........................................................................................................ 85
3.5.1.4. Materiaal de enchimmento (Fílerr) ................................................................................. 85
3.5.2. Estabilizador .............................................................................................................. 96
8
3.6. Ensaioss mecânicoss nas misturras SMA ................................................................... 100
3.6.1. Ensaio de resistênccia à tração por compreessão diameetral ..................................... 100
3.6.2. Móduloo de resiliênncia .............................................................................................. 101
3.6.3. Ensaio de fadiga ...................................................................................................... 102
3.6.4. Ensaio de deformaação permannente ......................................................................... 104
3.7. Procedimentos connstrutivos ddo SMA ..................................................................... 104
3.8. A utilizzação da miistura SMA em pavimeentos aeropoortuários noo mundo ............ 110
3.8.1. Noruegga ................................................................................................................... 110
3.8.2. Bélgicaa ..................................................................................................................... 111
3.8.3. Dinamaarca ............................................................................................................... 111
3.8.4. Alemannha ................................................................................................................. 112
3.8.5. Itália ......................................................................................................................... 113
3.8.6. Reino uunido ............................................................................................................. 114
3.8.7. Méxicoo ..................................................................................................................... 115
3.8.8. Estadoss unidos ......................................................................................................... 116
3.8.9. China ....................................................................................................................... 117
3.8.10. África do sul ............................................................................................................ 119
3.8.11. Austrállia .................................................................................................................. 120
3.8.12. Suécia ...................................................................................................................... 121
3.8.13. Espanhha ................................................................................................................... 122

4 ESTUDDO DE CAASO – NOVVO AEROPPORTO DAA GRANDEE NATAL ....... 123
4.1. Projetoo original exxecutado ....................................................................................... 123
4.1.1. Projeçãão do tráfeggo .................................................................................................. 124
4.1.2. Definiçção da aeronnave de projjeto ........................................................................... 125
4.1.3. Dimenssionamento do pavimennto flexivell .............................................................. 127

5 CARAACTERIZAAÇÃO DOSS MATERIIAIS E ENSSAIOS REAALIZADOOS ... 129
5.1. Coleta dos materiaais ................................................................................................ 130
5.2. Caracteerização doss materiais da pesquisaa ............................................................. 131
5.2.1. Caracteerísticas geootécnicas ...................................................................................... 131
5.2.2. Caracteerização doss agregadoss pétreos .................................................................... 133
5.2.3. Fibras ....................................................................................................................... 137
5.2.4. Materiaal de enchimmento (fílerr)) ................................................................................ 140
9