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Tipo: Dissertação
Título: Influência das propriedades do pavimento aeroportuário na deformação elástica: Análise de modelagem com elementos finitos e infinitos para gerência de pavimentos
Autor(es): Silva, Gustavo Henrique Pinheiro da
Orientador: Oliveira, Francisco Heber Lacerda de
Palavras-chave em português: Análise elástica;Elementos finitos;Elementos infinitos;Pista de pouso e decolagem;Gerência de pavimentos
Palavras-chave em inglês: Elastic analysis;Finite elements;Infinite elements;Runway;Pavement management
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES
Data do documento: 20-Mar-2024
Citação: SILVA, Guilherme Henrique Pinheiro da. Influência das propriedades do pavimento aeroportuário na deformação elástica: Análise de modelagem com elementos finitos e infinitos para gerência de pavimentos. 2024. 431 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: A escolha de materiais na concepção dos pavimentos aeroportuários é fundamental para garantir a segurança operacional dos pousos e das decolagens, bem como definir os custos de projeto de construção ou manutenção. Para tanto, é necessário entender como as características dos materiais constituintes dos pavimentos afetam as deformações nas pistas de pouso e decolagem a fim de definir estratégias para otimização dos projetos. Esta Dissertação tem como objetivo principal analisar se existem propriedades elásticas que devam ser priorizadas no projeto de pavimentos aeroportuários. A pesquisa foi desenvolvida com base no modelo 3D de elementos finitos, no software ABAQUS 2020, com aeronaves de eixo simples, eixo em tandem duplo e eixo em tandem triplo. Para otimizar o tempo de execução das simulações, foram calibrados: o comprimento do pavimento simulado (25 simulações), a espessura do subleito adotada (25 simulações) e o tamanho das malhas de elementos finitos e infinitos (1.728 simulações). Além disso, foram executadas 2.733 simulações de deformações para a análise estatística das características dos pavimentos. Após as simulações de calibração, considerou-se 3,15m como a espessura o subleito em uma camada de elementos infinitos, e para comprimento do pavimento simulado. Para a malha do modelo, foram adotados três tamanhos de elemento de particionamento: 0,05 m, 0,1 m e 0,5 m conforme proximidade dos pontos de aplicação de carga. Para a análise estatística, foi aplicado o teste de Bootstrap, que identifica a existência de diferenças estatisticamente significativas entre os parâmetros de análise. A partir dos resultados obtidos, constatou-se que há impacto diferente entre as variáveis elásticas para a variação das deformações. Além disso, o tipo de eixo impacta diretamente na distribuição de tensões e deformações e, portanto, deve ser levado em consideração na priorização das propriedades em fase de projeto. Por fim, destaca-se que as variáveis mais importantes para os projetos de implantação e manutenção de pavimentos aeroportuários são a espessura do revestimento, módulo de elasticidade da camada de base e módulo de elasticidade da camada de subleito, ordenados em importância.
Abstract: The choice of materials when designing airport runways is fundamental to guaranteeing the operational safety of landings and take-offs, as well as defining the costs of construction or maintenance projects. To this end, it is necessary to understand how the characteristics of runway materials affect runway deformations in order to define design optimization strategies. The main objective of this Dissertation is to analyze whether there are elastic properties that should be prioritized in the design of airport runways. The research was carried out using a 3D finite element model in the ABAQUS 2020 software, with single axle, double tandem axle and triple tandem axle aircraft. In order to optimize the simulation runtime, the following were calibrated: the length of the simulated runway (25 simulations), the subgrade thickness adopted (25 simulations) and the size of the finite and infinite element meshes (1,728 simulations). In addition, 2,733 deformation simulations were carried out for the statistical analysis of runway characteristics. After the calibration simulations, 3.15m was taken as the thickness of the subgrade in an infinite element layer, and for the length of the simulated runway. Three partitioning element sizes were adopted for the model mesh: 0.05 m, 0.1 m and 0.5 m according to the proximity of the load application points. For the statistical analysis, the Bootstrap test was applied, which identifies the existence of statistically significant differences between the analysis parameters. The results show that the elastic variables have a different impact on the variation in deformation. In addition, the type of axle has a direct impact on the distribution of stresses and strains and should therefore be taken into account when prioritizing properties at the design stage. Finally, the most important variables for airport runway implementation and maintenance projects are the thickness of the surface, the modulus of elasticity of the base layer and the modulus of elasticity of the subgrade layer, in order of importance.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78757
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-7915-631X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/3620916752062960
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-4638-7621
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/6651174048561578
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DET - Dissertações defendidas na UFC

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