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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85740| Tipo: | Tese |
| Título: | Método integrado de análise econômica e ambiental do ciclo de vida de pavimentos aeroportuários brasileiros para apoio à tomada de decisão em manutenção e reabilitação |
| Autor(es): | Maia, Camila Lima |
| Orientador: | Oliveira, Francisco Heber Lacerda de |
| Coorientador: | Silva, Carlos Augusto Uchoa da |
| Palavras-chave em português: | ACCV;ACV;Manutenção e reabilitação;modelos preditivos;Custos ambientais |
| Palavras-chave em inglês: | Maintenance and rehabilitation;Predictive models;Environmental costs |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES |
| Data do documento: | 25-Fev-2026 |
| Citação: | MAIA, C. L. Método integrado de análise econômica e ambiental do ciclo de vida de pavimentos aeroportuários brasileiros para apoio à tomada de decisão em manutenção e reabilitação. 2026. 205 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026. |
| Resumo: | A crescente demanda por segurança e eficiência operacional nos aeroportos reforça a necessidade de soluções mais sustentáveis e economicamente eficientes para a gerência de pavimentos aeroportuários. Nesse contexto, a Análise de Custo do Ciclo de Vida (ACCV) apresenta-se como uma ferramenta para apoiar decisões racionais ao longo do tempo, permitindo avaliar os custos associados a diferentes estratégias de manutenção e reabilitação (M&R). No entanto, muitos estudos de ACCV concentram-se em parâmetros funcionais, como o Pavement Condition Index (PCI), sem incorporar indicadores relacionados à resistência à derrapagem, que são fundamentais para a segurança de de pousos e decolagens. Além disso, a ACCV não incorpora os impactos ambientais das intervenções de M&R. Diante desse contexto, este estudo teve o objetivo de desenvolver um método integrado de análise econômica e ambiental do período de projeto de pavimentos aeroportuários brasileiros, que integra ACCV e a Análise do Ciclo de Vida (ACV), considerando parâmetros funcionais, estruturais e de resistência à derrapagem. Foram utilizados dados de uma pista de pouso e decolagem (PPD) brasileira, disponibilizados pela Agência Nacional de Aviação Civil, referentes ao período de 2014 a 2023, incluindo o PCI, o coeficiente de atrito, a macrotextura e o Cumulative Damage Factor (CDF), obtido por meio do software FAARFIELD 2.1.1. Modelos de previsão foram desenvolvidos em Python, utilizando redes neurais recorrentes do tipo Gated Recurrent Unit (GRU) para o coeficiente de atrito e a macrotextura, e um modelo de taxa de deterioração para o PCI. A combinação das previsões de desempenho com a análise estrutural realizada no software FAARFIELD 2.1.1 permitiu identificar as necessidades de M&R e simular diferentes cenários de intervenção para horizontes de 20, 30 e 40 anos, por meio de árvores de decisão. O método proposto integrou custos financeiros e ambientais, sendo estes últimos estimados a partir da ACV realizada no software SimaPro Demo, com o método ReCiPe Midpoint H, considerando 1m2 de pista, com posterior valoração do CO2 equivalente. Adicionalmente, foi realizada uma análise de sensibilidade considerando diferentes taxas de desconto. Os modelos de coeficiente de atrito e macrotextura apresentaram desempenho adequado, embora a precisão do modelo de macrotextura diminua para valores mais elevados. A manutenção preventiva é a alternativa mais vantajosa em horizontes de curto prazo, reduzindo o Valor Presente Líquido (VPL) dos custos de M&R e postergando intervenções corretivas de elevado custo. Em horizontes mais longos, entretanto, os impactos ambientais aumentam em função da recorrência de intervenções corretivas tardias, tornando o VPL dos custos ambientais mais sensível ao acúmulo de emissões ao longo do tempo. Ainda assim, o VPL dos custos totais manteve-se menor no cenário de priorização da manutenção preventiva, evidenciando sua robustez econômica. A análise de sensibilidade da taxa de desconto mostrou que, em 20 anos, o VPL total apresentou baixa variação, enquanto em 30 anos a diferença entre as taxas foi moderada. Em 40 anos, os custos tardios, especialmente os ambientais, tornaram o VPL total mais sensível às variações da taxa de desconto. De maneira geral, o método proposto demonstra potencial para apoiar a tomada de decisão na definição de estratégias de M&R. Ao integrar desempenho funcional, resistência à derrapagem, comportamento estrutural e impactos ambientais, esta pesquisa contribui para práticas de gerência de pavimentos aeroportuários mais eficientes, sustentáveis e compatíveis com as crescentes demandas de segurança operacional e racionalidade econômica nos aeroportos do Brasil. |
| Abstract: | The growing demand for safety and operational efficiency in airports reinforces the need for more sustainable and economically efficient solutions for airport pavement management. In this context, Life-Cycle Cost Analysis (LCCA) emerges as a tool to support rational decision-making over time, allowing the evaluation of costs associated with different maintenance and rehabilitation (M&R) strategies. However, many LCCA studies focus primarily on functional parameters, such as the Pavement Condition Index (PCI), without incorporating indicators related to skid resistance, which are essential for the safety of landing and takeoff operations. In addition, LCCA does not incorporate the environmental impacts associated with M&R interventions. Given this context, this study aimed to develop an integrated economic and environmental analysis method for the design period of Brazilian airport pavements, combining Life-Cycle Cost Analysis (LCCA) and Life-Cycle Assessment (LCA), while considering functional, structural, and skid resistance parameters. Data from a Brazilian runway, provided by the National Civil Aviation Agency, covering the period from 2014 to 2023, were used, including PCI, friction coefficient, macrotexture, and the Cumulative Damage Factor (CDF), obtained using the FAARFIELD 2.1.1 software. Prediction models were developed in Python, using Gated Recurrent Unit (GRU) recurrent neural networks for the friction coefficient and macrotexture, and a deterioration rate model for PCI. The combination of performance predictions with the structural analysis performed in FAARFIELD 2.1.1 allowed the identification of M&R needs and the simulation of different intervention scenarios for time horizons of 20, 30, and 40 years through decision trees. The proposed method integrated both financial and environmental costs. The environmental impacts were estimated through an LCA conducted in the SimaPro Demo software, using the ReCiPe Midpoint (H) method, considering a functional unit of 1 m2 of runway, followed by the monetization of CO2 equivalent emissions. Additionally, a sensitivity analysis was carried out considering different discount rates. The friction coefficient and macrotexture models presented satisfactory performance, although the accuracy of the macrotexture model decreased for higher values. Preventive maintenance proved to be the most advantageous alternative in short-term horizons, reducing the Net Present Value (NPV) of M&R costs and postponing high-cost corrective interventions. However, in longer horizons, environmental impacts increased due to the recurrence of delayed corrective interventions, making the NPV of environmental costs more sensitive to the accumulation of emissions over time. Nevertheless, the NPV of total costs remained lower in the scenario prioritizing preventive maintenance, demonstrating its economic robustness. The sensitivity analysis of the discount rate showed that, over a 20-year horizon, the total NPV presented low variation, while over 30 years the difference between discount rates was moderate. Over a 40- year horizon, delayed costs—particularly environmental costs—made the total NPV more sensitive to variations in the discount rate. Overall, the proposed method demonstrates strong potential to support decision-making in defining M&R strategies. By integrating functional performance, skid resistance, structural behavior, and environmental impacts, this research contributes to more efficient and sustainable airport pavement management practices, aligned with the increasing demands for operational safety and economic rationality in Brazilian airports. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85740 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0003-4860-5263 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/9510980803671537 |
| 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 - Teses defendidas na UFC |
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