Monitorizarea starii tehnice a pistelor, cailor de rulare si a platformelor aeroportuare din Romania

Pistele, caile de rulare si platformele aeroportuare din patrimoniul aeroporturilor romanesti au fost realizate in conditii tehnice corespunzatoare traficului usor specific tarilor CAER, in marea lor majoritate intre anii 1960 si 1970. Acest fapt impune ca suprafetele de miscare aeroportuare, care in prezent sunt la limita superioara a duratei de serviciu preconizate, sa fie aduse la o stare tehnica corespunzatoare. Un alt aspect demn de relevat este faptul ca sporirea maselor maxime la decolare, corespunzatoare aero­navelor din dotarea companiilor de aviatie actuale, a crescut foarte mult si, in multe cazuri, acestea au depasit sarcinile avute in vedere la proiectarea pistelor aeroportuare din Romania. Efectele acestor aspecte relevante se concretizeaza in aparitia in ritm tot mai accentuat a fenomenelor de degradare a imbracamintilor aeroportuare existente, constatandu-se distrugeri, dislocari, crapaturi, rupturi etc., care atesta in final o depasire a capaci­tatii portante a sistemului rutier.

Fara o urmarire permanenta, fara o evaluare corecta a defectelor si luarea unor masuri radicale de interventie energica, toate aceste degra­dari se vor accentua progresiv si, in final, vor periclita siguranta operatiunilor de decolare-aterizare ale aero­navelor. De remarcat ca reparatiile curente si capitale executate de-a lungul timpului, de la darea in exploatare, au reprezentat in fond o prelungire fortata a caracteristicilor tehnice initiale care, in contextul actual, nu sunt la nivelul cerintelor impuse de noile tipuri de aeronave din dotarea companiilor aviatice. Se poate men­tiona ca solutia radicala, de ranforsare a structurilor rutiere existente nu a putut fi aplicata decat la un numar restrans de aeroporturi (Arad, Otopeni) din lipsa fondurilor financiare.

Prin actiunea de realizare a unei diagnoze precise a starii tehnice existente care, in contextul actual, este foarte necesara – se vor realiza o serie de obiective precum:

• obtinerea de date certe cu privire la capacitatea portanta a structurilor rutiere existente din cadrul aeroporturilor;

• stabilirea concreta a masurilor optime de adoptat in vederea capacitarii obiectivelor existente conform cerintelor actuale;

• alegerea solutiei corecte in ceea ce priveste lucrarile de intre­tinere preventiva si curativa, precum si a celei de reabilitare;

• inscrierea si centralizarea tuturor datelor necesare aduse la zi pentru toate obiectivele din cadrul infrastructurilor aeroportuare;

• o gestionare tehnica si economica cat mai precisa a tuturor obiectivelor.

Rezultatele investigarii si diagnosticarii vor permite beneficiarilor sa  transmita oricand toate datele necesare proiectantilor pentru:

• o dimensionare corecta a structurilor rutiere noi;

• o alegere justa a momentului in care este necesar a fi realizata ranforsarea structurilor existente.

Datele tehnice care vor fi investigate se vor referi in principal la:

• caracteristicile solurilor si mate­rialelor din componenta structurilor rutiere existente;

• evidenta lucrarilor de intre­tinere practicate de-a lungul timpului, de la darea in exploatare;

• evidenta lucrarilor de reparatii efectuate;

• evidenta degradarilor sau a disfunctionalitatilor existente;

• capacitatea portanta existenta a structurilor rutiere.

Practic, prin obtinerea acestor date, se va putea raspunde precis la urmatoarele cerinte si intrebari:

• care este starea globala a lucrarilor necesare si care sunt prioritatile?

• care este strategia de urmarire ce va permite o gestionare rationala a fiecarui obiect din cadrul infrastructurii existente?

Obtinerea datelor necesare se va putea face prin initierea pentru fiecare aeroport a urmatoarelor operatii:

• alcatuirea de fise tehnice asupra situatiei actuale a parametrilor tehnici ai fiecarui obiect;

• alcatuirea unui program de interventii necesare pentru a putea propune o politica bugetara adecvata nevoilor reale;

• determinarea unui program de urmarire a suprafetelor remediate sau a celor a caror stare este corespunzatoare.

Pornind de la faptul ca majoritatea pistelor aeroportuare existente prezinta degradari, realizarea unui studiu patologic detaliat care sa explice cauzele si gravitatea degradarilor, precum si modul eficace de remediere a acestora este deosebit de util.

Fata de cresterea volumului transportului aerian (avioane mai numeroase si de mare capacitate), vor trebui revazute sarcinile admisibile declarate in documentele oficiale, luandu-se deciziile cores­pun­zatoare in cazul existentei unor eventuale insuficiente in cadrul diverselor obiecte ale infrastructurii.

Proiectele de ranforsare pe baza datelor transmise se vor adopta in functie de evolutia traficului si a carac­teristicilor tehnice ale aerona­velor preconizate a fi utilizate.

Verificarile ce vor fi efectuate vor trebui sa releveze omogenitatea portantei fiecarei piste de decolare-aterizare, acesta fiind un element deosebit de important in cazul necesitatii efectuarii de prelungiri ale pistelor. Prin investigare se vor efectua si evidentieri ale unor probleme particulare precum:

• plangerile pilotilor in ceea ce priveste starea suprafetei imbraca­mintii, aceasta prezentand defecte mai mult sau mai putin punctuale;

• constatari privind rugozitatea imbracamintii, precum si fenomenul de acvaplanare.

Dimensionarea si evaluarea starii tehnice a structurilor rutiere din cadrul aeroporturilor sunt legate in principal de urmatoarele directii de investigare:

A. Investigatii asupra solului suport

Solul pe care se situeaza sistemul rutier este supus solicitarii trenurilor de aterizare ale aero­navelor, aceste solicitari au valori importante si prezinta configuratii variate in functie de caracteristicile aeronavelor.

Fata de aceste sarcini, solul suport este mai mult solicitat in cazul unei piste de decolare-aterizare, decat un drum.

Masuratorile efectuate si datele existente prezente in literatura de specialitate atesta faptul ca solul suport lucreaza de 3-4 ori mai mult la o pista de decolare-aterizare, decat un drum. Din constatarile si masuratorile efectuate, se poate retine ca trecerea unei aeronave de tip Boeing 727 oboseste solul in acelasi grad ca si trecerea a 700 osii rutiere de 13 tone. Pe de alta parte, numarul de aplicari ale sarcinii intr-un punct al unei piste este deosebit de redus pe durata de viata a sistemului rutier datorita intensitatii traficului si canalizarii acestuia. In general pistele de decolare-aterizare sunt dimensionate pentru valori ale repe­tarii sarcinii intre 104 pana la 3 x 104, in timp ce sistemele rutiere in cazul drumurilor au valori considerate pentru repetarea sarcinilor de cca 100 de ori mai mari.

Se poate concluziona ca determinarea caracteristicilor de portanta a solului suport este un element deosebit de important.

De asemenea, s-a constatat ca este necesar sa fie determinate carac­teristicile de portanta in condi­tiile reale in care se afla solul „in situ“, iar gradul de precizie trebuie sa fie destul de mare avand in vedere utilizarea acestor date la calculul de dimensionare a structurii rutiere aeroportuare.

In prezent, metodele operatio­nale privind determinarea caracteristicilor de portanta ale solului sunt:

• pentru sisteme rutiere nerigide – Determinarea CBR (Californian Bearing Ratio) care, in principal, este legat de efortul admisibil ce poate fi aplicat asupra solului suport;

• pentru sisteme rutiere rigide – Determinarea „modulului de reactie“ cu ajutorul incercarilor cu placa.

B. Determinarea sarcinilor admisibile in functie de metodele

de dimensionare avute in vedere

Studiul ranforsarii unei piste aeroportuare comporta doua preocupari care ridica adesea dificultati foarte mari.

Modul de calcul face apel la o schema elementara care – intr-o prima etapa, pentru pistele nerigide – consta in a evalua si dimensiona o structura noua pentru caracteristicile geotehnice existente ale solului suport.

A doua etapa este aceea de a evalua cat este necesar a suplimenta structura existenta pentru a fi comparabila cu structura noua determinata in prima etapa.

Se procedeaza la un studiu al valorii reziduale a structurii rutiere medii, deoarece trebuie avute in vedere urmatoarele caracteristici:

• grosimile si calitatea materialelor existente, precum si gradul lor de omogenitate. In functie de aceste date, se poate defini un numar structural (o grosime echivalenta) reprezentativ;

• portanta solului suport in conditii reale „in situ“, stiut fiind faptul ca aceasta se va putea modifica doar intr-o mica masura in viitor.

O metoda care poate fi utilizata si care raspunde cerintelor formulate mai sus este „Metoda sectiunilor omogene“.

In principal, aceasta metoda se poate reprezenta astfel (tabelul 1).

Practic, cele descrise in tabel, respectiv determinarea si selectio­narea zonelor omogene, se reali­zeaza prin alcatuirea de scheme ale obiectului ce trebuie analizat, in care se vor inscrie toate datele culese, si anume:

1. Observatiile vizuale constatate pe teren, sub forma schematica cu principalele tipuri de degradari, frecventa acestora si amplasamentul. (Reprezentarea va permite vizuali­zarea zonelor cu acumulari de defecte care, in final, va putea fi aditionata de ceilalti indicatori de stare ai obiectului). Pentru o cat mai corecta reprezentare, se va imparti lucrarea in sectoare de 200-300 metri, iar pentru defectiuni se vor indica tipuri reprezentative.

2. Toate informatiile cunoscute in ceea ce priveste istoricul lucrarii respective:

• anul darii in exploatare;

• structurile rutiere teoretice preconizate la proiectare;

• rezultatele obtinute in laborator cu ocazia controlului materialelor pe timpul executiei;

• deficiente constatate pe timpul lucrarilor de executie si cu ocazia receptiei obiectului;

• remedierile realizate si data efectuarii acestora;

• orice alte date existente in cartea tehnica a constructiei ce pot fi utile analizei.

3. Completarea tuturor sondajelor efectuate, datele privitoare la calitatea materialelor existente in lucrare, precum si valorile caracte­risticilor tehnice de portanta a solului (CBR si modulul de reactie).

4. Valorile functionale pentru fiecare zona respectiv sarcina pe roata simpla izolata aferenta. Decuparea sectiunilor omogene se va efectua numai dupa inscrierea datelor de mai sus, avandu-se in vedere urmatoarele caracteristici: grosimile straturilor rutiere, caracteristicile tehnice de portanta, regimul hidrologic, carac­teristicile tehnice de rezistenta ale materialelor existente etc.

De asemenea, schema sinteza a observatiilor, care a fost descrisa, va contine si aspectele legate de drenaj si eva­cuare a apelor meteorice, precum si starea actuala a tuturor dispozitivelor existente.

Odata realizata, schema sinteza poate fi reactualizata periodic. Se va obtine astfel o urmarire rationala a starii tehnice a obiectelor din cadrul infrastructurii fiecarui aeroport si o descriere cronologica a fiecarui indicator de stare tehnica considerat.

Elementele inscrise in schema vor permite o analiza si, in final, o intelegere clara a mecanismelor si cauzelor care au determinat aparitia defectelor si degradarilor.

Pe langa cele prezentate mai sus in cadrul actiunii de modernizare a aeroporturilor, calculele privind ranforsarea sistemelor rutiere existente se bazeaza si pe determinarea „valorii reziduale“ a capacitatii portante care se realizeaza printr-o investigare nedistructiva cu ajutorul HWD (High Weight Deflectometer) Dynatest 8082.

Acest echipament foarte utilizat in tarile dezvoltate din punctul de vedere al infrastructurii aeronautice (SUA, Canada, Franta etc.) efectu­eaza rapid  (cca 200 masuratori pe zi) si automat (datele fiind memorizate intr-un computer) programul optim necesar aducerii portantei existente la nivelul de functionalitate dorit.

Masuratorile de portanta se vor efectua cu un deflectometru dinamic, cu greutate mare, adecvat conditiilor reale similare trecerii unei aeronave. Echipamentul Dynatest se gaseste in prezent si in Romania (Search Corporation este in posesia a doua exemplare), principiul de functionare fiind urmatorul:

• dispozitivul aplica pe suprafata imbracamintii o sarcina prin interme­diul unei placi circulare de incarcare;

• sarcina aplicata produce prin solicitarea creata o deflexiune care este masurata, aceste masuratori fiind dirijate si comandate din autovehicul prin intermediul unui computer;

• calculele care se efectueaza in continuare in ceea ce priveste modul de realizare a consolidarii sistemului rutier sunt conduse dupa metode de proiectare structurale pe baze analitice, rezultand in final solutia cea mai economica.

Din cele expuse in prezent, consideratiile privitoare la starea tehnica a diferitelor obiecte din cadrul infrastructurii aeroportuare (piste de decolare-aterizare, cai de rulare, platforme aeroportuare etc.) se pot realiza doar in urma unei analize multicriteriale, utilizarea la analiza a unui singur indicator de stare putand conduce la riscuri notabile de erori.

In prezentul material, a fost reali­zata o scurta trecere in revista a modului in care se poate alcatui o banca de date privind starea tehnica, capacitatea portanta, precum si functionalitatile obiectelor din cadrul infrastructurii aeroportuare existente pe aeroporturile din Romania.

De remarcat ca aceeasi meto­dologie poate fi aplicata nu numai aeroporturilor civile, ci si celor militare pentru eliminarea riscurilor de producere a unor accidente aviatice.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 30 – septembrie 2007

Autor:
dr. ing. Viorel PARVU – directorul Departamentului Aeroporturi Search Corporation