Introducción
Pavimentos es una estructura de una o varias capas de materiales seleccionados que se colocan sobre la subrasante, diseñada, construida y mantenida técnicamente de tal forma que sea resistente y durable, para proporcionar al usuario una supercie cómoda y segura, buscando que sea justicable desde desde el punto de vista económico. económico.
1. M!"#"$"%&'( )!*$*+'#'( P'' $ #*(-" l dimensionamiento de un pavimento en general, se puede abordar desde dos puntos de vista diferentes a/ 'nal0tico o racional, el cual considera los factores bsicos de diseño estructurales, trco, variables climticas, costos y factores intr0nsecos, de manera e2pl0cita, para determinar el estado de esfuer3os, deformaciones y despla3amientos. b/ mp0rico, considerando los anteriores de manera global en forma impl0cita, mediante un proceso basado en la e2periencia sobre el comportamientos de los pavimentos. $a principal utilidad técnica de estos procedimientos, radica en la posibilidad de obtener diferentes soluciones que permiten su comparación. 1.14ariables que participan en el diseño y comportamiento de pavimentos Para lograr una buena elección de los parmetros de entrada es necesario primero identicar las diferentes variables que intervienen en el diseño y comportamiento de los pavimentos. structurales
!erreno de fundación o subrasante, determinar la resistencia de los suelos subrasante para el cual es necesario reali3ar la evaluación de las propiedades mecnicas de los suelos, tipos de suelo, sus condiciones de 5umedad, compactación y potencial de cambio volumétrico entre otros. !ipo de pavimentos, de acuerdo con el tipo de estructura escogida el diseño y comportamiento del mismo ser particular para cada caso, los tipos de pavimentos para aeropuertos son Pavimentos Flexibles , consiste en una estructura conformada por una capa de supercie bituminosa, una capa de base de material seleccionado y una capa de subbase generalmente de material granular6 Pavimento Rígido, cuya estructura consiste en una losa de concreto de cemento portland, una capa de subbase, colocada sobre una subrasante compactada.
!ransito 7uya nalidad es conocer el nivel de solicitación que produce la circulación de las cargas sobre la estructura del pavimento6 para lo cual es importe anali3ar los siguientes factores
Magnitud de las cargas esto es determinar la carga que se considera para el diseño o sea el llamado peso bruto m2imo para el decolaje, el cual es función del tipo de avión como de la altura de la pista sobre el nivel del mar y la temperatura ambiente de la región.
%eometr0a del tren de aterri3aje, la forma y distribución de las ruedas en cada pata del tren de aterri3aje principal de un avión comercial es de tres disposiciones t0picas simple, doble y tndem doble. 4olumen del trnsito, adems de la estimación de la magnitud de las cargas, es necesario determinar también su frecuencia, en términos del avión de diseño.
7lima y 7ondiciones egionales s el conjunto de las condiciones atmosféricas de la región geogrca en donde se desarrolla el proyecto, determinados por los valores medios de la temperatura, 5umedad, presión, nevadas, régimen de lluvias, vientos y nubosidad. 7ostos de los Pavimentos
7ostos de construcción, los cuales se deben racionali3ar desde el diseño, tratando de balancear los aspectos técnicos, con el procedimiento constructivo. 7osto de conservación y mantenimiento, se debe proveer un programa de gestión para la estimación de dic5os costos.
8actores *ntr0nsecos (on aquellos que tienen que ver con el comportamiento mismo de la estructura como • • •
esistencia estructural #eformabilidad #urabilidad
9. !*P"( # (!)7!)'( # P'4*M:!" 9.1 Pavimento 8le2ible $a estructura est conformada por capas de rodadura y capas de base. n las capas de rodadura se pueden utili3ar capas bituminosas tratadas con ligantes 5idrulicos debido a que el tipo de cargas, las bajas velocidades de movili3ación y operación ocasionan deformaciones permanentes en las capas asflticas. 7apas que conforman la estructura de Pavimento 8le2ible Subrasante: s la capa de terreno sobre la que se soporta la estructura de pavimento y que se e2tiende 5asta una profundidad a la cual no se vea afectada por la carga de diseño que corresponde al trnsito previsto a soportar. Subbase: s la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas en la supercie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante sea capa3 de soportar los esfuer3os generados por dic5as cargas, absorbiendo las variaciones in5erentes a dic5o suelo que puedan
afectar a la subbase. (e utili3a adems como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar del agua, protegiendo as0 a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Base: s la capa de pavimento que tiene como función primordial, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el trnsito, a la subbase y a través de ésta a la subrasante, y sobre la cual se soporta la capa de rodadura. ;ase %ranular Material constituido por agregado grueso de buena calidad, triturada y me3clada con material de relleno seleccionado o bien por una combinación de piedra o grava, con arena y suelo, en su estado natural. ;ase estabili3ada Material conformado por la combinación de agregado grueso o grava trituradas, combinadas con material de relleno, me3clados con materiales o productos estabili3adores, preparada aplicando técnicas de estabili3ación, para mejorar sus condiciones de estabilidad y resistencia 9.9 P'4*M:!"( # 7":7!" &%*#" stos pavimentos se diferencian bastante de los efuer3o 7ontinuo/. Pavimentos #e 7oncreto Pre sfor3ado. Pavimentos #e 7oncreto efor3ado 7on 8ibras 7ortas #e 'cero. 7apas que conforman la estructura de Pavimento 0gido (ubrasante. (ubbase. (upercie de rodadura. ?. #*(-" # P'4*M:!"( 8$@*$ M!"#"( # $' 8'' #entro de los diferentes métodos tradicionales utili3ados para el diseño de las estructuras de pavimento para aeropuertos se puede decir que el ms utili3ado es el desarrollado e implementado por la 'dministración 8ederal de 'viación >8''/ de los stados )nidos de 'mérica, el contiene una serie de curvas que permiten determinar los espesores requeridos en las 3onas de despla3amiento de las aeronaves a carga m2ima o 3onas cr0ticas, las cuales estn basados en un periodo de diseño de 9A años y aeronaves con peso bruto para el decolaje superior a 1?BAA Cg o ?AAAA $b. $as curvas de diseño que proporciona 8.'.'. se basan en el método 7; de diseño para pavimentos
7alcular un pavimento
n la forma del tren de aterri3aje. n el 7; del terreno. n el peso m2imo al despegue del llamado Davión de clculoD. n el nEmero de Dsalidas >despegues/ anuales equivalentesD del Davión de clculoD.
Para la evaluación geotécnica de la subrasante, el método tiene su propia clasicación de suelos basada en la granulometr0a, el l0mite l0quido y el 0ndice plstico, por medio de la cual establece el valor relativo del suelo como material de fundación y el requerimiento o no de subbase, considerando adems las condiciones de drenaje e2istente y la in
también esto depende del nEmero de decolajes6 no obstante, dic5o trco deber ser llevado a una carga equivalente a la aeronave de diseño mediante factores de conversión, los cuales dependen de la geometr0a del tren de aterri3aje los cuales se presentan en la tabla 3. #!M*:'7*F: # $' '":'4 # 7G$7)$" (e dene la aeronave de clculo como aquella de entre todas las que van a utili3ar determinada pista, que para el nEmero de salidas m2imas estimadas para un año y para un 7; del terreno dado, necesita el mayor espesor de pavimento. $o primero ser conocer las aeronaves que operan, as0 como su M!"H, el tipo de tren principal que tienen y el nEmero de salidas m2imas anuales >determinadas a través de las prognosis necesarias/. 7on estos datos se entra en las curvas de la 8.'.'. o bien en los bacos del 'irport Planning para determinar el espesor necesario de me3cla bituminosa para cada tipo de avión. :o obstante, en el caso de que el nEmero de salidas sea superior a 9IAAA, los resultados de espesor resultante deben ser corregidos, mediante la siguiente e2presión e Total =e 25000
#onde
(
1 + 0.133 log
(
N
25000
))
N = Numero de salidas
#!M*:'7*F: # $'( ('$*#'( J)*4'$:!( # $' '":'4 # 7G$7)$" 7onsiste en calcular el nEmero de salidas equivalentes de todas las aeronaves que operan en el aeropuerto, en relación a las salidas que 5ace la aeronave tipo o de diseño. $o primero que se 5ace es convertir el tren de aterri3aje de las dems aeronaves al tren de aterri3aje de la aeronave de diseño. Para ello, con las normas dadas por la 8.'.'., se aplica un factor de corrección que se muestra en la tabla 3 al nEmero de salidas reales de la aeronave, que se denominarn como R2 . Posteriormente se 5a de calcular el valor de carga sobre cada rueda de cada avión >H/. (e usa la siguiente e2presión W = 0.95
#onde
MTOW
n
n
es el nEmero de ruedas en el tren principal
's0 mismo se tienes en cuenta calcular el peso sobre cada rueda de la aeronave de diseño >Hac/
W ac =
MTOW n
8inalmente, el nEmero de salidas equivalentes de la aeronave de clculo >1/ se determinan mediante la e2presión R1=¿ log R2 log ¿
√
W W AC
7G$7)$" # (P("( # P'4*M:!" 8$@*;$ (%K: $ ML!"#" # $' 8.'.'. $os datos de partida son los siguientes 'vión de clculo • M!"H • :Emero de despegues • 7; del terreno • $os pavimentos como resulta generalmente/ una subbase inferior que se apoya sobre la cimentación o el terreno. Para aviones de ms de 1AA.AAA libras de peso se requiere que la base y la subbase sean estabilizadas (FAA). Para calcular los espesores estabili3ados, primero se deben determinar los espesores de pavimento sin estabili3ar, y posteriormente aplicar una corrección para determinar los estabili3ados.
(e denomina ! al valor resultante ! N!O!?, es decir !N!9!1 l espesor total del pavimento T se obtiene directamente de los grcos 8.'.'. correspondiente al tren de aterri3aje del avión de clculo, o del grco obtenido del 'irport Planning, y a través del 7; del terreno, del peso m2imo al despegue del avión de clculo y del m2imo de operaciones equivalentes anuales. l valor T1 se obtiene directamente en los bacos Figura # para tren de aterri3aje del avión de diseño, marcando éstos que para 3onas cr0ticas el
espesor debe ser de in >1A cm./ y en aquellas 3onas no consideradas cr0ticas el valor del espesor debe ser de ? in >Q cm./. l valor de T4 se puede obtener también de los bacos, considerando que la subbase es un terreno de 7; mayor del dado. Por tanto, el valor de la base no estabili3ado ser de T!T4"T1# Por Eltimo, el valor del espesor de la subbase ser de T$!T"T4 spesores M0nimos #e ;ase (egEn '7O1IARI?9AOB# de 1SSI se muestran en la tabla #
n los pavimentos que deben soportar aeronaves de peso igual o superior a 1AA.AAA libras, las bases y las subbases debern ser estabili3adas o al menos ser bases granulares de ridos mac5acados del tipo PO9AS. 'l utili3ar estos materiales de ms calidad se podrn disminuir los espesores de los pavimentos que proporcionan las curvas de clculo, lo cual puede resultar ventajoso. Enel Mé t o doFAAes t os et i e neenc ue nt aat r a v ésd eu no sf ac t or e sde equi v al enc i aδ i gual esos uper i or esal auni dad,def or maquepar aobt enerl os es pes or esdel asc apasmej or adasoes t abi l i z adasbas t adi v i di rel es pes ordel a c apaes t ándarporel f ac t ordeequi v al enc i a. Espesor estandar Espesor estabilizado = Factor de equivalencia
L osf a ct o r esd ee qu i v a l e nc i ar e c ome nd ad osp orl ano r mat i v aFAAs o n: ac t ore qui v al enc i a( 1. 42. 0) . Subbase: %"&',f
Base: %"4&1 ( d emezcla bituminosa) ,f ac t ordeequi v al enc i a( 1. 21. 6) .
7G$7)$" #$ P7: Pa r ac o n oc i mi e nt od eCo mp añ í a sAé r e asyd emá sop er a do r e sde la er o pu er t o , enl aspubl i c ac i onesdei nf or mac i ónaer onáut i c adel mi s mo( API )yc onobj et o dequel osoper ador esc onoz c anl ar es i s t enc i ade lpa vi ment os obr eel quev a n ao pe r a r ,el Man ua ld ePr o y ec t od eAer ód r o mo s ,Par t e3,Pa v i me nt o syel Anex o14r ecomi endaelsi st emaACNPCN. Se t r at a de un si st ema par ai nf or mar de l a capaci dad de un pavi ment o aer opor t uar i opar ar ec i bi rundet er mi nadot i podea vi ón.Es t os ehac eat r a v ésde l a sc i f r a sl l a ma da sACNyPCN. ElACN ( Ai r c r af tCl as s i fi c a t i o n Nu mbe r )d eu na v i ó ne su na c i f r aq ue i nd i c ae l onavesobr eunpavi ment opar auna det er mi nada eecto relativo de una aer r es i s t enc i anor mal i z adadel t er r enodef undac i ón.
ElPCN( Pa v e me ntCl a s s i fi c a t i o nNu mb er )d eu np av i me nt oe su nac i f r aq uei n di c a l ar es i s t enc i adeunpav i ment opar apoder l out i l i z ars i nr es t r i c ci ones . Amb asc i f r a s,a unq uer el at i v a s ,s o nc o mp ar a bl esya s íc u and oe lACNd eu na v i ón esi gu aloi nf er i oralPCN delpa v i ment od elaer opuer t o,l aaer ona v epuedeoper ar s o br ee s ep av i ment oar e s er v ad ec u al q ui e rl i mi t ac i ó nq uep ue dai mp on er s eal a pr e s i ónd el o sn eumát i c o s ,oau nt i p od et e r mi na dod ea er o na v e. Es t op ue ded arl u ga rau ns i s t e mad ec á l c u l od ep av i me nt o s ,y aqu es i c o no c emo s e lACN d ela v i ó n má sc r í t i c oq ue v aa o pe r a rs o b r ee lp a v i me nt o ,b a s t a r á d et e r mi n are le s pe s ord elmi s mod ef o r maq uee lPCNs e as u pe r i o roi g ua la lACN c r í t i c o. Esdec i r ;el %* de un pavimento indica la capacidad +ue tiene este para recibir un determinado avión .Deest emodo,sepuede c o no c erl ac ap ac i d add eo pe r a c i ó nd ed et e r mi n ad aa er o na v eende t e r mi n ad o aer opuer t o.Es t os epr oduc i r ás i empr eque
ACN Aeronave ≤ PCN Pavimento
Al ai nf or mac i óndePCNs edebenañadi runasl e t r asr ef er i dasa: a )Ti p od epa v i men t o :l e t r aF,pors erel pav i ment ofl ex i bl e. b )Res i s t e nc i ade lt e r r en od ef u nda c i ón :a ls e rCBR=8s ec o ns i d er aqu ee sun t er r enoder es i s t enc i amedi a( 8
%ara onvertir de 0ueda Simple 0ueda simple 0ueda emela o doble Bo2ie doble Bo2ie Bo2ie 0ueda emela o doble
a
/ultiplicar por
ueda gemela o doble ;ogie ;ogie
A.Q
;ogie ueda simple ueda gemela o doble ueda simple
1 9 1.T
A.I A.B
1.?
ueda gemela o doble
Bo2ie doble
1.T
Tabla 3. Factor de conversión tren de aterrizae
Sue lo
An3lisis /ec3nico
e :U1A
V Pasa :U1A et. et. Pasa A 9AA 9AA
ra n# 5"1
AOI
AO
BAO
1IO
5"
AOI
1IO
QIO
9IO
5"$
AOI
9IO
5"4
AOI
?IO
Fin o 5"-
AOII
IO
5"6
AOII
IO
5"7
AOII
5"8
AOII
IO
5"'
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I%
9 IO 9 IO 9 IO ? IO
BO
8a
8a
81
BO
8a
81
89
BO
81
89
8?
1AO
81
8?
8
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8?
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1AO
8
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8I
8T
8B
8Q
8T
8S
8Q
81A
AO AO IO B AO AO T
Subrasante
;uen #renaje Pobre #rena (in 7on je Welada Welada
IAO 1IO A ?AO 9AO
1AOO ?A
1& 5" 11 5" 1
AOII
IO
AOII
IO
AO Q AO Q AO
IA ?A
8S
81A
81A
81A
Tabla 1 !lasi"cación de los suelos de la F
Subras B0 ante Fa 9AX F1 1BO9A F 1?O1B F$ 11OO1? F4 SOO11 FQOOS F6 TOOQ F7 BOOT F8 IOOB F' OOI F1& ?OO Tabla 2 Relación de !$R
7":7$)(*":( n el diseño de los pavimentos
