TEXTO 2da ParteCorregida 19feb.2013

April 6, 2018 | Author: Nauj Solrac Quecod | Category: Runway, Airport, Airplane, Soil, Transport
Share Embed Donate


Short Description

Download TEXTO 2da ParteCorregida 19feb.2013...

Description

47

8. CÁLCULO DE LA LONGITUD DE PISTA El cálculo de la longitud de pista es una tarea de vital importancia para la cobertura operativa del aeropuerto y es el factor que define las características geométricas, operativas y de performance de las aeronaves que pueden operar en el aeropuerto. El cálculo se realiza para una aeronave en particular, la cual debe ser elegida de la mezcla de aviones prevista en el plan maestro, debido a que la longitud de pista está determinada principalmente por el desempeño del avión, el cual es registrado por los fabricantes en tablas o ábacos con validez para un tipo y modelo en particular.

8.1.

PARÁMETROS DE PERFORMANCE DE LOS AVIONES

8.1.1. TÉRMINOS OPERACIONALES: VELOCIDAD DE DECISIÓN (V1) Es la velocidad que elige el piloto al iniciar la operación de despegue, de acuerdo a las características del avión, de la pista y de las condiciones atmosféricas presentes en ese momento (temperatura, presión atmosférica), esta velocidad se toma como parámetro de control, para que el piloto al detectar una falla de un motor tome la decisión de proseguir el vuelo, o iniciar la aplicación de los dispositivos de frenado. Si la falla ocurre antes de alcanzar la velocidad de decisión el piloto deberá abortar el despegue; si la falla ocurre después, el piloto deberá proseguir el despegue con el motor restante. Como regla general se selecciona una velocidad de decisión ligeramente inferior a la "velocidad segura de despegue", pero superior a la velocidad en la cual el avión, todavía puede ser controlado en tierra o cerca de ella, en caso de ocurrir la falla de un motor. VELOCIDAD SEGURA DE DESPEGUE (V2) Es la velocidad mínima a la que debe ascender la aeronave, después de alcanzar la altura de 10,70 m. (35 pies) sobre la prolongación de la pista, para mantener por lo menos la pendiente ascensional mínima requerida durante el despegue con un motor inactivo. VELOCIDAD DE ROTACIÓN (VR) Es la velocidad a la que el piloto inicia la rotación del avión, a fin de levantar el tren de aterrizaje delantero. VELOCIDAD EN EL PUNTO DE DESPEGUE (VLOF) Conocida como velocidad aérea calibrada, es la velocidad a la que el avión alcanza la sustentación en el aire.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

48

8.1.2. LONGITUD DE DESPEGUE REQUERIDA CON UN MOTOR INACTIVO Las limitaciones de la performance del avión ocasionadas por la pérdida de un motor, requieren que se disponga de una longitud suficientemente grande para permitir que el avión después de iniciar el despegue, pueda detenerse con seguridad, o concluir el despegue sin peligro. Las longitudes disponibles de pista, de zona de parada y de la zona libre de obstáculos son apenas las suficientes para satisfacer las exigencias del avión que requiere las mayores distancias de despegue y de aceleración parada. En esas circunstancias, para cada despegue se determina una velocidad de decisión. Si falla un motor antes de alcanzar la velocidad de decisión se necesitará un recorrido y una distancia de despegue muy grandes para concluir el despegue, debido a la insuficiente velocidad y a la disminución de la potencia disponible; en cambio no habrá dificultad para detener la aeronave en la distancia de aceleración- parada disponible. Si la falla de motor se presenta después de haber alcanzado la velocidad de decisión (V1), el avión ya tendrá la velocidad y potencia suficientes para concluir el despegue con seguridad en la distancia de despegue restante. FIGURA Nº 8.1. Procedimiento de Despegue con un motor inactivo

X–Y Y–Z

Zona de parada Zona libre de obstáculos

Pueden obtenerse diversas combinaciones de la distancia de aceleración-parada y de distancia de despegue requeridas que se acomoden a un determinado avión, el caso mas común es aquel en que la velocidad de decisión es tal, que la distancia de despegue es igual a la distancia de aceleración parada, este valor se conoce como “longitud de pista compensada”. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

49

8.2.1. LONGITUD DE PISTA PARA DESPEGUE La longitud de pista que se determinará a partir de los diagramas de performance de despegue de los aviones, será la mayor de las siguientes: a) La longitud de pista compensada, es decir, la longitud requerida cuando la distancia de despegue con un motor inactivo y la distancia de aceleración parada sean iguales, o bien b) El 115 % de la distancia de despegue con todos los motores en funcionamiento. 8.2.2. LONGITUD DE PISTA PARA EL ATERRIZAJE Generalmente las distancias de aterrizaje no son críticas, sin embargo, deberán consultarse los diagramas de aterrizaje de los aviones, para verificar que la longitud calculada para el despegue garantiza una longitud adecuada para el aterrizaje. La longitud de pista determinada a partir de un diagrama de aterrizaje, es la distancia requerida para que un avión se detenga completamente utilizando el 60 % de esa longitud. Cuando la longitud de pista para el aterrizaje es superior a la requerida para el despegue, este valor determinará la longitud mínima de pista requerida. 8.2.3. CORRECCION POR ELEVACION TEMPERATURA Y PENDIENTE Cuando no se dispone del manual de vuelo del avión, si el aeródromo es de poca importancia y se encuentra por debajo de los 800 metros s.n.m., la longitud de pista puede determinarse aplicando factores de corrección a la longitud básica de la aeronave de diseño, la cual representa la longitud requerida para el despegue en condiciones de atmósfera tipo, al nivel del mar, con viento y pendiente de pista nulos. a. CORRECCION POR ELEVACION: La longitud básica deberá incrementarse en un 7 % por cada 300 metros de elevación por encima del nivel del mar. b. CORRECCION POR TEMPERATURA: La longitud previamente corregida por elevación, deberá incrementarse en 1 % por cada 1 ºC que la temperatura de referencia del aeródromo exceda a la temperatura de la atmósfera tipo, correspondiente a su elevación s.n.m.. c. CORRECCION POR PENDIENTE: Cuando la longitud básica de despegue sea igual o mayor a 900 metros, dicha longitud deberá aumentarse en un 10 % por cada 1 % de pendiente longitudinal de pista. Si la corrección por elevación y temperatura fuera superior al 35%, el procedimiento de las correcciones no es válido. La longitud de pista deberá calcularse utilizando el método publicado por la FAA, o aplicando el manual del fabricante.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

50

8.3. LONGITUD DE PISTA DE ACUERDO A LA CIRCULAR CONSULTIVA 150/5325-4A DE LA F.A.A. La circular consultiva 150/5325-5A es un documento publicado por la F.A.A. el año 1990, el mismo contiene una amplia información recopilada de los manuales de los fabricantes, sobre el requerimiento de longitud de pista de diferentes tipos y modelos de aviones fabricados en los Estados Unidos, para diferentes condiciones de operación, referentes a elevación sobre el nivel del mar, temperatura de referencia, peso de operación, ángulo de aletas, etc.. 8.3.1. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL CALCULO DE LONGITUD Los factores que influyen en el cálculo de la longitud de pista están relacionados con los parámetros de operación del avión de diseño, con las condiciones ambientales del emplazamiento, (principalmente elevación s.n.m., temperatura, viento) y con las características de la pista (pendiente y estado de la superficie). a. AERONAVE: La longitud de pista se calcula para una aeronave en particular, que será el avión más exigente del tráfico previsto para el aeropuerto, por lo cual se denomina avión crítico o de diseño. De esta aeronave se considera su ángulo de aletas y su peso de operación. a. ANGULO DE ALETAS (FLAPS) A mayor inclinación de aletas le corresponde menor longitud de pista y menor peso de operación. Para la longitud de despegue se debe elegir la inclinación de Flaps que proporcione una longitud de pista necesaria para que el avión pueda despegar con su mayor peso de operación, de acuerdo a las condiciones de temperatura y altura sobre el nivel del mar. b. PESO DE OPERACIÓN: La longitud de pista se debe calcular para los pesos reales de operación, tomando en cuenta el peso básico del avión, el peso del combustible de reserva, el peso del combustible necesario para volar al aeropuerto de destino, y el peso de la carga pagable. En ningún caso el peso de operación debe ser mayor al peso máximo admisible de despegue, definido por las condiciones de temperatura y elevación. c. ELEVACIÓN DEL AEROPUERTO: La elevación del aeropuerto sobre el nivel del mar es un parámetro fundamental para el desempeño de los aviones, debido a que la altura produce la reducción de la densidad del oxigeno, la cual a su vez disminuye el rendimiento de las turbinas, por lo cual a mayor elevación le corresponde una mayor longitud de pista. d. TEMPERATURA: La temperatura produce una disminución de la densidad del aire, con el mismo efecto que la elevación s.n.m., por lo cual a mayor temperatura le corresponde una mayor longitud de pista. Para considerar las condiciones más desfavorables se debe utilizar como dato la temperatura de referencia del aeródromo. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

51

e. VIENTO: Cuanto mayor sea el viento de frente que sopla en una pista, la longitud requerida para despegue o aterrizaje será menor y a la inversa un viento de cola ocasionará la necesidad de una mayor longitud de la pista. Las longitudes registradas en las Tablas de la F.A.A. están basadas en velocidad de viento cero para las longitudes de despegue, y las de aterrizaje consideran un viento de cola de 5 nudos. f. CONDICIONES DE LA SUPERFICIE DE LA PISTA: Las longitudes de pista para aterrizaje están basadas en la condición más desfavorable del pavimento, superficie mojada o resbalosa. g. DIFERENCIA MÁXIMA DE ELEVACIÓN DEL EJE DE PISTA: Un avión que despega en una pendiente ascendente requiere una mayor longitud, que si lo hiciera en una pista horizontal o con una pendiente descendente. La diferencia máxima de elevación del eje de pista afectará únicamente a la longitud de despegue, por lo cual la longitud calculada se debe incrementar en 10 pies (metros) por cada pie (metro) de diferencia entre los puntos de mayor y menor cota del eje de pista. PESOS QUE COMPONEN EL PESO DE OPERACIÓN EN DESPEGUE a. Peso básico de operación: Es el peso del avión vacío incluyendo la tripulación y todos los aditamentos necesarios para la atención del pasajero durante el vuelo. b. Peso del combustible necesario para llegar al aeropuerto de destino: Depende del consumo específico del avión por cada milla de vuelo y de la distancia al aeropuerto de destino. c. Peso del combustible de reserva: Por norma, en cada vuelo se debe incluir un combustible de reserva, el cual será el necesario para que el avión se dirija a un aeropuerto de alternativa, si por razones meteorológicas adversas, o de otra índole, no logra aterrizar en el aeropuerto de destino; en otros casos, el avión puede tener la necesidad de permanecer en el aire debido a problemas técnicos, o por alguna deficiencia temporal en el aeropuerto de destino. El método considera para la reserva el peso del combustible necesario para un tiempo de vuelo adicional de 75 minutos para vuelos de corta duración y 120 minutos para vuelos internacionales o de larga duración. d. Peso de la Carga útil o Pagable: Es el peso de los pasajeros incluyendo su equipaje, más el peso de la carga y del correo. La suma de estos pesos representa el peso de operación, que debe ser comparado con el Peso Máximo Admisible de Despegue. Si el valor de esta suma es mayor al Peso Máximo Admisible, se utilizará éste peso para el cálculo de la longitud de pista. En este caso se presentará una restricción a la carga pagable, que disminuirá la misma en un valor igual a la diferencia existente entre el peso de operación y el peso admisible de despegue. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

52

8.3.2. USO DE LAS TABLAS DE CÁLCULO DE LA FAA A. Longitud de aterrizaje Pa encontrar la longitud de aterrizaje, en la tabla correspondiente al avión de diseño, utilizando el menor ángulo de flaps, se obtiene el peso máximo admisible de aterrizaje, en función de la altura s.n.m. y la temperatura de referencia. Con este dato se ingresa a la siguiente tabla, donde se lee la longitud de aterrizaje en función de la elevación s.n.m.. Si los valores de la tabla no coinciden con los datos disponibles los resultados se obtienen por interpolación. B. Longitud de Despegue Con los parámetros del avión de diseño y la distancia al aeropuerto de destino, se calcula el peso de operación, el cual se compara con el peso máximo admisible de aterrizaje obtenido de la tabla, utilizando un ángulo de flaps adecuado, en función de la altura s.n.m. y la temperatura de referencia. Con ese dato se determina el factor auxiliar [R], sobre la base de la temperatura de referencia y la elevación s.n.m. En función de este factor y el peso de operación del avión de diseño, se calcula por interpolación la longitud de despegue. h. Esta longitud debe ser corregida, de acuerdo a la diferencia de elevación del eje de pista, incrementando la longitud calculada en 10 pies (metros) por cada pie (metro) de diferencia entre los puntos de mayor y menor cota.

EJEMPLO:

Determinar la longitud de pista requerida para las siguientes condiciones de diseño. Avión de diseño: BOEING 737-200C (JT3D-3B ENGINE) Convert, passenger Temperatura de Ref. 85 ºF Elevación del Aeropuerto 3000 pies Distancia al aeropuerto de destino 1200 millas Carga útil o pagable 74900 Libras Dif. Máx. de elevación del eje de pista 48 pies a) LONGITUD DE ATERRIZAJE De la Tabla (1) Apendice (3) Flaps 50º LONGITUD DE PISTA: (Interpolación) 240000 Lb 7450 pies 247000 Lb x 250000 Lb 7730 pies

Peso Máx. Adm. de aterrizaje = 247.000 Lbs

Long. de pista = 7646 pies (7700 pies)

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

53

b) LONGITUD DE DESPEGUE Peso de despegue: Consumo promedio de combustible 27 Lb/milla Peso combustible para el recorrido 27*1200 32400 Lb Peso básico de op.+ peso comb.reserva (1.25 Hr) 171100 Lb Peso carga pagable 74900 Lb ────────────────────────────────────────────────────────── PESO TOTAL DE DESPEGUE 278400 Lb Tabla 2 para Flaps = 14º

Peso Máx. Adm. de Despegue = 311400 Lb > 278400 (ok)

Determinar el valor de R en función de elevación s.n.m. y Temperatura

R = 82.9

Determinar la Longitud de Pista Para R = 80

Para r = 90

Peso 270000 278400 280000

Longitud 8660 x 9390

Longitud = 9273 pies

Peso 270000 278400 280000

Longitud 9750 x 10590

Longitud = 10466 pies

R 80 82.9 90

Longitud 9273 x 10466

Longitud = 9616 pies ( 9620 pies )

Corrección por diferencia de elevación del eje de pista = 9620 + 10x48 = 10100 pies RESPUESTA:

Peso de aterrizaje Peso de despegue Longitud de aterrizaje Longitud de despegue

247000 Lb 278400 Lb 7700 pies 10100 pies.

(112138 Kg) (126394 Kg) (2350 metros) (3100 metros)

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

54

8.4.

CALCULO DE LA LONGITUD DE PISTA UTILIZANDO EL MANUAL DE PLANIFICACION DE AEROPUERTOS [APM] DEL FABRICANTE

Para cada tipo y modelo de avión los fabricantes publican un manual bajo la denominación de “Airplane Characteristics for Airport Planning”, el cual es más conocido como “APM”, por la abreviatura reducida de sus siglas, en el mismo se presentan las caracteristicas y requerimientos de sus aeronaves, esta información está destinada principalmente a la Planificación de Aeropuertos. En la información se incluyen las características físicas y operativas del avión, como pesos de operación, radios de curvatura, tipo de turbinas disponibles, número de asientos, etc.. Además se proporcionan gráficos para el cálculo de la longitud de pista requerida para el aterrizaje y el despegue, y ábacos para el cálculo de espesores de pavimento. En el Manual de Planificación del fabricante “APM”, se elige el grafico que corresponda al avión seleccionado y a la temperatura de referencia del sitio. Los Nomogramas y las opciones de temperatura ofrecidas por los fabricantes varían de acuerdo al fabricante y al modelo de avión. Generalmente se dispone de un primer nomograma para temperatura estándar (standard day) y un segundo para una temperatura estándar + 14, +15, +16, +17, ó +20ºC Las temperaturas definidas en los nomogramas del avión tienen un tolerancia de + 3 ºC. Si la temperatura de referencia no está en el rango de las velocidades consideradas en el APM, los valores que le corresponden se determinan por interpolación. Si la diferencia entre la temperatura de referencia del aeropuerto y la temperatura estándar incrementada es muy grande, será necesario solicitar al fabricante un nomograma de performance para las condiciones particulares del aeropuerto en estudio. La longitud de pista para despegue se determina utilizando los datos de peso máximo de despegue y altura sobre el nivel del mar. Como los datos no coinciden con la elevación del aeropuerto, la longitud de pista se obtendrá por interpolación. Se debe corregir la longitud de pista obtenida para pendiente cero, incrementando este valor en 10 metros por cada metro de diferencia entre los puntos más alto y más bajo del eje de pista. EJEMPLO AVION DE DISEÑO Boeing 737-500 Turbinas CFM56-3B Altura sobre el nivel del mar 466 metros 1529 pies Peso máximo de Despegue 124500 Kg 124500 Lb Temperatura Estandar 12 °C 54 °F Temperatura de Diseño (STD + 15⁰C) 27 °C 81 °F Temperatura deReferencia 33 °C 91 °F Diferencia de cotas del eje de pista 6 metros 19.70 pies

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

55

Temperatura (⁰F)

Peso (Lb)

120000

54 125000

Altura s.n.m. (Pies)

Longitud Abaco (pies)

0

5450

1529

124500

6350

0

6400

1529

120000

81 125000

7000 6787 5750

1529

6476

2000

6700

0

6700

1529 2000

91

6859

1529 0

Longitud Corregida (metros)

6138

2000

2000

Longitud por interpolación (pies)

7159 7300

124500

1529

7090

124500

1529

7203

2195

+ 6 * 10 m

2255 metros

Longitud de Pista corregida por diferencia de nivel del eje

2195

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

56

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

57

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

58

9. ANALISIS DE ÁREAS DEL EDIFICIO TERMINAL El edificio terminal es la infraestructura del aeropuerto que ofrece una mayor complejidad en su diseño, debido a los diferentes elementos que se deben considerar para satisfacer las diferentes actividades que se desarrollan en el mismo, como ser movimiento de pasajeros y equipajes de salida y de llegada, los flujos de atención de las líneas aéreas para la emisión de los pases a bordo y la recepción de equipajes, el cobro del derecho aeroportuario, los sistemas de control del administrador del aeropuerto y de organismos estatales, como migración, aduana, seguridad, etc. Los diversos servicios que se ofrecen al pasajero como restaurante, agencias de bancos, telefonía, internet, renta de autos, stands de expendio de artesanías, revistas, etc.., los equipos de seguridad, de información al usuario, aire acondicionado y otros. Por esta razón en el diseño del edificio terminal intervienen profesionales de diferentes áreas, como arquitectos, ingenieros civiles, ingenieros electromecánicos, ingenieros electrónicos, técnicos en iluminación, etc.

9.1.

FACTORES QUE SE CONSIDERAN PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL EDIFICIO TERMINAL

a) CARACTERÍSTICAS DE LOS PASAJEROS Naturaleza del viaje: Negocios, turismo, salud, trámites Destino del viaje: Nacional, Internacional Dirección del movimiento: Salida, - Llegada, - Tránsito, - Trasbordo o conexión

a) CARACTERÍSTICAS DE LAS AERONAVES Tipo de aeronave: Fuselaje angosto, fuselaje ancho Tipo de vuelo: Nacional, Internacional

b) CARACTERÍSTICAS DE OTROS USUARIOS Acompañantes Visitantes Empleados

c) VOLUMEN DE LA DEMANDA Demanda en hora pico en relación a la demanda anual Problemas de aeropuertos pequeños en relación a las concentraciones horarias frente a la GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

59

demanda diaria y la demanda anual. Hora del día para pasajeros de salida y temperaturas más frecuentes.

d) NIVEL DE SERVICIO Está definido en base a criterios cuantitativos y cualitativos que califican el nivel de confort, seguridad y conveniencia que experimentan los usuarios, cuando se encuentran en el edificio terminal. La Asociación Internacional del Transporte Aéreo I.A.T.A., que es un organismo formado por representantes de Líneas Aéreas y Empresas de Turismo, tiene la misión de regular el transporte aéreo en los temas relacionados con sus miembros, además de observar los servicios que ofrecen los aeropuertos para el movimiento de pasajeros y aeronaves. El nivel de servicio establecido por la I.A.T.A. está determinado principalmente por tres factores: 

Los flujos o colas que se producen en los mesones de atención al pasajero tanto de las líneas aéreas, como de los organismos de control y seguridad.



Las demoras que se originan en la organización previa a la salida y llegada de pasajeros, como consecuencia de un número insuficiente de empleados o por deficiencias del sistema.



El confort y comodidad que se ofrece al usuario, en cuanto a la amplitud de los ambientes, su equipamiento y la disponibilidad de servicios

NIVELES DE SERVICIO I.A.T.A. NIVEL

FLUJOS

DEMORAS

CONFORT

A Excelente

Libres

Ninguna

Excelente

B Alto

Estables

Pocas

Alto

C Bueno

Estables

Aceptable

Bueno

D Inadecuado

Inestables

Inconvenientes

Malo

E Inaceptable

Interrumpido

Paralizaciones

Pésimo

F Paralización Total del Sistema

e) CAPACIDAD Se define como una medida de la posibilidad que tiene el edificio terminal y sus sistemas de procesar flujos y de su aptitud de atender a los usuarios en todos los requerimientos establecidos por la norma, durante su permanencia en el mismo, en función de un nivel de servicio GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

60

establecido.

9.2.TIPOS DE CAPACIDAD Con el fin de calificar las diferentes funciones de los sistemas existentes en el edificio terminal se han definido cuatro tipos de capacidad: 

Capacidad Estática [CE]

Es la capacidad potencial de almacenamiento de un elemento o área; se expresa en términos del número de ocupantes presentes en un determinado momento, por tanto depende de la superficie total utilizable y el nivel de servicio que se desee proporcionar, establecido en función del espacio disponible por persona. CE = AD/No

donde AD = Superficie disponible No = M2 por ocupante



Capacidad Dinámica [CD]

Es la capacidad de procesamiento de un elemento o sistema por unidad de tiempo, esta unidad dependerá de la naturaleza de la operación que se lleve a efecto. CD = CS * Nus

donde: CS = Capacidad de Servicio Nus = Número de unidades

Los niveles de servicio para estos elementos se establecen como un rango de los tiempos de espera o demora; por ejemplo en un elemento de recepción de equipajes la espera promedio pude ser de 2 minutos para un nivel de servicio “X”, en tanto que para un nivel se servicio inferior, la espera promedio puede ser de 5 minutos o más. 

CAPACIDAD SOSTENIDA

Es una medida de la combinación de las capacidades estática y dinámica de procesadores, depósitos y eslabones, representa el volumen de demanda que puede atender un elemento durante un periodo prolongado de tiempo, dentro de los límites de espacio y tiempo fijados para un nivel de servicio dado. Por ejemplo a la llegada de un vuelo internacional se presenta una demanda instantánea, mientras la tasa de arribo de pasajeros no exceda la capacidad “dinámica” de los filtros de migración, las esperas y colas serán mínimas. Cuando la demanda es mayor a la capacidad “dinámica”, las colas se incrementan y los espacios necesarios para contener a las mismas son mayores. El punto de congestión se presentará cuando las necesidades del área de espera excedan a la capacidad “estática” del área asignada. De lo anterior se deduce que la función de los “depósitos” es albergar flujos instantáneos, cuando la demanda exceda a la capacidad “dinámica” de los procesadores. GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

61



Capacidad Normativa

En este caso no se trata de una capacidad específica, sino más bien de la aplicación de un criterio o norma para determinar el espacio o número de elementos requeridos para una función específica; por ejemplo la cantidad de muebles en servicios sanitarios, o el espacio para oficinas en función del número de M2 por empleado. La normatividad que se presenta a continuación debe considerarse como una guía referencial para establecer un criterio general para la distribución de áreas en el edificio terminal, cada proyecto en particular requerirá de un análisis específico de cada una de sus partes.  EDIFICIO TERMINAL DE PASAJEROS Aviación comercial

10 a 14 M2/pax hora pico

Aviación general

8 a 10 M2/pax hora pico

 AREA PÚBLICA Vestíbulo general y espera

1.2 M2/PAX/hora pico

Concesiones

1.0 M2/PAX/hora pico

Restaurante

0.5 M2/PAX/hora pico

Sanitarios

6 muebles por 250 PAX/hora pico

 DOCUMENTACIÓN Documentación

2.5 M2/PAX/hora pico

Número de mostradores

1/500 PAX/hora pico

Vestíbulo derecho aeroportuario

25 M2/100 PAX/hora pico

 EQUIPO DE REVISIÓN DE PASAJEROS Y EQUIPAJE Número de filtros

1/125 PAX/hora pico

Vestíbulo

50 M2/100 PAX/hora pico

 MIGRACIÓN Número de filtros

1/125 PAX/hora pico

Vestíbulo

50 M2/100 PAX/hora pico

Oficinas

15 M2 (mínimo)

 SALA DE PRE-EMBARQUE Área pasajeros sentados (60 a 80%)

1.2 M2/PAX/hora pico

Área pasajeros de pie (20 a 40%)

0.6 M2/PAX/hora pico

Sanitarios

6 muebles/100 pax hora pico

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

62

 ÁREA DE SALIDA (Documentación tradicional con o sin apoyo de banda) Longitud mostrador

6 ML/200 PAX/hora pico

Longitud cola

10.5 ML +3ML de circulación de acceso

Cantidad de colas

3

Mostrador de informes

1

Oficina de apoyo

9 M2/100 PAX/hora pico

Agentes

17 M2

Número de agentes

6

Número de básculas

3

 SELECCIÓN DE EQUIPAJE Número de contenedores

4 simultáneos

Longitud de banda

12 ML

Superficie mínima para manejo de equipaje 80 M2  ESTACIONAMIENTO PARA AUTOMÓVILES Aviación comercial

30 M2/auto

Aviación general

30 M2/auto

Vehículos oficiales

30 M2/auto

Vehículos de renta

40 M2/auto

Vehículos de transporte terrestre

50 2/auto

9.3. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS POR SU FUNCIÓN Los elementos de las terminales deben clasificarse de acuerdo con su función, para establecer el tipo de capacidad de servicio que se debe utilizar en su cálculo, considerando los aspectos siguientes: 1° Elementos que se relacionan con la demanda y condicionan el número de pasajeros que pueden ser atendidos o el nivel de servicio que se les puede ofrecer, distinguiendo a los de capacidad dinámica, capacidad estática y capacidad normativa. 2° Elementos que no guardan relación directa con la demanda y que por lo tanto no limitan la capacidad de la instalación. Como en esta categoría no existen elementos procesadores, solamente se pueden distinguir los de capacidad estática y capacidad normativa. GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

63

De acuerdo a estos criterios los elementos de un edificio terminal, de acuerdo a la función que cumplen, se clasifican de la siguiente forma:

a) PROCESADORES Son las unidades donde se realiza algún tipo de trámite, operación o transacción entre un pasajero y/o su equipaje, y un agente, empleado o equipo del aeropuerto. La capacidad de estos elementos es dinámica. b) DEPÓSITOS Son las áreas que los usuarios utilizan para esperar cualquier tipo de trámite, actividad o paso subsiguiente. Su capacidad es estática. c) ESLABONES Son los elementos que permiten la circulación o desplazamiento de los pasajeros de un elemento o sistema a otro, por lo tanto su capacidad es dinámica. d) OTROS Son unidades como oficinas, áreas de concesiones, etc. que no sirven a ninguno de los propósitos o funciones indicadas anteriormente. Generalmente su capacidad se determina en forma normativa.

9.4. AREAS FUNCIONALES DEL EDIFICIO TERMINAL Atendiendo a las características del servicio para el cual están destinados los ambientes del edificio terminal se pueden dividir en cuatro grupos: a) ÁREAS DE PASAJEROS Y EQUIPAJES Se trata de los espacios donde se realizan los trámites de registro, documentación y control de pasajeros y sus equipajes, incluyen las áreas de espera exclusivas de pasajeros, así como las unidades encargadas del control de migración, seguridad, etc., algunas de estas áreas son de acceso restringido. Estas áreas se dividen en dos zonas: de salida y de llegada:  La zona de salida consta de: o Vestíbulo de documentación o Área de documentación o Oficinas de apoyo de las aerolíneas o Áreas de control de aduana y/o migración o Áreas para revisión de seguridad o

Zonas de espera exclusivas de pasajeros

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

64

o Áreas para el pago del derecho aeroportuario o Áreas para manejo de equipajes de salida o Vestíbulo y zonas de intercambio  La zona de llegada consta de: o Áreas de control de aduana, migración y sanidad o Zonas de reclamo de equipajes o Áreas para manejo de equipaje de llegada o Vestíbulos y zonas de intercambio

b) ÁREAS GENERALES PARA EL PÚBLICO Se trata de elementos constituidos principalmente por circulaciones y esperas ubicadas del lado terrestre de la terminal, a los cuales tienen acceso tanto pasajeros como visitantes y que intercomunican los accesos y salidas del edificio a las zonas de documentación, a vestíbulos reservados a los pasajeros de salida, a las áreas de pasajeros de llegada, así como las áreas públicas de servicio cuyo uso no es exclusivo para los pasajeros (áreas de sanitarios y concesiones). Estas áreas se pueden dividir en dos grandes zonas: Vestíbulo de salida y vestíbulo de llegada.

c) ÁREAS PÚBLICAS DE SERVICIO Son las zonas donde se ubican los locales para servicios de diversa índole, que pueden ser utilizados por pasajeros, visitantes y empleados del aeropuerto. Sus dimensiones, ubicación y número dependen principalmente del volumen de la demanda y de la magnitud del edificio terminal. Estas áreas pueden ser para uso de pasajeros, visitantes y empleados o reservadas exclusivamente para pasajeros, depende del sitio en que estén ubicadas en relación con las áreas de seguridad, reclamo de equipaje y controles de aduana. Básicamente se pueden dividir en dos categorías: 

Servicios esenciales: constan de sanitarios, teléfonos, primeros auxilios y de cambio de moneda.



Servicios secundarios: constan de expendios de artículos varios, restaurantes, correos, teléfonos, internet, banco, servicios de aseo personal, guarda equipajes, renta de autos, información turística, tiendas libres de impuestos (en aeropuertos internacionales).

La magnitud de los servicios esenciales se basan en normas locales o internacionales de aviación civil, la cantidad y tipo de servicios secundarios dependen principalmente de un análisis específico de mercado, que determinará su viabilidad comercial, así como de las preferencias o necesidades determinadas por experiencias anteriores. GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

65

d) ÁREAS RESTRINGIDAS DE SERVICIO

Se trata de los ambientes que generalmente no están a la vista del público y en los que se desarrollan actividades de control aeronáutico o de apoyo para la administración del aeropuerto; o actividades específicas de las empresas aéreas o de los concesionarios. Estas áreas se pueden dividir en cuatro grupos: 

Áreas para autoridades aeroportuarias



Áreas para autoridades aeronáuticas



Áreas para servicios de empresas de aviación civil



Áreas para casa de máquinas

Su magnitud y complejidad dependen fundamentalmente del volumen de actividad del aeropuerto y del número de empleados necesario para su atención.

9.5. ORGANIZACIÓN INTERNA DEL EDIFICIO TERMINAL Para el diseño arquitectónico del edificio terminal se requiere manejar los esquemas de organización espacial interna, mediante los cuales se controla el flujo de pasajeros de llegada y salida, y que constituye la esencia del proceso. Para tal efecto se han simplificado los esquemas más comunes, de acuerdo a los elementos principales que componen el proceso de pasajeros como son: documentación, sala de pre embarque, entrega de equipaje, concesiones, oficinas y vestíbulos. a) PROCESO SALIDA DE PASAJEROS o Estacionamiento o Documentación o Derecho de aeropuerto o Equipo de revisión de pasajeros y equipaje o Sala de pre embarque o Avión b) PROCESO LLEGADA DE PASAJEROS INTERNACIONALES o Avión o Migración y/o sanidad o Recepción equipaje o Aduana o Espera visitantes GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

66

o Estacionamiento c) ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS DEL PÚBLICO o Compra artículos o Información o Alimentos o Comunicación o Espacios de espera o Servicios d) ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS OPERACIÓN Y PROCESO INTERNO o Autoridades o Administración y mantenimiento o Personal de compañías aéreas

e) ESQUEMAS DE ORGANIZACIÓN ESPACIAL El proceso de pasajeros puede ser organizado de acuerdo a uno de los tres tipos básicos siguientes: 

Lineal en un solo nivel



Lineal en dos niveles



Sobre puesto, en dos o más niveles

El proceso lineal tiene dos variantes, documentación al centro o documentación lateral, con las oficinas y servicios a los lados o en planta alta y salida con o sin ayudas mecánicas (figuras 9.1 y 9.2). El proceso sobre puesto puede ser en dos o más niveles, los servicios y oficinas pueden estar en cualquier nivel, así como la llegada o salida puede ser en planta baja y alta, o sobrepuesta (figuras 9.3 y 9.4).

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

67

PROCESO LINEAL EN UN SOLO NIVEL 1 FIGURA 9-1

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

68

PROCESO LINEAL EN UN SOLO NIVEL FIGURA 9-2

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

69

PROCESO SOBREPUESTO FIGURA 9-3

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

70

PROCESO SOBREPUESTO FIGURA 9-4

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

71

10. DISEÑO DE PAVIMENTOS PARA PISTAS Y ÁREAS DE MOVIMIENTO DE AERONAVES 10.1. INTRODUCCIÓN Los pavimentos aeroportuarios deben ser diseñados para proporcionar una superficie homogénea estable, durable y de una textura adecuada, para soportar las cargas impuestas por los aviones. Por lo tanto, para satisfacer estos requerimientos, el espesor y calidad del pavimento deben ser suficientes para evitar la falla bajo la acción de las cargas impuestas. Además, debe tener suficiente estabilidad para soportar sin daño, la acción abrasiva del tráfico, las condiciones climáticas adversas y otros agentes de deterioro. Para este fin se requiere la combinación de un buen de diseño, con una construcción de buena calidad, con una control de calidad que garantice el cumplimiento de los parámetros considerados en el diseño, utilizando los materiales especificados y un alto estándar de mano de obra. Con un diseño y construcción apropiados, cualquier tipo de pavimento (rígido o flexible) puede proveer un comportamiento satisfactorio para el avión de diseño, la elección del tipo de pavimento frecuentemente se basará en los factores económicos derivados de la evaluación de varias alternativas de diseño. Si la selección de diseño está basada en el precio más bajo, debe emplearse el análisis del costo del ciclo de vida, que considera los costos de construcción, mantenimiento y de rehabilitación del pavimento. La selección no siempre está controlada por los factores económicos, los requerimientos operacionales, las limitaciones de fundación y las previsiones de expansión futura, pueden minimizar la importancia de los factores económicos en el proceso de selección. Tipos de Pavimento Los pavimentos que se estudiaran en este capítulo son: Flexibles de mezclas calientes de asfalto y Rígidos de concreto de cemento Portland Capas del Pavimento.  Superficie de rodaje: puede estar formada por una carpeta de mezcla caliente de asfalto, o por losas de concreto de cemento Portland.  Capa base: Consiste en una capa de materiales resistentes, que generalmente se dividen en dos clases, tratada y no tratada. Las bases no tratadas están formadas de agregados triturados o rodados. Las bases tratadas normalmente se construyen de una mezcla de agregado triturado o rodado y un agente estabilizador, como cemento portland, betún, etc.  Subbase: La capa de subbase puede ser de un material granular, material granular estabilizado o un suelo estabilizado.  Geotextil: Los geotextiles son materiales textiles permeables y flexibles, empleados para separar el pavimento de la subrasante. El requerimiento de geotextil en una sección de GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

72





pavimento está en función de las características del suelo de la subrasante, las condiciones de agua subterránea y el tipo de pavimento. Subrasante: Es la capa de suelo directamente por debajo de la estructura de pavimento. El suelo de la subrasante forma la fundación del pavimento, proporciona apoyo al pavimento y a las cargas generadas por las aeronaves. El pavimento tiene la finalidad de distribuir las cargas sobre la subrasante, en un área mucho mayor que el área de contacto de la rueda de la aeronave con el pavimento. Cuanto mayor sea el espesor del pavimento, mayor será el área de distribución de carga en la subrasante. Por lo tanto, si la subrasante tiene una baja capacidad de soporte, se requerirá una mayor área de distribución y consecuentemente un mayor espesor de pavimento. Drenaje: Además de las condiciones que deben cumplir las capas del pavimento, es necesario determinar la necesidad de construir subdrenajes, de acuerdo a las características del suelo de la subrasante y el grado de influencia de la escorrentía superficial. (Ver la Publicación AC 150/5320-5, Drenaje de aeropuertos).

10.2. INVESTIGACIONES DE SUELOS Con el fin de obtener la información esencial relacionada con los diferentes tipos de suelo, debe realizarse investigaciones para determinar su distribución y sus propiedades físicas, dividiendo la investigación en tres partes:  Estudio de suelos: para determinar la disposición de las diferentes capas del perfil del suelo con relación al nivel de la subrasante.  Recolección de muestras representativas del suelo.  Ensayos de muestras para determinar las propiedades físicas del suelo con respecto a la densidad en sitio y la resistencia de la subrasante.  Estudio de bancos de préstamo: para determinar la disponibilidad de materiales requeridos para la construcción de la subrasante y la estructura del pavimento. 10.2.1. MUESTREO Y ANALISIS. a. Sondeos de suelo. El paso inicial en la investigación de las condiciones del suelo es realizar un sondeo para determinar la extensión de los diferentes estratos, la disposición de las capas y la profundidad del agua subterránea. Estos sondeos usualmente se realizan con un taladro o dispositivo similar, con el fin de establecer el perfil de suelo o roca y su extensión lateral, la separación entre sondeos depende de las variaciones particulares de cada sitio. En la siguiente tabla se sugiere un criterio de ubicación, profundidad, y número de ensayos:

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

73

TABLA 10.1. SEPARACION Y PROFUNDIDAD DE SONDEOS Área Pistas y calles de rodaje

Separación Profundidad Intervalos de 68 a 100 metros (200 a Aéreas de corte – 3,5 m (10’) 328 pies) debajo de rasante terminada

Otras Aéreas de Pavimento

Bancos de Préstamo Para rellenos profundos

Aéreas de relleno – 3,5 m (10’) debajo de la superficie terminada 2 2) 1 sondeo por 930 m (10000 P de área Aéreas de corte – 3,5 m (10’) debajo de rasante terminada Aéreas de relleno – 3,5 m (10’) debajo de la superficie terminada Suficientes ensayos para definir A la profundidad de excavación claramente el tipo de material del banco la profundidad de los sondeos debe ser suficiente para determinar la consolidación y/o deslizamiento que pueda causar el relleno

En la siguiente figura se presenta un ejemplo de registro típico de suelos.

℗ ℗ ℗ 0.00

1.50

V V V 3.00

4.50

arena fina grava

limo arenoso arcilla arenosa

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

74

Un registro grafico de las condiciones del suelo es muy útil para la evaluación de las condiciones de la subrasante, el mismo debe incluir: (1) Ubicación e identificación del ensayo (2) Tipo de Exploración y fecha (3) Profundidad de cada tipo de materiales (4) Clasificación del suelo (5) Nivel freático Si en opinión del ingeniero se requieren investigaciones adicionales, puede efectuarse una mayor cantidad de sondeos o incrementar la profundidad anteriormente establecida; por otro lado, en lugares donde el suelo tiene características uniformes, es aceptable reducir el número de sondeos. b. Obtención de muestras sin disturbar Las muestras representativas de las diferentes capas de suelo y de los distintos materiales de construcción descubiertos, deben ensayarse en laboratorio para determinar sus propiedades físicas. Las propiedades in situ como la densidad, resistencia a corte, características de consolidación y otras, requieren la obtención de muestras “no disturbadas”, de acuerdo al procedimiento establecido por la norma ASTM D 1587. En vista de que la validez del resultado de un ensayo depende de la calidad de la muestra, es importante que cada muestra sea representativa de un tipo particular de suelo y no una mezcla indiscriminada de varios materiales.

10.3. ENSAYOS DE SUELOS Para determinar las propiedades físicas del suelo y estimar su comportamiento bajo distintas condiciones de carga y clima, es necesario realizar ensayos de suelos, de acuerdo a los procedimientos estándar establecidos en las publicaciones de la ASTM American Society for Testing and Materials. Los ensayos de suelos requeridos para el diseño de pavimentos de aeropuertos, son los siguientes: (1) Preparación en seco de muestras de suelo para análisis granulométrico y determinación de sus constantes (ASTM D-421), para materiales granulares limpios y cohesivos, o preparación de muestras húmedas de suelo para análisis granulométrico y determinación de las constantes del suelo (ASTM D 2217), para todos los materiales cohesivos. (2) Análisis granulométrico (ASTM C 422), este ensayo realiza una distribución cuantitativa de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. (3) Limite Líquido, Límite Plástico e índice de Plasticidad (ASTM D 4318): Los limites liquido y plástico definen el contenido mínimo de humedad con el cual el suelo cambia de de estado plástico a estado liquido y de estado semisólido a estado plástico, respectivamente. El Índice de Plasticidad que es la diferencia numérica entre el límite GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

75

plástico y el límite líquido, representa el rango de humedad en el cual el suelo se encuentra en estado plástico antes de cambiar a estado líquido. Los límites plástico y líquido, el índice de plasticidad y el análisis granulométrico son parámetros que se utilizan en la clasificación de suelos por el Sistema Unificado (ASTM D 2487). Los límites se emplean, también, para estimar las propiedades ingenieriles del suelo, como los potenciales de contracción, de expansión, de consolidación, permeabilidad y resistencia. 10.3.1. Ensayo de Compactación (Relación Humedad-Densidad ASTM D 698, D 1557): Con el fin de obtener parámetros de comparación para el control de compactación en la construcción de terraplenes, debe realizarse el ensayo de compactación para determinar la relación humedad-densidad del suelo, eligiendo el método que corresponde, de acuerdo a la carga del avión de diseño: a. Carga pesada: Método ASTM D 1557, pavimentos diseñados para aeronaves con un peso igual o mayor a 13000 Kg (30000 lb). b. Carga Liviana: Método ASTM D 698, pavimentos diseñados para aeronaves con un peso menor a 13000 Kg (30000 lb). 10.3.2. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (ASTM D 2487) El método estándar de clasificación de suelos, comúnmente llamado Sistema Unificado, tiene el propósito principal de clasificar los suelos, con el fin de predecir su probable comportamiento durante la vida de servicio del pavimento. El Sistema Unificado, inicialmente clasifica a los suelos según el tamaño de grano, después se generan subgrupos de acuerdo a las constantes de plasticidad. En la división Inicial, como se muestra en la Tabla 10.2, se forman 3 grupos: los de grano grueso, de grano fino y suelos con alto contenido orgánico. La diferencia entre suelos de grano grueso y fino está determinada por la cantidad de material retenido en el Tamiz No 200. Los suelos de grano grueso, a su vez se dividen en gravas y arenas en función a la cantidad de material retenido en el Tamiz No. 4; por lo tanto, las gravas y arenas se clasifican de acuerdo a la presencia de material fino. A su vez, los suelos de grano fino se subdividen en dos grupos en función al valor del límite líquido. En un grupo separado se encuentran los suelos con alto contenido orgánico, que no tienen ninguna aplicación en la construcción de pavimentos. La clasificación final de suelos requiere de criterios adicionales, además de los presentados en la Tabla 10.2. Estos criterios se resumen en la Figura 10.2, los cuales se aplican a suelos de grano grueso y grano fino.

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

76

Tabla 10.2 Clasificación de suelos por el Método Estándar TAMAÑO DE LAS PARTICULAS DEL SUELO Grava 50 % o más de Grava limpia la fracción gruesa retenida en el tamiz Grava con finos Suelos de grano grueso, Nº 4 más del 50 % retenido en Arena menos del 50 el tamiz 200 Arena limpia % de la fracción gruesa retenida en el Arena con finos tamiz Nº 4 Limos y arcillas con Límite Líquido igual Suelos de grano fino, 50 % o o menor a 50 % menos de retenido en el tamiz 200 Limos y arcillas con Límite Líquido mayor a 50 % Suelos muy orgánicos

SÍMBOLOS GW GP GM GC SW SP SM SC ML CL OL MH CH OH PT

1. GW Gravas homogéneas y mezclas grava-arena, con poco o ningún fino. 2. GP Grava no homogénea y mezclas grava-arena, con poco o ningún fino 3. GM Grava limosa, mezclas grava-arena-limo. 4. GC Grava arcillosa, mezclas grava-arena-arcilla. 5. SW Arena homogénea y arenas con grava, poco o ningún fino. 6. SP

Arena no homogénea y arena con grava o ningún fino.

7. SM Arena Iimosa, mezclas arena-limo. 8. SC Arena arcillosa, mezclas arena-arcilla. 9. ML Limo inorgánico, arena muy f.ina, polvo de roca; arena fína limosa o arcillosa. 10. CL Arcilla inorgánica de plasticidad baja o mediana, arcilla con grava, arcilla limosa. 11. OL Limo orgánico y arcilla limosa orgánica de baja plasticidad. 12. MH Limo inorgánico, arena fina micácea o diatomeas o Iimo, limo plástico. 13. CH Arcilla inorgánica de alta plasticidad, arcilla grasa. 14. DH Arcilla orgánica de plasticidad media a alta. 15. PT Turba, barro y otros suelos muy orgánicos.

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

77

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

78

Tabla 10.3 Comportamiento del Suelo como Fundación de Pavimentos

Fuente: Manual de Proyecto de Aeródromos Parte 3 OACI

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

79

10.3.3. ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL TERRENO La clasificación de suelos proporciona un indicio del comportamiento probable del terreno como fundación para el pavimento. E1 comportamiento puede ser diferente del previsto debido a varias razones, tales como el grado de compactación, porcentaje de humedad, altura del terreno de recubrimiento, etc. Con el fin de predecir correctamente el comportamiento del terreno de fundación, es necesario determinar su resistencia, utilizando uno de los ensayos siguientes: . La resistencia de los materiales previstos para utilizar en las estructuras de pavimentos flexibles se mide según el Índice de penetración California (CBR). En los suelos de fundación de pavimentos rígidos se determina el módulo de reacción del terreno "K”, mediante el método de placa de carga. Este valor puede considerarse como la presión necesaria para producir una deformación unitaria de una placa de carga en el cimiento del pavimento.

10.3.3.1. California Bearing Ratio (CBR) para Suelos Compactados en Laboratorio (ASTM D1883): Este ensayo se emplea para determinar la resistencia del suelo en muestras preparadas en laboratorio, para su aplicación en el diseño de pavimentos flexibles. 10.3.3.2. Ensayo de CBR, In Situ (Mil-Std 621, Metodo 101): Los ensayos de CBR in situ proporcionan valores más representativos de la resistencia del suelo, ya que se realizan sobre un suelo natural sin alteración, con la condición de que el contenido de humedad y su densidad en sitio sean representativas de las condiciones que se presentarán cuando el suelo se encuentre bajo la estructura del pavimento. 10.3.3.3. Modulo de Reacción del suelo (AASHTO T 222): Para la determinación del modulo de reacción del suelo K se utiliza el ensayo de placa de carga, cuyo resultado puede considerarse como la presión aplicada a una placa circular, para producir una deformación unitaria en el cimiento del pavimento. Este valor se utiliza para el diseño de pavimentos rígidos, en este caso el diámetro de la placa de carga debe ser de 76 centímetros (30 pulgadas).

10.4. GEOMETRIA DE LOS AERODROMOS El impacto de las cargas y los esfuerzos que se producen en el pavimento, son de diferente magnitud, dependiendo de la velocidad y la dirección de movimiento de la aeronave y de la ubicación del área considerada, los anchos de pista y calles de rodaje, además de contemplar el ancho neto de rodaje definido por la distancia de separación entre las ruedas del tren de aterrizaje principal del avión, consideran anchos adicionales de seguridad, por ejemplo para una clave de referencia 4E el avión de mayor envergadura tiene un tren de aterrizaje de 12,50 metros de ancho, sin embargo el ancho exigido de pista es de 45 metros. Por otra parte, se debe considerar que GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

80

todos los movimientos de los aviones se realizan siguiendo el eje de la infraestructura, por lo cual van a existir espacios donde los aviones transitaran muy esporádicamente. Se ha encontrado que los deterioros severos de una pista ocurren en aquellos sitios donde las aeronaves transitan a bajas velocidades o donde se estacionan, en contraste con las carreteras, el mayor número de repeticiones de carga se produce en el centro de las áreas pavimentadas, por otra parte, los efectos de la canalización del tránsito son más evidentes en las calles de rodaje que en el tramo central de la pista. Por lo expuesto anteriormente, es necesario hacer una diferenciación de áreas críticas y no críticas, con el fin de diseñar secciones estructurales de diferente espesor. En la Fig. 10.1 se muestran las áreas típicas de un aeródromo, donde se establecen los criterios de reducción de espesor, de acuerdo a las condiciones de rodaje de las aeronaves.

10.5. CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA AERONAVE En el desempeño del pavimento existe una interacción permanente con el avión, a través de los esfuerzos y deformaciones que genera su movimiento, por lo cual, el espesor de pavimento debe ser el suficiente para soportar el peso y un número de pasadas de una determinada aeronave considerada crítica, en las condiciones de suelo y clima prevalecientes en el sitio. Las características del avión que se consideran en el diseño son las siguientes: 10.5.1. CARGA La distribución de la carga del avión entre sus trenes de aterrizaje, se realiza con el criterio de que el 95 % de la carga es soportado por el tren de aterrizaje principal y el 5 % por el tren delantero, este criterio favorece la seguridad del diseño, compensando las incertidumbres que tienen las predicciones de tránsito por los cambios que pueden presentarse en el uso operacional del aeropuerto y teniendo en cuenta que el tráfico previsto es a lo sumo aproximado. Además, se debe considerar que el método no toma en cuenta el tráfico de llegada, con lo cual se anula una parte de esta seguridad. Para el cálculo se utiliza el peso bruto de la aeronave, representado por el peso máximo de despegue.

10.5.2. TIPO Y GEOMETRIA DEL TREN DE ATERRIZAJE El tipo de tren de aterrizaje y su configuración determinan de qué modo se distribuye el peso de la aeronave en el pavimento y establecen la respuesta del pavimento a las cargas producidas por la aeronave. Cada fabricante de aeronaves define el número, tipo y separación de llantas en cada pata. En la actualidad existen aeronaves con dos, tres, cuatro o más patas en el tren de aterrizaje principal. Los arreglos de la llantas pueden ser: de rueda simple, ruedas gemelas o en boggie (tandem). GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

81

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

82

La presión de contacto es una variable que define el esfuerzo normal máximo inducido por las llantas en la superficie del pavimento, se considera idéntica a la presión de inflado de los neumáticos. La presión de los neumáticos varía entre 75 y 200 lb/pul2 (0.52 a :1.38 MPa), en función de la configuración del tren de aterrizaje y del peso bruto. La presión de los neumáticos ejerce menos influencia sobre las tensiones de los pavimentos a medida que aumenta el peso bruto, y el máximo supuesto de 200 lb/pul2 puede excederse en condiciones de seguridad, siempre que no se excedan los demás parámetros. Las disposiciones de los trenes de aterrizaje principales y sus respectivas geometrías se muestran en la figura siguiente:

s

distancia entre centros de figura de las huellas de las ruedas neumáticas gemelas

sT distancia entre ruedas bogie sD Distancia diagonal entre centros de figura de huellas de ruedas bogie 9.5. VOLUMEN DE TRÁFICO Además de conocer las características de las aeronaves que operarán en el aeropuerto en estudio, es necesario determinar la repetición de las cargas durante la vida útil del pavimento, mediante el cálculo del número de salidas anuales para cada tipo de aeronave, utilizando las proyecciones del tráfico establecido en el plan maestro del aeropuerto. Estos datos permiten calcular el número de “salidas anuales equivalentes”, en relación a una aeronave de referencia considerada la más crítica de la flota de aviones que utilizará el aeropuerto. 9.5.1. DEFINICION DE LA AERONAVE DE CÁLCULO El pronóstico de salidas anuales está conformado por una lista de varias aeronaves, de diferentes pesos, trenes de aterrizaje y números de operación, de entre ellas se debe elegir la aeronave de cálculo. Para este fin, utilizando las curvas de diseño de la F.A.A., las características propias de cada avión y el CBR del terreno de fundación, se determina de manera individual, su requerimiento de espesor de pavimento, el avión crítico será aquel que requiera mayor espesor de pavimento. GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

83

El avión de cálculo no es necesariamente la más pesada del pronóstico, sino que depende, además, del tipo de tren de aterrizaje y de su número de operaciones. 9.5.2. HOMOGENEIZACIÓN DE LOS TRENES DE ATERRIZAJE Debido a que el pronóstico del volumen de tráfico es una mezcla de aeronaves, con diferentes tipos de trenes de aterrizaje y diversos pesos por llanta, para tener en cuenta los efectos de todo el tráfico se deben relacionar los diferentes tipos de trenes de aterrizaje al tipo de tren de la aeronave de cálculo. Para este fin se debe homogeneizar los trenes de aterrizaje, aplicando al número de salidas anuales de cada tipo de aeronave, los siguientes factores:

FACTORES DE CONVERSIÓN PARA HOMOGENEIZAR LOS DIVERSOS TIPOS DE TRENES DE ATERRIZAJE Para convertir de:

A:

Fact.de Conversión

Rueda simple

Ruedas gemelas

0.8

Rueda simple

Boggie

0.5

Ruedas gemelas

Boggie

0.6

Boggie doble

Boggie

1.0

Boggie

Ruedas simples

2.0

Boggie

Ruedas gemelas

1.7

Ruedas gemelas

Rueda simple

1.3

Boggie doble

Ruedas gemelas

1.7

9.5.3. SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES Una vez que se han homogeneizado las salidas anuales de cada aeronave, se calculan las salidas anuales equivalentes relacionadas a la aeronave de cálculo, utilizando la siguiente fórmula:

√ Donde:

R1 = salidas anuales equivalentes de la aeronave de cálculo. R2 = salidas anuales homogeneizadas de la aeronave en cuestión. W1 = carga sobre la rueda de la aeronave de cálculo. W2 = carga sobre la rueda de la aeronave en cuestión.

EJEMPLO Calcular las salidas anuales equivalentes, de acuerdo a la siguiente información: GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

84

SOLUCIÓN a) Determinar la aeronave de cálculo: utilizando la composición del tráfico se determina el espesor del pavimento para cada aeronave, utilizando la curva de cálculo correspondiente. El dato inicial del índice de resistencia de la subrasante CBR debe ser igual para todas las aeronaves. El peso del avión y el número de salidas deben corresponder a cada aeronave del pronóstico. En este caso particular, el avión Boeing 727-200 exige el espesor máximo de pavimento, por lo tanto es la aeronave de cálculo. b) Determinar el tráfico previsto por aeronave con su tren de aterrizaje convertido al de la aeronave de cálculo: En el ejemplo la aeronave de cálculo está equipada con un tren da aterrizaje de ruedas gemelas, por este motivo todo el tráfico debe homogeneizarse a esta configuración de ruedas gemelas. c) Finalmente se convierten las salidas de cada avión a salidas anuales equivalentes de la aeronave de cálculo. d) En este ejemplo, el pavimento se calculará para 16000 salidas anuales de una aeronave con ruedas gemelas, con un peso de 190.500 lb. Sin embargo el cálculo deberá considerar, además, la aeronave más pesada del tráfico, para determinar la profundidad de compactación, el espesor de la carpeta asfáltica, las estructuras de drenaje, etc.

9.5.4. AERONAVES DE FUSELAJE ANCHO El procedimiento tratado anteriormente representa una norma relativa que compara diferentes aeronaves con una aeronave común de cálculo. Como las aeronaves de fuselaje ancho poseen trenes de aterrizaje de última tecnología, radicalmente diferente de las otras aeronaves, requieren una atención especial para mantener los efectos relativos al calcular las salidas anuales equivalentes. Por este motivo, se considera cada fuselaje ancho como una aeronave con boggie de cuatro ruedas, con un peso de 300.000 lb (136.100 kg). Esta consideración deberá efectuarse en todos los casos, aun cuando la aeronave de cálculo sea de fuselaje ancho.

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

85

Cálculo de Salidas Anuales Equivalentes Avión Critico Boeing 727-200

(CBR = 5 %)

Aeronave

Tipo de tren

Salidas anuales previstas

Peso Màx. despegue (Lb)

Espesor pavimento (pul)

Salidas con Tren gemelo

Carga por rueda (lb)

B- 727-100

Gemelas

1600

160000

-

1600

B- 727-200

Gemelas

15000

200000

45

B- 707-320B

Bogie

3000

300000

DC-9-30

Gemelas

6000

CV- 880

Bogie

B- 737-200

Carga por rueda del avión critico (lb)

Salidas anuales equivalentes

38000

45244

864

15000

45244

45244

15000

42

5100

356251

45244

1950

108000

-

6000

25650

45244

699

1200

185000

-

2040

21909

45244

201

Gemelas

3000

116000

-

3000

27431

45244

510

B- 747-100

Bogie doble

85

700000

-

145

35625

45244

83

L-1011-100

Bogie

1200

400000

41

2040

35625

45244

865

TOTAL SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES

GUIA PARA EL ANALIISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2010

20172

86

9.6. CALCULO DEL ESPESOR DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

El método tradicional de la FAA, mediante la utilización de ábacos está basado en el Índice de Soporte de California CBR, de acuerdo a la distribución de cargas propuesta por Boussinesq, que considera los “esfuerzos y desplazamientos en un semiespacio elástico, isotrópico y homogéneo bajo carga aplicada en la superficie”. La determinación de los parámetros que se requieren para el cálculo del espesor es un problema complejo, debido a que los pavimentos se encuentran sometidos a una amplia variedad de cargas y de efectos climáticos, por lo cual el proceso de cálculo comprende un gran número de variables interrelacionadas difíciles de cuantificar. Las curvas de diseño provistos por la F.A.A. han sido elaboradas mediante la correlación de los datos obtenidos en el estudio teórico de la distribución de las cargas en el pavimento y el terreno, complementado por el análisis de los datos experimentales relativos al pavimento y del comportamiento de los pavimentos en condiciones de servicio real. El análisis ha sido efectuado para un periodo fijo de vida útil de 20 años, tiempo en el cual se considera que el pavimento se mantendrá en buenas condiciones de servicio, sin necesidad de grandes obras de mantenimiento. Lo cual dependerá de la rigurosidad del control de calidad durante el proceso de construcción y de la ocurrencia de cambios de magnitud en el tráfico previsto, en cuyo caso se deberá anticipar un refuerzo. Los pavimentos flexibles están formados de una capa de rodadura asfáltica colocada sobre una capa de base o firme de material pétreo triturado, debajo se conforma la capa de cimentación o subbase de material granular clasificado de cualidades drenantes. Si la resistencia del terreno de fundación es muy baja (CBR menor a 5 %), es necesario incorporar una capa de refuerzo o subrasante mejorada para disminuir el costo de su construcción. Como condición, el material utilizado en esta capa debe tener un CBR mayor al del terreno de fundación. Toda la estructura del pavimento está soportada por la subrasante (terreno de fundación), cuya capacidad de soporte determina el espesor total del pavimento.

a. CARPETA DE MEZCLA ASFALTICA CALIENTE Las carpetas de mezclas asfálticas en caliente deben prevenir la penetración de agua superficial a la capa base, proveyendo una suave y bien compactada superficie de rodaje, cuya textura deberá ser antideslizante, capaz de resistir los esfuerzos cortantes producidos por las ruedas de los aviones. El concreto asfáltico está compuesto de agregados pétreos y un ligante bituminoso, en la cantidad necesaria para producir una mezcla con una adecuada estabilidad y alta durabilidad. Estas exigencias pueden ser cumplidas mediante la preparación de las mezclas en planta, con un control de calidad estricto durante todo el proceso.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

87

b. CAPA BASE La capa base es el componente estructural principal del pavimento flexible. Tiene la función de recibir la carga transmitida por las ruedas de la aeronave a la carpeta y distribuir la misma al terreno de fundación, a través de la subbase. La base deberá ser conformada con material pétreo triturado de buena la calidad y espesor suficiente para soportar los esfuerzos producidos en su estructura, resistir las presiones verticales generadas por las ruedas de los aviones, prevenir fallas en la capa de cimentación y resistir los cambios de volumen causados por la fluctuación en el contenido de humedad. El espesor de base calculado por el Método de la F.A.A. tiene validez para un material con un Índice de Soporte igual o mayor al 80 % (CBR ≥ 80 %). La calidad de la base depende de su composición granulométrica, de sus propiedades físicas y del grado de compactación.

c. SUBBASE La subbase es una capa granular permeable que debe ser incluida en todos los pavimentos flexibles, excepto en aquellos que tengan un suelo de fundación con un CBR ≥ 20. La función de la subbase es ofrecer una superficie homogénea y resistente a la capa base, sirviendo de transición a las cargas que van de la carpeta hacia la subrasante, de tal manera que la magnitud de las mismas a este nivel sea compatible con la capacidad de soporte de la subrasante. La especificación para los materiales de la subbase no es tan exigente como para la base, en el diseño se consideran materiales con un CBR de valor variable, pero mayor a 20 %.

d. SUELO DE FUNDACION Los suelos de fundación están sujetos a los esfuerzos transmitidos por la subbase, los cuales son atenuados por el espesor del pavimento. Condiciones inusuales como variación del contenido de agua y de las densidades pueden cambiar el equilibrio de esfuerzos. Los suelos de fundación deben tener la capacidad necesaria para resistir esfuerzos cortantes y deformaciones por variación de densidades y contenidos de humedad. Esta capacidad depende de las características del suelo, las cuales son determinada en el estudio geotécnico.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

88

TABLA 9-1 COMPACTACION REQUERIDA PARA LOS SUELOS DE FUNDACION

SUELOS NO COHESIVOS

SUELOS COHESIVOS

ESPESOR DE COMPACTACION (Pul)

ESPESOR DE COMPACTACION (Pul)

100 %

95 %

90 %

85 %

95 %

90 %

85 %

80 %

30000

8

8 – 18

18 -32

32 – 44

6

6–9

9 – 12

12 – 17

50000

10

10 – 24

24 – 36

30 – 48

6

6–9

9 – 16

16 – 20

75000

12

12 – 30

30 – 40

40 – 52

6

6 – 12

12 – 19 19 – 25

50000

12

12 – 28

28 – 38

38 – 50

6

6 – 10

10 – 17 17 – 22

100000

17

17 – 30

30 – 42

42 – 55

6

6 – 12

12 – 19 19 – 25

Incluido el C- 150000 130

19

19 – 32

32 – 46

46 – 60

7

7 – 14

14 – 21 21 – 28

200000

21

21 – 37

37 – 53

53 – 69

9

8 – 16

16 – 24 24 – 32

100000

14

14 – 26

26 – 38

38 – 49

6

6 – 10

10 – 17 17 – 22

200000

17

17 – 30

30 – 43

43 – 56

6

6 – 12

12 – 18 18 – 26

300000

20

20 – 34

34 – 48

48 – 63

7

7 – 14

14 – 22 22 – 29

400000

23

23 – 41

41 – 59

59 – 76

9

9 – 18

18 – 27 27 – 36

400000

21

21 – 36

36 – 55

55 – 70

8

8 – 15

15 – 20 20 – 28

600000

23

23 – 41

41 – 59

59 – 76

9

9 – 18

18 -27

27 – 36

800000

23

23 – 41

41 – 59

59 – 76

9

9 – 18

18 -27

27 – 36

TIPO DE AVION

Rueda simple

Rueda Gemela

PESO BRUTO (Lbs)

Bogie B-757 B-767 A-300

DC-10 L-1011 B-747

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

89

e. HINCHAMIENTO O EXPANSION DEL SUELO Los hinchamientos de suelos se producen especialmente en suelos arcillosos, los cuales presentan cambios significativos de volumen ocasionados por las variaciones de humedad. Los pavimentos construidos sobre este tipo de suelos están sujetos a movimientos diferenciales, que causan rugosidades y agrietamientos en la superficie. El diseño de pavimentos en suelos con posibilidad de hinchamiento, debe prever acciones que eviten o reduzcan los efectos de los cambios de volumen en el suelo. Los suelos arcillosos contienen una significativa cantidad de partículas de mineral arcilloso que son propensas al hinchamiento. Las arcillas que causan mayor hinchamiento son la montmorillonita y caolinita. Estos suelos tienen límites líquidos cercanos a 40 % e índices de plasticidad iguales o mayores a 25. El tratamiento de suelos expansivos consiste en remover y remplazar estos materiales con otros de mejor calidad, o estabilizar y modificar sus esfuerzos mediante la compactación, además de de proveer un drenaje adecuado, minimizando el flujo de agua entre los materiales estabilizados y no estabilizados.

El método de diseño de la F.A.A. utilizando nomogramas es un procedimiento que se aplica con relativa sencillez, partiendo de una determinación confiable de los parámetros que requiere el método, como ser: 

Valor relativo de soporte CBR del terreno de fundación



Valor relativo de soporte CBR de la capa subbase



Pronostico del tráfico de aeronaves (salidas anuales equivalentes)



Información de la aeronave de diseño: Peso bruto Tipo del tren de aterrizaje principal Salidas anuales equivalentes.

Con las curvas de cálculo que se presentan en el Anexo B (figuras 3.2 a 3.11 del Manual de Diseño de la F.A.A.) se obtienen el espesor total del pavimento y el espesor mínimo de carpeta asfáltica. El espesor de capa base obtenido debe ser mayor a los valores mostrados en la tabla 9.2.. En caso contrario, se asume el espesor recomendado por la tabla y la diferencia se resta del espesor de la subbase.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

90

TABLA 9-2 ESPESORES MINIMOS DE CAPA BASE TIPO AERONAVE

DE

RANGOS DE LAS CARGAS DE DISEÑO (Lbs)

ESPESOR MINIMO DE LA CAPA BASE Pulgadas

Milímetros

30000 – 50000

4

100

50000 – 75000

6

150

50000 – 100000

6

150

100000 – 200000

8

200

100000 – 250000

6

150

250000 – 400000

8

200

B-757, B-767

200000 – 400000

6

150

DC-10, L-1011

400000 – 600000

8

200

400000 – 600000

6

150

600000 – 850000

8

200

75000 – 125000

4

100

125000 – 175000

6

150

Rueda Simple

Ruedas Gemelas

Tren Bogie

B- 747

C-130

9.6.1. AREAS CRITICAS Y NO CRÍTICAS Los valores obtenidos de las curvas de diseño de la F.A.A. son los espesores totales “T” necesarios para las áreas críticas del pavimento. Se puede aplicar el valor reducido de 0.9T para la base y subbase de las áreas No criticas, el espesor de la carpeta asfáltica para ambos casos está registrado en las curvas de diseño. En secciones de espesor variable, la reducción es aplicada solo a la capa base. El espesor de 0.7T debe ser considerado como el mínimo permitido. El espesor de la subbase debe ser incrementado o modificado para proveer una superficie positiva de drenaje a la superficie de cimentación.

9.6.2. AEROPUERTOS DE ALTO TRÁFICO, SALIDAS ANUALES MAYORES A 25000 Para salidas anuales superiores a 25000, el espesor de la carpeta asfáltica debe incrementarse en una pulgada (1”) y los espesores de las capas base y subbase, correspondientes a 25000 salidas, deben incrementarse multiplicando por los factores siguientes:

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

91

ESPESORES DE PAVIMENTOS PARA ALTOS NIVELES DE TRÁFICO Nivel de salidas anuales 25001 - 50000

Factor de Incremento 104

50001 - 100000

108

100001 - 150000

110

>150000

112

EJEMPLO DE DISEÑO Diseñar un pavimento flexible para una aeronave crítica de tren de aterrizaje de ruedas gemelas, con un peso bruto de 75000 libras y 6000 salidas anuales equivalentes. Los valores de cálculo de CBR para la capa de cimentación (subbase) y el terreno de fundación son de 20 % y 6 % respectivamente. Espesor total del pavimento (CBR = 6%) =

23 pul (figura 4-3)

Espesor de capa base + carpeta (CBR = 20 %) =

9,5 pul (figura 4-3)

Espesor subbase (capa de cimentación) = 23-9.5 = 13.5 pul Espesor de la carpeta asfáltica =

4 pul para áreas críticas (figura 3-3) 3 pul para áreas no críticas (figura 3-3)

Espesor de la capa base = 9,5 – 4

5,5 pul

Espesor mínimo capa base (Tabla 4-2) =

6 pul (Valor adoptado por ser > 5,5”)

Espesor corregido de Subbase = 13,5 - (6-5,5) = 13 pul.

ESPESORES REQUERIDOS CAPA

AREAS CRITICAS

AREAS NO CRITICAS

Pul

mm

Pul

Mm

Carpeta asfáltica

4

100

3

75

Capa base

6

150

5

125

Subbase

13

330

12

30

Drenaje transversal

0

0

3

75

9.6.3. FACTORES DE EQUIVALENCIA DE CAPAS ESTABILIZADAS En aeropuertos de tráfico intenso, con operaciones de aviones con pesos mayores a 100.000 Lb (45.350 Kg), es conveniente utilizar capas base y subbases estabilizadas, por las ventajas estructurales que ofrecen, y también por los menores requerimientos de mantenimiento que tienen las capas estabilizadas. Estas ventajas se expresan en factores de equivalencia que indican las GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

92

relaciones del espesor de sustitución aplicables a las diferentes capas estabilizadas. El espesor del material estabilizado puede calcularse dividiendo el requisito de espesor de la capa granular entre el factor de equivalencia. Los factores de equivalencias están dados en rangos de valores, debido a que son sensibles a numerosas variables, tales como el espesor de la capa, el tipo y la cantidad de agente estabilizador, el emplazamiento de la capa estabilizada en la estructura del pavimento, etc. Cuando se disponen de materiales de calidad probada en experiencias anteriores, se pueden utilizar capas sin estabilizar, como ser capas base de materiales pétreos triturados bien gradados con CBRs iguales o mayores a 100 %; o subbases granulares de materiales homogéneos clasificados con CBRs mayores a 35 %. Al material normalizado de grava que se emplea como subbase (cimentación) se le considera un factor de grava equivalente de 1, puede clasificarse como una grava poco limosa bien graduada (GW-GM), con un CBR mínimo de 20 %. Cuando el material normalizado corresponde a la capa base (firme), el factor de grava equivalente de 1 corresponde a una grava triturada bien graduada (GW), con un CBR mínimo de 80 %. TABLE 9-3 FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA SUBBASE GRANULAR DE ALTA CALIDAD Material

Factor de Equivalencia

Base de agregados clasificados

1.0 - 1.5

Base de agregados triturados

1.2 - 1.8

Base de rocas calcáreas

1.0 - 1.5

TABLE 9-4 FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA SUBBASES ESTABILIZADAS Material

Factor de Equivalencia

Base de suelo cemento

1.0 - 1.5

Base tratada con cemento

1.6 – 2.3

Subbase de econoconcreto

1.6 – 2.3

Mezclas bituminosas en planta

1.7 – 2.3

9.6.4. ESTABILIZACIÓN DE LA BASE: Estabilizar una capa base ofrece beneficios estructurales a los pavimentos flexibles al igual que la estabilización de subbases. Estos beneficios son expresados en los factores de equivalencia que se muestran en la Tabla 9.5. La capa de comparación para estos factores es la Base de Agregado Triturado, con un CBR igual a 80 % (Especificaciones técnicas F.A.A.- Item P-209). GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

93

TABLE 9-5 FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA BASES ESTABILIZADAS Material

Factor de Equivalencia

Base tratada con cemento

1.2 – 1.6

Subbase de econoconcreto

1.2 – 1.6

Mezclas bituminosas en planta

1.2– 1.6

9.6.5. ESPESOR TOTAL MÍNIMO DE PAVIMENTO El espesor total mínimo de pavimento calculado con capas estabilizadas, aplicando las equivalencias de las Tablas 4-3, 4-4 y 4-5, no debe ser menor que el espesor del pavimento requerido para una subrasante granular con un CBR = 20 % (Espesor de capa base + carpeta). Ejemplo Diseñar un pavimento flexible para una aeronave crítica 300000 libras de peso, con tren de aterrizaje principal tipo boggie. Las salidas anuales equivalentes calculadas suman 15000. El terreno de fundación tiene un CBR = 7 %. Espesor total del pavimento (CBR = 7 %) =

37,5 pul.

(figura 3-4)

Espesor de base (sin estabilizar)+ carpeta (CBR=20 %) = 17.0 pul.

(figura 3-4)

Carpeta asfáltica (áreas criticas)

=

4.0 pul.

De acuerdo a lo anterior, los espesores sin estabilizar serán: Carpeta asfáltica =

4

pul

Capa base =

13

pul

Subbase =

20.5 pul

Diseño de espesores con materiales estabilizados Base estabilizada con cemento → Factor = 1.4 Subbase estabilizada con mezclas asfálticas en planta → Factor = 2.0 Espesor de base estabilizada 13/ 1.4 =

9.0 pul

Espesor de subbase estabilizada 20.5/ 2 = 10,0 pul Comprobar espesor mínimo (1) Espesor total del pavimento con capas estabilizadas = 4 + 9 + 10 = 23” (2) Espesor del pavimento (para CBR=20 %) = 17” Espesor con capas estabilizadas > Espesor pavimento con CBR = 20 O.K. Si (1) < (2) se incrementa el espesor de la subbase para que el espesor total del pavimento con capas estabilizadas sea igual a (2). GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

94

9.7.

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

El método tradicional de la FAA para el cálculo de espesores del pavimento rígido, está basado en las Cartas de Influencia propuestos por Pickett y Ray, en combinación con el criterio de la Portland Cement Association, las cuales están basadas en el análisis de Westergaard, quien supone a las losas del pavimento como placas delgadas apoyadas sobre una subrasante, elástica sólo en la dirección vertical, por lo cual la reacción es proporcional a la deformación, siendo el factor de proporcionalidad el “Módulo de reacción de la subrasante”. Además, se supone al concreto como un sólido homogéneo, isotrópico y elástico y a la carga por rueda aplicada sobre una superficie elíptica. Aun cuando estas suposiciones no se satisfacen rigurosamente, en la práctica han producido resultados satisfactorios y sirven de base al desarrollo de fórmulas que permiten calcular los esfuerzos y deformaciones en el pavimento. Las consideraciones relativas a la caracterización de suelos y de materiales, a la geometría del aeródromo, distribución del peso, características del tren de aterrizaje, al tratamiento de las aeronaves de fuselaje ancho, a la determinación de la aeronave crítica y de las salidas anuales equivalentes, desarrolladas para los pavimentos flexibles, también tienen validez para los pavimentos de concreto de cemento Pórtland.

9.7.1. NOMOGRAMAS DE DISEÑO La F.A.A. ha elaborado curvas de diseño para pavimentos rígidos, similares a las de los pavimentos flexibles, para trenes de aterrizaje: simple, de ruedas gemelas y boggie o tandem, además nomogramas separados para aeronaves de fuselaje ancho. Estas curvas están basadas en una hipótesis de carga en bordes de junta, donde la rueda exterior del tren principal es tangente a la junta. El cálculo del espesor del pavimento, a través de las curvas de diseño, requiere cuatro parámetros de entrada: 

Resistencia del hormigón a la flexión



Modulo de reacción del terreno de fundación



Peso bruto de la aeronave de cálculo



Salidas anuales de la aeronave de cálculo

En estos nomogramas se obtienen únicamente los espesores de las losas del hormigón. Los espesores correspondientes a las demás capas de la estructura del pavimento se determinan por separado, mediante tanteos destinados a encontrar la estructura de menor costo.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

95

9.7.1.1.RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A LA FLEXIÓN El espesor requerido de pavimento varía de acuerdo a la resistencia del hormigón utilizado en el pavimento. Esta resistencia se evalúa por medio de la resistencia a la flexión, la cual debe determinarse por el método de ensayo de la ASTM C-78. Se recomienda utilizar para el cálculo la resistencia a la flexión del hormigón a los 90 días, con relativa seguridad se puede asumir que la resistencia a la flexión a los 90 días será un 10% mayor que la resistencia a los 28 días.

9.7.1.2. VALOR DE K Es una constante elástica del material que servirá de soporte a1 pavimento rígido y una indicación del valor de su resistencia. Este valor se determina mediante el ensayo con placa de carga, que mide la capacidad de resistencia del cimiento del pavimento. El valor K puede considerarse como la presión requerida para producir una deformación unitaria de una placa de carga en el cimiento del pavimento. Los ensayos con p1aca de carga deben efectuarse de acuerdo con la norma AASHTO T 222. En el cálculo de pavimentos rígidos un error en la determinación del valor K no tendrá una repercusión seria en el espesor nominal del hormigón. Los ensayos con placa de carga deben realizarse en el terreno mismo y preferentemente sobre secciones que representen las condiciones naturales del terreno, o de secciones que se hayan construido según las condiciones de compactación y humedad del proyecto. Los ensayos con placa de carga son relativamente costosos por lo cual el número de ensayos para definir el valor de K debe ser limitado, por lo general dos o tres para cada característica del pavimento. Las curvas de cálculo de la F.A.A. están basadas en un valor K determinado por un ensayo con carga de placa estática de 30 pulg. de diámetro. Las figuras 10-2 (O.A.C.I.) y 10-3 (F.A.A.) de las páginas 105 y 106 muestran el aumento del valor de K que produce la capa de cimentación o subbase, de acuerdo a su espesor, sobre un terreno de fundación con un valor de K dado. Es recomendable que el valor K de cálculo no exceda, en ningún cimiento, de 500 lb/pulg 3 (136 NM/m3).

9.7.1.3. EL PESO BRUTO DE LA AERONAVE El peso bruto de la aeronave de cálculo se refiere al peso máximo de despegue. Los pesos de diferentes aeronaves se indican en cada curva de cálculo, de acuerdo al tipo del tren de aterrizaje, excepto para las aeronaves de fuselaje ensanchado que se presentan en curvas separadas, La gama de pesos brutos registrada en los nomogramas de la F.A.A. es suficiente para abarcar los pesos de las aeronaves en actual operación.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

96

9.7.1.4. SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES Para cada composición de tráfico se obtienen las salidas anuales equivalentes siguiendo el procedimiento detallado para los pavimentos flexibles, con la diferencia de que los espesores se obtienen utilizando los nomogramas que corresponden a pavimentos rígidos.

9.7.2. USO DE LAS CURVAS DE CÁLCULO Los nomogramas de diseño se muestran en el Anexo B (figuras 3-17 a 3-26 del Manual de Pavimentos de la F.A.A.). En la ordenada izquierda de la curva de cálculo se registra la resistencia del hormigón a la flexión, luego se traza una proyección horizontal hasta interceptar la línea correspondiente al módulo de reacción de la subrasante. A partir de esta intersección se traza una proyección vertical hasta el peso bruto de la aeronave, de este punto se lleva una proyección horizontal hasta las líneas verticales del borde derecho, que muestran las salidas anuales. En la línea de salida anual que corresponde, se lee el espesor del pavimento (losas de hormigón). Si los datos de entrada no coinciden con los valores del nomograma, el espesor se determina por interpolación.

9.7.3. REQUISITOS DE LA CAPA DE CIMENTACIÓN O SUBBASE El objeto de la capa de cimentación o subbase es proporcionar un apoyo estable y uniforme a las losas de hormigón. Se requiere un espesor mínimo de 4 pulgadas (10 cm.) debajo del concreto, excepto en los suelos que se indican en la siguiente tabla:

CONDICIONES EN QUE NO SE REQUIERE CAPA DE CIMENTACIÓN Buen drenaje

Clasificación de suelo

sin heladas

GW

X

GP

X

GM

X

GC

X

SW

X

con heladas

Drenaje deficiente Sin heladas con heladas

X

X

X

X

X

Puede utilizarse una capa de cimentación con un espesor mayor a 4 pulgadas para aumentar el modulo de reacción del terreno y reducir el espesor del hormigón. El costo de la utilización de un espesor extra para la capa de cimentación debe evaluarse en función del ahorro en el espesor de hormigón.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

97

9.7.4. ÁREAS CRÍTICAS Y NO CRÍTICAS En las curvas de cálculo de la F.A.A. se obtienen los espesores de hormigón para las áreas críticas de pavimento. El espesor de 0.9 d para 1as áreas no críticas, establecidas de acuerdo a la geometría del aeródromo, se aplica al espesor de las losas de hormigón. En la secciones de espesor variable la reducción se aplica al espesor de la losa de hormigón, en toda la longitud o ancho de la losa. En estas áreas el espesor de la subbase debe ajustarse para compensar las diferencias de nivel y proporcionar drenaje superficial a toda la superficie del cimiento.

9.7.5. CAPA DE CIMENTACIÓN ESTABILIZADA Es conveniente utilizar capas de cimentación estabilizadas en aeropuertos con alto volumen de tráfico, especialmente en los pavimentos rígidos calculados para aeronaves con pesos mayores a 100 000 lb. (45. 000 kg). La ventaja estructural de un pavimento con capa de cimentación estabilizada se refleja en un mayor incremento del módulo de reacción del terreno de fundación, y en un requerimiento menor de obras de mantenimiento durante su vida de servicio. La figura 3-16 muestra el aumento probable del valor K producido por los diferentes espesores de la capa de fundación estabilizada, sobre terrenos de fundación de diferentes módulos. La figura 316 es aplicable a capas estabilizadas de hormigón y asfalto y ha sido preparada suponiendo que una capa estabilizada tiene el doble de eficacia que el árido triturado uniforme, en el incremento del módulo de reacción del terreno de fundación.

EJEMPLO DE CÁLCULO Calcular un pavimento rígido para una aeronave de tren boggie, que tiene un peso bruto de 350.000 lb (160.000 kg) y 6.000 salidas anuales equivalentes. (Esta cifra comprende 1.200 salidas anuales de aeronaves B-747 con un peso bruto da 780.000 lbs. (350.000 kg). El módulo del terreno de fundación es 100 lb/pulg (25 NM/M3) con mal drenaje y una penetración de la helada de 18 pulg. (45 cm). Es una pista primaría que requiere un 100 % de protección contra la helada. El terreno de fundación es CL. El hormigón tendrá una resistencia a le flexión de 650 lb/pul2 (4.5 MN/m2). Solución El peso bruto de la aeronave de cálculo determina la conveniencia de utilizar una capa de cimentación estabilizada. Debe ensayarse capas de cimentación estabilizadas de varios espesores para encontrar la sección más económica. En nuestro caso adoptamos una capa de cimentación estabilizada de cemento, para el primer tanteo consideramos un espesor de 6” (15 cm). Empleando la fig. 4-55 encontramos que el módulo del cimiento aumentará de 100 a 210 lb/pul3 aproximadamente. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

98

Utilizando la curva de cálculo 4-48 para tren de boggie determinamos un espesor para el pavimento de hormigón de 16.6 pulg., el cual se redondeará a 17” (43 cm). Efecto de la Helada Espesor combinado de Hormigón y subbase 23” (58 cm) Penetración de la helada = 18” < 23”

No se requiere protección contra la helada

SEGUNDO TANTEO Considerando un espesor para sub-base de 10” (25 cm) De acuerdo a la fig. 4-55 el módulo de cimiento aumentará 295 lb/pulg3 aproximadamente. El espesor del pavimento será igual a 15” (38 cm) Considerando el espesor combinado de la sub-base y el hormigón de 25” > 18” no es necesaria ninguna protección contra la helada. Luego de una consideración de costos se determinará cuál de las alternativas es más conveniente.

9.7.6. GRAN VOLUMEN DE TRÁFICO Existen aeropuertos que experimentan intensidades de tráfico superiores a las que se indican en las curvas de cálculo. En estos casos la construcción inicial adquiere mayor importancia porque el mantenimiento se hace prácticamente imposible por la intensidad del tráfico. Los pavimentos rígidos calculados para gradas intensidades de tráfico deben observar las consideraciones siguientes. a) CIMIENTOS Debe proporcionarse un cimiento estable, ya que las deficiencias que puedan surgir posteriormente, por la insuficiencia del cimiento, serán muy difíciles de corregir una vez construido el pavimento. La utilización de una subbase estabilizada contribuirá a proporcionar un cimiento uniforme y estable. b)ESPESOR DE HORMIGÓN Los pavimentos sometidos a intensidades de tráfico superiores al nivel de 25.000 salidas anuales, requerirán un espesor mayor para soportar ese volumen de tráfico. Los espesores calculados considerando un tráfico de 25.000 salidas, deben incrementarse en los porcentajes siguientes: Salidas Anuales

% de Incremento

25.001 a 50.000

104

%

50.001 a 100.000

108

%

100.001 a 150.000

110

%

Mayor a 150.000

112

%

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

99

9.7.7. JUNTAS DEL PAVIMENTO DE CONCRETO Las variaciones de temperatura y humedad ocasionan cambios de volumen y deformación de losas, generando esfuerzos de tracción y contracción. Para reducir los efectos destructores de estos esfuerzos y minimizar las fisuras de alabeo, es necesario dividir el pavimento en una serie de placas de dimensiones predeterminadas. Estas placas deben estar tan firmemente unidas como sea posible, cuando no se usa acero de refuerzo.

9.7.7.1. TIPOS DE JUNTA Las juntas de pavimento están tipificadas de acuerdo a la función que cumplen en la estructura del pavimento. Los tipos de juntas más usados son los siguientes: Juntas de expansión, Juntas de contracción (transversales y longitudinales) Juntas de construcción (transversales y longitudinales) Todas las juntas deben tener una abertura superior adecuada, para permitir su rellenado utilizando un sellante especificado por las normas. Los diferentes tipos de juntas son mostrados en la figura 10-4.

(1) Juntas de expansión: La función de una junta de expansión es la de separar intersecciones de pavimentos y aislar elementos estructurales de diferentes características, por ejemplo en los cambios de dirección o de pendiente. Hay dos tipos de juntas de expansión.

Tipo A. Se utiliza cuando se requiere transferencia de carga a través de las juntas. Esta junta tiene un relleno de ¾” (19 mm.) de material compresible y está provista de barras de acero para la transferencia de cargas.

Tipo B. Es usada cuando las condiciones excluyen el uso de elementos de transferencia de carga a través de la junta, por ejemplo, cuando el pavimento colinda con otra estructura o donde se prevé movimientos horizontales diferenciales. Estas juntas se construyen incrementando el espesor del pavimento a lo largo del borde de la placa sin barras de transferencia.

(2) Juntas de contracción: La función de las juntas de contracción es la de controlar las fisuras del pavimento producidas por la disminución del contenido de humedad o por los cambios de temperatura. Las juntas de contracción también disminuyen los esfuerzos causados por las deformaciones de la losa. En la figura 10-5 se muestran los detalles de juntas de contracción de los tipos F, G y H. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

100

(3) Juntas de construcción: Las juntas de construcción son definidas por las necesidades o la organización de la obra, se utilizan para separar los carriles de pavimentación (junta longitudinal), al final de cada jornada de trabajo, o cuando, por razones imprevistas, se suspende el vaciado de hormigón sin cubrir las dimensiones previstas (junta transversal). En la figura 10-5 se muestran los detalles para juntas de construcción de los tipos C, D y E.

9.7.7.2. ESPACIAMIENTO DE JUNTAS a) Sin subbase estabilizada: La asociación del Cemento Portland P.C.A. recomienda que el espaciamiento de juntas para pavimentos rígidos sin subbase estabilizada, medido en pies, no debe ser mayor al doble del espesor de la losa en pulgadas. La tabla 3-ll muestra los máximos espaciamientos de juntas recomendados.

b) Con subbase estabilizada: El pavimento rígido construido sobre subbase estabilizada está sujeto a mayores esfuerzos de deformación, que aquellos soportados por fundaciones sin estabilizar. En este caso, el espaciamiento de juntas debe ser una función del radio de rigidez relativa de la losa. El espaciamiento de junta debe ser elegido de manera que el radio de rigidez tenga un valor entre 4 y 6. El radio de rigidez está definido por Westergaard como la rigidez de la losa en relación a la rigidez de la fundación, el cual se define por la siguiente expresión:

[

(

)

]

Donde: E = Módulo de elasticidad del concreto (4.000.000 psi) h = Espesor de la losa en pulgadas u = Módulo de Poisson del concreto (0.15) K = Módulo de reacción de la subrasante (pci) l = Radio de rigidez relativa en pulgadas. TABLA 9-6 MÁXIMOS ESPACIAMIENTOS DE JUNTAS PARA PAVIMENTOS RÍGIDOS SIN SUBBASE ESTABILIZADA GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

101

Espesor de losa

Transversal

Longitudinal

Pulgadas

Milímetros

Pies

Metros

Pies

Metros

6

150

12.5

3.8

12.5

3.8

7-9

175-230

15

4.6

15

4.1

9-12

230-305

20

6.1

20

6.1

>12

>305

25

7.6

25

7.6

Debido a que el comportamiento del hormigón está influenciado por las condiciones climáticas de cada zona, es conveniente que el espaciamiento de juntas se determine en base a experiencias anteriores de pavimentos similares. En nuestro medio, el espaciamiento ha de ser menor al máximo permitido, generalmente en el rango de 3,50 a 5 metros.

9.7.7.3. CONSIDERACIONES ESPECIALES EN JUNTAS Cuando se diseña un sistema de uniones para pavimentos de concreto de cemento Portland, es necesario efectuar las consideraciones que se detallan a continuación:

a) UNIONES REFORZADAS Este tipo de uniones no deben ser usadas para losas con un espesor menor a 9” (230 mm).

b) SISTEMA DE UNIONES PARA AERONAVES DE CABINA ENSANCHADA Cuando se aplican las cargas de una aeronave de cabina ensanchada las deficiencias pueden presentarse en juntas de construcción longitudinales, soportadas por una fundación de baja resistencia. En estos casos se deben considerar las recomendaciones siguientes: (1) En fundaciones de baja resistencia, con K< 200 pci (54 MN/m3), se recomienda una junta de construcción de clavija tipo D y juntas de expansión de espesor variable tipo B. (2) Fundaciones de resistencia media, con módulos de 200 pci (54 MN/m3) a 400 pci (109 MN/m3), se deben usar las juntas de construcción tipo E y en áreas de tráfico bajo las juntas tipo C. El máximo ancho de pavimento depende de diferentes factores como la restricción a la fricción de la subrasante, el espesor del pavimento y las condiciones climáticas. (3) Fundación de alta resistencia, con módulos iguales o mayores a 400 pci (109 MN/M3), se recomiendan las juntas convencionales reforzadas tipo C.

c) EXPANSIÓN FUTURA

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

102

Cuando se prevén ampliaciones futuras, se recomienda usar una junta engrosada de borde al final de la estructura.

9.7.7.4. ACERO DE UNIONES. a) BARRAS DE UNIÓN Las barras de unión son usadas en juntas longitudinales de construcción reforzadas, para mantener las caras de las losas en contacto, manteniendo una abertura uniforme a lo largo de la junta. La transferencia de carga es provista por la junta reforzada o por el agregado localizado en la fisura debajo de la junta. Las barras de unión pueden ser de acero deformado, conforme a lo especificado por el ítem P-501 de la F.A.A. Las barras más utilizadas son de 5/8” (16 mm.) de diámetro y 30” (76 cm) de longitud, con un espaciamiento de 30” (76 cm).

b) CLAVIJAS (PASAJUNTAS) Las clavijas son usadas en las juntas para permitir la transferencia de carga a través de ellas y para prevenir el desplazamiento del borde de la losa adyacente. Las clavijas permiten el movimiento longitudinal de las losas adyacentes. Las clavijas tendrán dimensiones que les permitan resistir los esfuerzos de corte producidos por las cargas en el pavimento. Estas serán de una longitud y un espaciamiento tal que los esfuerzos de compresión aplicados en el concreto no causen falla en la placa de concreto. La tabla 9-12 detalla las dimensiones y espaciamientos para varios espesores de pavimento.

c) POSICIÓN DE LA CLAVIJA La alineación y la correcta ubicación de la clavija son imprescindibles para la obtención de una junta satisfactoria. Las clavijas transversales requerirán del uso de elementos de sujeción, usualmente canastillos de alambre firmemente anclados a la subbase, para mantener la clavija en su posición. Durante la colocación del concreto es recomendable utilizar concreto plástico directamente sobre la clavija, antes del vaciado del hormigón, para evitar desplazamientos ocasionados por el equipo de pavimentación.

9.7.7.5. RELLENOS Y SELLO DE JUNTAS Los sellos son usados en todas las juntas para prevenir el ingreso de agua y de partículas extrañas. Los sellos de juntas están constituidos por Poliuretano mezclado con alquitrán de ulla destilado, o por siliconas, con una capacidad de elongación al corte mayor al 400 %, una capacidad de deformación mayor al 25 % del ancho de la junta, además deben ser resistentes al derrame de combustibles. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

103

TABLA 9-12 DIMENSIONES Y ESPACIAMIENTO DE CLAVIJAS DE ACERO

Espesor de losa

Diámetro

Longitud

Espaciamiento

6-7”

¾”

18”

12”

(150-180 mm)

(20 mm)

(460 mm)

(305 mm)

8-12”

1”

19”

12”

(210-305 mm)

(25 mm)

(480 mm)

(305 mm)

13-16”

1 ¼”

20”

15”

(330-405 mm)

(30 mm)

(510 mm)

(380 mm)

17-20”

1 ½”

20”

18”

(430-510 mm)

(40 mm)

(510 mm)

(460 mm)

21-41”

2”

24”

18”

(535-610 mm)

(50 mm)

(610 mm)

(460 mm)

9.7.7.6. DISPOSICIÓN DE LAS JUNTAS La distribución de las juntas en el pavimento está definida por las características particulares de cada obra y por las propiedades de los diferentes tipos de juntas, de tal manera que ellas realicen su función específica, de acuerdo a la magnitud de las cargas y la dirección del movimiento. La figura 10-6 muestra una distribución típica de juntas para la unión de una pista con una calle de rodaje.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

104

EFECTO DE LA SUBBASE SOBRE EL MODULO DE REACCION DEL TERRENO

FIGURA N⁰ 10-2

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

105

EFECTO DE LA SUBBASE ESTABILIZADA SOBRE EL MODULO DE REACCION DEL TERRENO DE FUNDACION

FIGURA N⁰ 10-3

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

106

FIGURA N⁰ 10-4

TIPOS DE JUNTAS

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

107

FIGURA N⁰ 10-5

DETALLE DE SELLO DE JUNTAS

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

108

FIGURA N⁰ 10-6 DISTRIBUCION DE JUNTAS EN PISTA Y CALLES DE RODAJE

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

109

9.8 DISEÑO DE PAVIMENTOS UTILIZANDO PROGRAMAS COMPUTACIONALES DE LA FAA La FAA ha desarrollado modelos de falla, en base al análisis de las pruebas a escala real realizadas por la USACE (Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos), desde 1943 hasta el año 1974, los cuales le han permitido elaborar programas digitales para el diseño de pavimentos, siendo los más actuales: LEDFAA 1.3. Para el diseño de pavimentos flexibles y rígidos, este programa está basado en el análisis elástico en capas de la estructura del pavimento. FEDFAA 1.3. BETA Para el cálculo de espesores del pavimento rígido, este programa está sustentado por el análisis de tensión de eje directo, utilizando elementos finitos en 3D. Este programa a la fecha todavía se encuentra en porceso de validación. CALCULO DE PAVIMENTOS UTILIZADO EL PROGRAMA LEDFAA 1.3 FUNDAMENTOS BASICOS DEL PROGRAMA LEDFAA 1.3 es un programa de computadora desarrollado bajo el patrocinio de la Administración Federal de la Aeropuertos (FAA), para el diseño de espesores de pavimentos aeroportuarios, tanto de capas nuevas como de recrecimientos de pavimentos flexibles y rígidos. Sus procedimientos de diseño están basados en la teoría elástica de capas, presentado en un programa de cómputo implementado como biblioteca de acoplamiento dinámico de Microsoft Windows™ ActiveX escrita en Visual Basic™ 6.0., que funciona bajo la plataforma Microsoft Windows™. La hoja es cargada y ejecutada por LEDFAA cuando es necesaria y no es visible para el usuario. La información para el diseño se introduce por medio de dos pantallas gráficas, una para la estructura y otra para el tráfico. Los valores por defecto y rangos de varios parámetros establecidos por el programa se han fijado de modo, que los resultados obtenidos por LEDFAA sean compatibles con el diseño realizado mediante la utilización de nomogramas (capítulo 3 de la AC 150/5320-6D), para los aviones de la generación B-727, DC-8, DC9, DC10, B-747, etc.. En cambio los aviones de la nueva generación que tienen trenes de aterrizaje del tipo triple-dualtandem (TDT), como el B-777, que no son considerados por los procedimientos de diseño anteriores, tienen en el LEDFAA la información necesaria para el diseño del pavimento, cuando un avión con tren de aterrizaje TDT es parte de la flota de aviones prevista para la operación del aeropuerto. En el programa tambien se han incluido los aviones AIRBUS A340-200/300, A340500/600, A380-800 y A380-800F El cambio principal en el diseño del pavimento es que "el concepto de avión de diseño", ha sido substituido por el diseño de falla por fatiga expresada en términos de un "factor acumulativo de daños " (CDF), basado en la regla de Miner. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

110

La regla de Palgrem-Miner, más conocida como regla de Miner, ha sido ampliamente utilizada para el dimensionamiento a fatiga bajo cargas de amplitud variable en materiales metálicos y en hormigón. El concepto de daño acumulado propuesto por Miner, establece que el daño es proporcional a la fracción de vida para los diferentes niveles de tensión. Si realizamos ni ciclos en el nivel de tensión Δσi constante, el daño acumulado será: M = Indice de daño (número de Miner) De acuerdo a esta regla, el factor acumulativo de daños (CDF) es la cantidad de fatiga estructural acumulada durante la vida de un pavimento, se expresa como el cociente de las repeticiones aplicadas de la carga sobre las repeticiones admisibles de carga antes de la falla.

Cuando

CDF = 1 el pavimento ha cumplido su vida útil y se encuentra próximo a su Fatiga CDF < 1 al pavimento tiene una vida restante, el valor de CDF da la fracción de vida utilizada CDF > 1 el pavimento ha utilizado la totalidad de su vida útil y por tanto se encuentra próximo a la falla estructural.

Un valor de CDF mayor de uno, no significa necesariamente que el pavimento ya no permitirá ningún tráfico, sino que se encuentra fallado según la definición de falla usada en el procedimiento de diseño y dentro de las limitaciones que producen las incertidumbres y suposiciones de las propiedades de los materiales, etc. El diseño del espesor se basa en la suposición de que la falla ocurre cuando CDF = 1. Todos los tipos de aviones son considerados para aplicar la hipótesis de Miner, por lo cual: CDF = CDF1 + CDF2 +….. CDFn Donde CDFi es el CDF para cada tipo de avión y n es el número de aviones del conjunto. El mismo modelo de avión con dos diferentes cargas, representa dos tipos de avión diferentes, debido a que la carga aplicada al pavimento será diferente. NUMERO DE SALIDAS DE LOS AVIONES El número total de salidas para cada avión seleccionado, durante la vida útil de diseño del pavimento, está dado por la siguiente ecuación:  tP N  1   a P 200  

donde:

N = total salidas

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

111

P = periodo de diseño a = salidas anuales al inicio del proyecto t = tasa anual de crecimiento CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES La caracterización de los materiales de las Capas del pavimento, se efectúa a través del módulo elástico en vez del CBR para los pavimentos flexibles, y del valor k para los pavimentos rígidos. Sin embargo el programa acepta como dato de entrada el CBR de la subrasante, este valor es automáticamente convertido a módulo elástico o módulo de reacción k, según corresponda. La resistencia del suelo para el diseño del pavimento flexible puede determinarse mediante la relación entre el módulo elástico y el CBR, utilizando la expresión siguiente: E = 1500CBR (psi) El modulo Resiliente del suelo y los datos de la prueba No–destructiva (NDT) pueden ser utilizados con una mayor confiabilidad. Para el diseño del pavimento rígido, donde generalmente se dispone del valor del módulo de reacción de la subrasante (k), puede ser utilizada la relación siguiente: Log10 ESG   1.415  1.284  Log10 k 

ESG   26  k1.284

donde: ESG = módulo elástico de la subrasante (psi) K=

módulo de reacción de la subrasante (pci)

Carpeta de concreto Asfáltico Para la capa de concreto asfáltico el programa adopta módulo elástico de 200.000 psi y un coeficiente de Poisson de 0,35. Capa de Concreto Para el concreto de cemento portland, el programa asume para el módulo elástico del hormigón un valor de 4.000.000 psi y un coeficiente de Poisson de 0.15. La resistencia a la Flexión puede variar en el rango de 650 a 800 psi.

El programa LEDFAA 1.3 se presenta en cinco ventanas principales unidas entre sí: El INICIO (STARTUP), LA ESTRUCTURA (STRUCTURE), y EL AVIÓN (AIRCRAFT). Las ventanas NOTAS (NOTES) y LOS DATOS DEL AVIÓN (AIRCRAFT DATA) sirven para incorporar datos adicionales que describen la estructura y el tráfico, y para la obtención de reportes.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

112

ORGANIZACIÓN DEL PROGRAMA

VENTANA DE ESTRUCTURA La ventana STRUCTURE permite "diseñar y modificar" la estructura de un pavimento flexible o rígido, que soportará las Cargas aplicadas por el tráfico previsto. En la parte izquierda de la ventana se muestra una lista de secciones típicas de pavimento. En la derecha un gráfico que muestra las capas de la estructura, con sus espesores y sus módulos elásticos, para cada una de las secciones presentadas en la lista. Para crear una nueva estructura de pavimento se copia (o duplica) una de las estructuras existentes en la ventana STRUCTURE a un proyecto nuevo. En el cuadro de esta ventana se incluyen siete tipos de estructura: 1. AC Agregate (concreto asfáltico de agregados, flexible Nuevo). 2. AC on Flex (recubrimiento de concreto asfáltico sobre un pavimento flexible). 3. AC on Rigid (recubrimiento de concreto asfáltico sobre un pavimento rígido). 4. New Flexibe (pavimento flexible nuevo). 5. New Rigid (pavimento rígido nuevo). 6. PCC on Flex (recubrimiento de concreto sobre un pavimento flexible). 7. PCC on Rigid (recubrimiento de concreto de cemento Portland no adherido, sobre un pavimento rígido existente). La secuencia para copiar una sección es: 1º Seleccionar la estructura a ser copiada, en la lista derecha del cuadro, haciendo click en su nombre. 2º Una caja de diálogo será mostrada, donde se pide el registro del nombre de la nueva sección GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

113

(el nombre puede tener hasta 12 caracteres). 3º Se escribe el nombre de la nueva estructura y se confirma el copiado 4º Hacer click en End Copy para terminar el copiado.

Para cambiar las propiedades de las capas de la estructura el programa presenta la siguiente ventana, donde se muestran los materiales estandarizados recomendados por el método

El espesor de la Capa inferior (subrasante) se considera de espesor infinito, por lo cual solo se muestra el valor el CBR o el valor de k de acuerdo al tipo de pavimento. La vida util de diseño, en años, se presenta en la parte superior de la ventana de ESTRUCTURA y puede ser adoptado dentro del rango de 1 a 50 años. Sin embargo, la vida util de diseño estándar es de 20 años.

VENTANA DEL AVION GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

114

AIRCRAFT En esta ventana se puede seleccionar la lista de aviones que corresponde al trafico pronosticado para el aeropuerto, con detalle de peso bruto, salidas anuales y tasa de crecimiento anual.

El programa asume que el tren de aterrizaje principal soporta el 95 % del peso total de la aeronave y el 5 % el tren delantero.

VENTANA DE NOTAS

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

115

En la ventana NOTES se puede ver un resumen de la información de diseño. En el lado izquierdo de la ventana se muestra una lista de las secciones típicas de pavimento y en el lado derecho un cuadro de texto con la información de la sección seleccionada. La información del diseño es fija y se toma del expediente de datos de la sección. Las notas son incorporadas por el usuario con el editor de textos de Windows Notepad y pueden tener una extensión de hasta 30.000 caracteres para cada Sección (5 a 20 páginas).

VENTANA DE DATOS DEL AVION

La ventana de AIRCRAFT DATA muestra la disposición del tren de aterrizaje principal para el avión seleccionado de la lista de aeronaves definida para el diseño. La disposición del tren y las superficies del contacto del neumático se dibujan a escala. Una imagen del cuadro se puede copiar al porta papeles haciendo click en el cuadro con el botón derecho del mouse. Una imagen de la ventana puede ser impresa haciendo click en Print. La carga puede ser cambiada haciendo click en la caja de presentación de datos de Gross Load. Las localizaciones horizontales de los puntos en los cuales se generan las respuestas del pavimento (puntos de evaluación) se muestran en el cuadro como puntos negros pequeños. Las localizaciones exactas de los puntos de la evaluación se enumeran en los ficheros de datos de salida (Data Files).

CODIGOS DE CAPA El programa establece códigos para los diferentes tipos de materiales que pueden ser utilizados en las capas del pavimento, en base a los cuales está definida la especificación técnica que corresponde al control de calidad que debe tener la construcción de estas capas, para que cumplan con los requerimientos técnicos del diseño. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

116



Tipo de material y de capa

0

Undefined

No definido

1

P-401 Asphalt surface

Carpeta asfáltica

2

Not used

No usado

3

Not used

No usado

4

Subgrade

Subrasante

5

P-501 PCC surface

Capa de concreto de cemento portland

6

P-209 crushed aggregate base course

Capa base de agregado triturado

7

Variable stabilized base (rigid)

Base estabilizada variable (rígido)

8

Capa subbase de agregado no triturado

9

P-154 subbase course (uncrushed aggregate) Variable stabilized base (flexible)

10

P-401 Asphalt overlay

Sobre capa de asfalto (recapeo)

11

P-501 PCC overlay fully unbonded

Sobre capa de concreto no ligado

12

P-501 PCC overlay partially bonded

Sobre capa de concreto parcialmente ligado

13

P-501 PCC overlay on flexible

Sobre capa de concreto sobre flexible

14

P-401 stabilized base flexible

Base estabilizada flexible

15

P-301 Soil cement base course

Capa base de suelo cemento

16

P-304 cement treated base course

Capa base tratada con cemento

17

P-306 econocrete subbase course

Capa subbase de econoconcreto

Base estabilizada variable (flexible)

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

117

11. EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS AEROPORTUARIOS 11.1. INTRODUCCION En los pavimentos de aeropuertos, a diferencia de los de carreteras, es posible encontrar situaciones estructurales diferentes en longitudes reducidas, correspondientes a distintas etapas de construcción, o debido a ampliaciones por crecimiento del tráfico, o por la operación de nuevas aeronaves de mayor peso. Además de la medición de las características físicas y funcionales del pavimento, tales como la deflexión (deformaciones bajo carga), rugosidad y resistencia al deslizamiento, realizada mediante equipos especializados, tiene fundamental importancia la determinación de la condición del pavimento, a través de una evaluación visual de fallas. La metodología de evaluación de pavimentos de aeropuertos ha sido establecida por la norma ASTM D 5340. La evaluación de pavimentos tiene dos componentes: evaluación estructural y la evaluación superficial. A través de la evaluación estructural se obtienen respuestas sobre el comportamiento del pavimento como estructura, sometida a las solicitaciones impuestas por las cargas generadas por el tráfico de aeronaves y la acción de los agentes ambientales, como temperatura, humedad, etc.. Con la evaluación superficial se busca reflejar el estado del pavimento a través de sus características superficiales, presentes en el momento de la evaluación. Estos dos componentes se complementan mutuamente, para permitir la obtención de resultados, aplicables a la planificación de obras de mantenimiento, proyectos de mejoramiento, elección de técnicas de reparación, control de calidad de mantenimiento, y verificación de la capacidad portante de la estructura. En la actualidad existen equipos de alta precisión, además de los métodos tradicionales, para la evaluación estructural y superficial, los cuales permiten obtener importantes datos referidos a la deformabilidad de la estructura bajo cargas (deflexiones), regularidad de los perfiles transversales y longitudinales (rugosidad y ahuellamiento), coeficiente de fricción, espesor y características de los materiales componentes (utilizando el Georadar), sin embargo estos ensayos deben ser definidos y organizados sobre la base de un relevamiento visual previo de fallas. Para los pavimentos de aeropuertos es necesario precisar algunas particularidades en función de la magnitud de las cargas solicitantes, y la diversidad de soluciones estructurales que se pueden dar, para las diferentes fallas que presenta el pavimento en longitudes relativamente cortas, considerando, además, los usos diferenciados que tienen las áreas pavimentadas de un aeropuerto. El método de evaluación establecido por la norma ASTM 5340-93 permite determinar la condición de los pavimentos de aeropuertos a través de un relevamiento visual, siendo aplicable a pavimentos asfálticos, como a los de concreto de cemento Pórtland.

11.2. INDICE DE CONDICION DEL PAVIMENTO (PCI): GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

118

El método se basa en la determinación del Índice de Condición del Pavimento (PCI), que resulta ser un indicador numérico que califica la condición superficial del pavimento y da una medida de su estado actual sobre la base de las fallas y deterioros observados en su superficie. Si bien puede ser un indicador de la integridad estructural y de la condición operativa del pavimento, el PCI no da una medida directa de la capacidad estructural, ni de su resistencia. El PCI establece una clasificación numérica de la condición del pavimento, que puede variar entre 0 (cero) y 100 (cien), correspondiendo cero a la peor condición y cien a la mejor. A esta clasificación numérica se asocia una calificación literal denominada RATING DE CONDICION DEL PAVIMENTO, que puede variar de “fallado” a “excelente”, tal como se muestra en la siguiente Tabla:

INDICE DE CONDICION DEL PAVIMENTO (PCI)

RATING DE CONDICION DEL PAVIMENTO

0 < PCI < 10

FALLADO

10 < PCI <

25

MUY POBRE

25 < PCI <

40

POBRE

40 < PCI < 55

REGULAR

55 < PCI < 70

BUENO

70 < PCI < 85

MUY BUENO

85 < PCI < 100

EXCELENTE

TABLA No 11.1 ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO

11.3. DEFINICION DE LOS SITIOS DE EVALUACION: Un aspecto importante del método es el criterio con el cual se definen los sitios de evaluación. Para este fin la norma establece que el pavimento debe dividirse en “Areas de Evaluación”, las cuales deben subdividirse en “Secciones de Evaluación”, las que a su vez se subdividirán en “Unidades de Evaluación”. 11.3.1. ÁREA DE EVALUACIÓN Es un elemento, claramente identificable, de las áreas pavimentadas del aeropuerto, que tiene identidad propia y funciones específicas, por ejemplo Pista, Calles de Rodaje, Plataforma, etc. 11.3.2. SECCIÓN DE EVALUACIÓN Es un área del pavimento con iguales características de construcción, mantenimiento, historia de uso y estado. Una sección debe tener además el mismo volumen de tráfico e igual intensidad de uso.

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

119

11.3.3. UNIDAD DE EVALUACION Es una parte de la Sección de Evaluación, que se conforma de la siguiente manera: a. Para pavimentos asfálticos: 450 M2 de superficie más 180 M2 de tolerancia, si la superficie de la sección no es divisible entre 450, o para acomodar condiciones especiales de campo. b. Para pavimentos de hormigón: 20 losas contiguas de hormigón más 8 losas de tolerancia, si el número total de losas de la sección no es divisible entre 20, o para acomodar condiciones especiales de campo. Cada “Unidad de Evaluación” debe ser claramente identificada, para su fácil localización en el momento de efectuar el relevamiento y para su control y seguimiento a través del tiempo. 11.4. NUMERO MINIMO DE UNIDADES DE EVALUACION Para obtener el PCI de la sección con un 95 % de confianza no es necesario realizar el relevamiento de todas sus unidades de evaluación (aunque sería lo deseable). El número mínimo de “unidades” de una “Sección de Evaluación” que deben relevarse se puede calcular utilizando la siguiente expresión: n = N* s2 / [(e2/ 4)*(N-1)+s2] Donde: e = Error de estimación del PCI de la sección = +- 5 PCI s = Desvío estándar del PCI de las unidades de una “Sección” (si no existe información de evaluaciones anteriores se adopta s=10 para pavimentos asfálticos y s=15 para pavimentos de hormigón) N = Número total de unidades de la sección.

11.5.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACION:

Cada “Unidad de Evaluación debe ser recorrida a pie por el evaluador, quien anotará en una planilla el tipo de falla observada, la severidad de la misma y el número de repeticiones de esa falla, o la superficie afectada, según corresponda. Cada tipo de falla es identificada por un código numérico, en tanto que la severidad de la misma se identifica con una letra. En cada planilla de relevamiento se debe registrar: 11.6.

Área, Sección Unidad de evaluación, expresada en M2 o número de losas Tipo de deterioro, Severidad Superficie afectada por cada deterioro

CALCULO DEL INDICE DE CONDICION DEL PAVIMENTO (PCI):

El cálculo del Índice de Condición del Pavimento se realiza aplicando la Norma ASTM D 5340, cuya traducción se presenta en el Anexo C. GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

120

Las Tablas Nos 11.1 y 11.2 muestran esquemáticamente la descripción y los niveles de severidad de las diferentes fallas, así como la forma de cuantificar su severidad: NIVEL DE SEVERIDAD No

DENOMINACION BAJO (L)

MODERADO (M)

ALTO (H)

1

Longitudinales finas, Bordes Fisuración por fatiga poco Interconectadas, leve redondeados con (Piel de cocodrilo) interconectadas, sin perdida de material perdida de material perdida de material

2

Exudación

3

4

5

6 7 8

Sin perdida de material, sin sellado, Fisuración en bloque ancho6mm Altura menor de 6 mm Corrugación Altura menor de 13 mm Profundidad entre 3 y 13 mm Hundimiento (depresión) Profundidad entre 13 y 25 mm

Con perdida de material Altura mayor de 13 mm Altura mayor de 25 mm Profundidad mayor de 25 mm Profundidad mayor de 50 mm

Fisuración por reflexión de junta Fisuración lineal (longitudinal o transversal)

Altura menor de 13 mm

Idem 4

Idem 4

Idem 4

Idem 4

Idem 4

Buen estado

Algo deteriorado

Muy deteriorado

Por derrame de Combustible

10

Bacheo

11

Aridos pulidos

12

Peladuras (disgregación)

13

Ahuellamiento

14

Desplazamiento por empuje de losas de Hormigón

15

Fisuración por Deslizamiento Hinchamiento

Bloques de 0,30x0,30m a 3m x 3m Pistas y Calles de Rodaje Cabeceras Pistas y Calles de Rodaje Cabeceras Area oscura, prof. Aprox 13mm

Erosión por chorro de Jet

9

16

Leve perdida de material, sin sellado o mal sellado, ancho mayor de 6 mm Altura entre 6 mm Y 13 mm Altura entre 13 mm y 25 mm Profundidad entre 13 y 25 mm Profundidad entre 25 y 50 mm

OBSERVACIONES

Vista y al tacto ¼ del diámetro del agregado expuesto Profundidad entre 6mm y 13mm Elevación menor de 20 mm sin fisuras

Elevación menor de 20 mm Elevación menor de 40 mm

½ del diámetro del agregado grueso Profundidad entre 13 y 25 mm Elevación entre 20 Y 40 mm, leve Fisuración

Perdida de agregados Profundidad mayor Regla de 3 m de 25 mm Elevación mayor de 40 mm, gran Fisuración

Elevación entre 20 Y 40 mm Elevación entre 40 Y 80 mm

Elevación mayor de 40 mm Elevación mayor de 80 mm

Pistas y Calles de Rodaje Cabeceras

TABLA No 11.1. DETERIOROS Y FALLAS DE PAVIMENTOS ASFALTICOS

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

121 NIVEL DE SEVERIDAD No DENOMINACION

1

Blow up Hinchamiento

2

Rotura de esquina

3

4

Fisuración lineal (longitudinal, transversal o diagonal) Fisuración por envejecimiento (fisuras en D)

OBSERVACIONES BAJO (L)

MODERADO (M)

ALTO (H)

Movimiento menor a 13 mm Movimiento menor a 25 mm Baja Fisuración, poca o ninguna perdida de material Sin bordes rotos, sin sellado, con ancho menor de 3mm.Buen sellado

Movimiento entre 13 y 25 mm Movimiento entre 25 y 50 mm Moderada fisuración, alguna perdida de material

Movimiento mayor a 25 mm Movimiento mayor a 50 mm Alta fisuración, gran perdida de material

Pistas y Calles de Rodaje Cabeceras y Plataformas Hasta 0,6m de la esquina. Longitud mayor de 75mm

Bordes algo rotos. Sin sellado, ancho 3 a 25 mm

Bordes rotos Ancho mayor de 25 mm

Losas divididas en 2 ó 3 partes

Leve deterioro sin vegetación

Mayor deterioro, bombeo, vegetación

Gran deterioro, Longitud mayor 10 Global % sin sellado

5

Rotura de bordes de juntas

Baja Fisuración, Moderada poca o ninguna fisuración, alguna perdida de material perdida de material

Alta fisuración, gran perdida de material

Hasta o,6m de la junta. Longitud mayor de o,6m

6

Bacheo pequeño

Sin deterioro

Leve deterioro

Gran deterioro

Area menor a 0,5 M2

7

Bacheo (parches grandes)

Idem 11

Idem 11

Idem 11

Area mayor a 0,5 M2

8

Desprendimientos por disgregación de áridos

Más de 3 desprendimientos por M2 en toda la losa

9

Bombeado

10

Fisuración en mapa, Descascaramiento

Solo fisuras sin descascaramiento

Descascaramiento menor al 5 %

Descascaramiento mayor al 5 %

Asentamiento

Pequeña área sin desintegrar

Mayor área con desintegración 4 ó 5 partes y 15 % fisuras (M) 6 ó más partes y 85 % fisuras (B)

Gran área con desintegración 4 o 5 partes y 15 % fisuras (H) 6 ó más partes y 15 % fisuras (M)

Movimiento mayor a 13 mm Movimiento mayor a 25 mm

11

12

Cuarteamiento (Losa Idem 1 fracturada) ( 4 ó 5 partes)

13

Fisuras de contracción

14

Movimiento menor Fisuración a lo largo a 6 mm de juntas Movimiento menor a 13 mm

Movimiento entre 6 y 13 mm Movimiento entre 13 y 25 mm

15

Fisuración de esquinas

Idem 1 Fisuras leves Idem 1 Mayores en la esquina fisuras en esquina

Idem 1 Sin fisuras en la esquina

Diámetro entre 25 y 100 mm y profundidad entre 13 y 50 mm

Red de fisuras finas, descascaramiento entre 6 y 13 mm Fisuras finas cerca de esquinas o bordes No calificar por otros deterioros Losas divididas en 4 ó más Fisuras finas y cortas que no ocupan toda la losa Pistas y Calles de Rodaje Cabeceras y Plataformas Aumenta severidad si el movimiento es mayor a 13mm

TABLA No 11.2. DETERIOROS Y FALLAS DE PAVIMENTOS DE HORMIGON

GUIA PARA EL ANALISIS Y DISEÑO DE AEROPUERTOS – Ing. JAIME AYLLON ACOSTA 2011

View more...

Comments

Copyright ©2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF