Diseno Estructural de Pavimentos Para Aeropuertos

7/21/2019 Diseno Estructural de Pavimentos Para Aeropuertos

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UNIVERSIDAD DEL CAUCA, CATOLICA YESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

COLOMBIA

ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE PAVIMENTOS

MANUAL

DISEO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS PARA AEROPUERTOSDE

Ing. Pedro Jos Mora G.

SANTAFE DE BOGOTA D.C.AO 2012


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CONTENIDO

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

Objetivo General

Objetivo especifico.

Plan de Clases

Bibliografa

ndice


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OBJETIVOS GENERALES

Que el alumno entienda y domine los conceptos de diseo de los pavimentos deaeropuertos, para que este en capacidad de proponer alternativas de diseo, recuperacin ymantenimiento.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Aprender a dominar los conceptos generales y particulares de trfico, capacidad y volumenque interactan en los diferentes diseos de pavimentos flexibles y rgidos,

Aprender a dominar los conceptos generales y particulares en el diseo estructural yevaluacin de pavimentos flexibles y rgidos, ya que estos darn la aceptacin o rechazo enlas construcciones de pista, calles de rodaje y plataformas de parqueo en aeropuertos paraque sean utilizados por las diferentes aeronaves.

Conocer que mtodo computacional se utiliza en los diseos estructurales y evaluacin depavimentos


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PLAN DE LA ASIGNATURA

Sesin Tema Tiempo Metodologa Recurso Evaluaciones1 Definiciones 0.5 hs Presentacin Acetato-Video2 Investigaciones

de suelos0.5 hs Presentacin Acetato-Video

3 Trafico 3.5 hs Presentacin Acetato-Video TallerCalificativo

4 Diseo PavFlexibles

3.0 hs Presentacin Acetato-Video TallerCalificativo

5 Diseo de Pav.Rgidos


6 Refuerzos 3.0 hs Presentacin Acetato-Video7 Diseo de aviones

Livianos

1.0 hs Presentacin Acetato-Video

9 MtodosComputacionales

2.5 hs Presentacin Acetato-Video

8 Evaluacin dePavimentos


PCN 3.0 hs9 Examen escrito


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BIBILOGRAFIA

Federal Aviation Administration, Airport Pavement Design and Evaluation Manual AC-150-5320-12, Agosto de 2009

Federal Aviation Administration, Airport Pavement Design, LEDDFAA Users ManualAC-150-5320-16, Octubre de 1999.

Manual de Diseo de Aerdromos Parte III Pavimentos, Organizacin Internacional deAviacin Civil OACI, 1983

Diseo de Pavimentos de Concreto para Aeropuertos, Portland Cement Association, 1983

Seminario Sobre Juntas en Pavimentos de Concreto. Ernesto Sarra Molina, 1989

Federal Aviation Administration, Airport Capacity, AC 150/5060-CH2, Dic 2005

Federal Aviation Administration, Standarize Method of Reporting Airport PavementStrength PCN, AC 150/5335, Oct. 4 de 2010.


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INDICE

1 INTRODUCCION

1.1 DEFINCIONES

2 INVESTIGACIONES DE SUELOS Y EVALUACION

2.1 INVESTIGACIONES DE SUELOS2.2 INVESTIGACION Y MUESTREO2.3 ENSAYOS DE SUELOS2.4 SISTEMA DE CLASIFICACION DE SUELOS UNIFICADOS

3 TRAFICO

3.1

CONSIDERACIONES GENERALES

3.2

DETERMINACIN DEL AVION DE DISEO3.3 DETERMINACION DE LAS SALIDAS EQUIVALENTES PARA EL AVION DE DISEO3.4 CAPACIDAD DE LA PISTA

4 DISEO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

4.1 GENERALIDADES4.2 SUPERFICIE DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE4.3 BASES4.4 SUBBASES4.5 SUBRASANTE4.6 CURVAS DE DISEO4.7 DATOS DE ENTRADA

4.7.1

ESPESOR MINIMO DE BASE (TABLA)4.7.2 ESPESOR DELPAVIMENTO PARA ALTOS NIVELES DE SALIDAS4.8 AREAS CRITICAS Y NO CRITICAS4.9 EJEMPLO DE DISEO4.10 USO DE ESTABILIZACIONES4.11 EJEMPLO PARA EL TALLER

5. DISEO DE PAVIMENTO RIGIDO

5.1 GENERALIDADES5.2 PAVIMENTO DE CONCRETO RIGIDO5.3 SUBBASE5.4 CALIDAD DE LA SUBBASE

5.5

SUBRASANTE5.6 DETERMINACION DEL MODULO DE FUNDACION (K)5.7 DETERMINACION DEL ESPESOR DE LA LOZA DE CONCRETO5.8 USO DE LAS CURVAS DE DISEO5.9 AREAS CRITICAS Y NO CRITICAS5.10 EJEMPLO DE DISEO5.11 VOLUMENES DE ALTO TRAFICO5.12 JUNTAS PARA PAVIMENTO DE CONCRETO5.12.1 JUNTAS EN SUBBASE NO ESTABILIZADAS


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5.12.2 JUNTAS EN SUBBASES ESTABILIZADAS5.13 CONSIDERACIONES ESPECIALES DE LAS JUNTAS5.14 JUNTAS ACERADAS5.15 TIPO DE SELLANTES EN LAS JUNTAS5.16 PAVIMENTO DE CONCRETO REFORZADO

5.17

EJEMPLO PARA EL TALLER

5 REFUERZOS

6.1 GENERALIDADES6.2 CONDICIONES DEL PAVIMENTO EXISTENTE6.3 DISEO DE LAS SOBRECAPAS6.3.1 DISEO DE SOBRECAPAS EN MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE SOBRE FLEXIBLES6.3.2 DISEO DE SOBRECAPAS EN MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE SOBRE RIGIDOS6.3.3 DISEO DE SOBRECAPAS DE PAVIMENTO RIGIDO SOBRE PAVIMENTOS RIGIDOS6.3.4 DISEO DE SOBRECAPAS DE PAVIMENTO RIGIDO SOBRE CAPAS DE NIVELACION6.3.5 DISEO SOBRECAPAS DE PAVIMENTO ROGIDO LIGADOS6.3.6 JUNTAS SOBRE SOBRECAPAS

7 DISEO DE PAVIMENTO PARA AERONAVES LIVIANAS

7.1 GENERALIDDAES7.2 SECCION TIPICA7.3 MATERIALES PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES7.4 DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE7.5 MATERIALES PARA PAVIMENTOS RIGIDOS7.6 DISEO DE PAVIMENTO RIGIDOS7.7 JUNTAS DE PAVIMENTOS RIGIDOS

8 PROGRAMAS

8.1

EVALUACION DE PAVIMENTOS8.2 GENERALIDADES8.3 PROCESOS DE EVALUACION8.4 METODO DE LA PCI8.5 PAVIMENTOS FLEXIBLES8.6 PAVIMENTOS RIGIDOS8.7 METODO DEL ACN Y PCN8.8 AEROPUERTO ELDORADO8.9 EJEMPLO PARA EL TALLER FINAL


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1. INTRODUCCION

Este compendio pretende dar una metodologa que permita entender, aplicar, mantener ymejorar los pavimentos aeroportuarios con tcnicas para el diseo de estructuras de

pavimentos, acordes a las metodologas actuales.

1.1 Definiciones

A continuacin se dan definiciones sobre el lenguaje tcnico ms utilizado en el contextode los aeropuertos.

AERDROMO: rea definida de tierra o de agua que incluye todas sus edificaciones,instalaciones y equipos, destinada total o parcialmente a la llegada, salida y movimientos ensuperficie de aeronave

AREA DE ATERRIZAJE: Parte del rea de movimiento destinada al aterrizaje o despeguede aeronaves

AREA DE MANIOBRAS: Parte del aerdromo que ha de utilizarse para el despegue,aterrizaje y rodaje de las aeronaves.

A.C.N. NMERO DE CLASIFICACION DE AERONAVES: Cifra que indica el efectorelativo de una aeronave sobre un pavimento, para una determinada categora normalizadadel terreno de fundacin.

BERMA: Partes laterales de la pista, que sirven para dar los anchos establecidos para cubrirlas envergaduras de las aeronaves, y su estructura se maneja como reas no crticas.

CALLES DE RODAJE: rea definida en un aerdromo terrestre preparada para elmovimiento de una aeronave desde o hacia una plataforma y/o pista.

PAVIMENTO: Estructura compuesta por una capa de superficie de concreto hidrulico omezcla asfltica en caliente o tratada con asfalto, sobre capas de base y Subbase, ya seangranulares, estabilizadas o trituradas para soportar cargas de trnsito y distribuirlas sobre elterreno de fundacin.

P.C.N. NMERO DE CLASIFICACIN DEL PAVIMENTO: Cifra que indica laresistencia de un pavimento para utilizarlo sin ninguna restriccin. .

PISTA: rea rectangular de definida de un aerdromo terrestre preparada para el aterrizajey el despegue de aeronaves.


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PLATAFORMA: rea definida en un aerdromo terrestre, destinada a dar cabida a lasaeronaves para los fines de embarque de pasajeros, carga, correo y mantenimiento oestacionamiento de aeronaves.

UMBRAL: Comienzo de la parte de la pista utilizable para el aterrizaje.


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2 INVESTIGACIONES DE SUELOS Y EVALUACION

2.1 Investigaciones De Suelos

Para obtener una informacin esencial en la variedad de tipos de suelos, las investigacionesdeben hacerse encaminadas para determinar su distribucin y propiedades fsicas. Estainformacin combinada con datos y registros topogrficos y climticos, provee unplaneamiento bsico de los materiales para el desarrollo del aerdromo. Una investigacinde suelos en un aerdromo debe incluir:

- La investigacin de los diferentes estratos del suelo con relacin a la propuesta dela Subrasante.

- Muestreo que se base en la coleccin representativa de los diferentes estratos delsuelo.

- Pruebas para determinar las propiedades fsicas de los suelos con respecto a sudensidad y soporte de la Subrasante.

2.2 Muestreo

La FAA, recomienda segn sea el rea de investigacin las separaciones de los sondeos dela siguiente manera, como mnimo para obtener las propiedades de los suelos.

AREA ESPACIAMIENTO PROFUNDIDAD

Pistas y Calles de Rodaje Cada 68 m de intervalo 3.5 m

Otras reas de Pavimento 1 sondeo por cada 900 m^2 3.5 m

reas vecinas Segn se defina el material Con las excavaciones

Cada sondeo debe reportar

- Localizacin- Fecha de ejecucin.- Tipo de exploracin

- Cota terreno- Profundidad- Numero de identificacin de las muestras- Clasificacin- Nivel fretico

2.3 Ensayos de Suelos


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Como mnimo la FAA recomienda que se deban registrar los siguientes ensayos que seejecutan de acuerdo a las normas para ensayos de la ASTM:

-

Preparacin de muestras en seco de terrenos para anlisis granulomtrico y

determinacin de las constantes del terreno. Preparacin de muestras en hmedo deterrenos para anlisis granulomtrico y determinacin de las constantes del terrenoASTM D-421 y D2217

- Anlisis de Granulomtrico: Proporciona una determinacin cuantitativa de ladistribucin de los tamaos de partculas

- LL, LP, IP

- Relaciones de humedad densidad, cuando sea para aeronaves cuyo peso sea menor30.000 lbs utilcese el ensayo D-698, de resto utilcese el D-427 de la ASTM.

- CBR, o Modulo de reaccin de la Subrasante

- Desgaste, en la mquina de los ngeles

- Permeabilidad de los terrenos granulares

-

Contenido de materia Orgnica

- CBR de campo

2.4 Sistema de Clasificacin de Suelos

Se emplea el sistema de clasificacin de acuerdo a la norma ASTM D-2487, el sistema loestablece sobre la base del tamao del grano y posteriormente de los subgrupos sobre lasconstantes de plasticidad. Vase tablas 2.1 y figura 2.2

En la clasificacin final de los suelos el material se subdivide en 15 grupos, de los cuales seindica su smbolo y una breve descripcin:

GW - Gravas homognea y mezclas grava arena, con poco o ningn finoGP - Grava no homognea y mezclas grava arena, con poco o ningn fino

GM - Grava limosa, mezclas de grava-arena-limo.GC - Grava arcillosa mezclas de grava-arena-arcillaSW- - Arenas homogneas y arenas con grava, poco o ningn finoSP - Arenas no homogneas y arenas con grava, poco o ningn finoSM - Arena limosa, mezcla de arena limo.SC - Arena arcillosa, mezcla arena arcillaML - Limo inorgnico, arena muy fina, polvo de roca, arena fina limosa o

arcillosa


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CL - Arcilla inorgnica de plasticidad baja a mediana, arcilla con grava, arcillalimosa, arcilla pobre.

OL - Limo orgnico y arcilla limosa orgnica de baja plasticidad.MH - Limo inorgnico, arena fina miccea o limo, limo plstico.

CH - Arcilla inorgnica de lata plasticidadOH - Arcilla orgnica de plasticidad media alta.PT - Turba, barro y otros suelos muy orgnicos

Se utilizan las cartas de clasificacin de las figuras 2.3 y 2.4, para identificacin total de lossuelos.

TABLA 2.1 DE CLASIFICACIN DE SUELOS PARA APLICACIONEN AEROPUERTOS

Mas del 50 % de los

materiales son retenidosen el tamiz No 200

Mas del 50% de las gravas

es retenida en el tamiz No 4

Gravas limpias GP

GWGravas con finos GMGC

Arenas que con menos del50% son retenidas en eltamiz No 4

Arenas limpias SWSP

Arenas con finos SMSC

El grano fino menos del50 % es retenido en eltamiz No 200

Arcillas y limos con Limiteliquido menor del 50%

MLClOL

Arcillas y limos con Limiteliquido mayor que el 50%

MHCHOH

2.4.1 Ensayos de Resistencia del Terreno

La clasificacin de los terrenos para fines tcnicos proporciona un indicio delcomportamiento probable del terreno de fundacin para el pavimento. El comportamientopuede ser diferente del previsto debido a varias razones, tales como: grado decompactacin, saturacin, altura del terreno de recubrimiento, etc. La posibilidad depredecir incorrectamente el comportamiento del terreno de fundacin puede eliminarseampliamente midiendo la resistencia del terreno. La resistencia de los materiales previstos

para utilizar en las estructuras de pavimentos flexibles se mide segn el ndice dePenetracin de California (CBR). Cuando son estructuras que se utilizan para pavimentosrgidos, se ensayan segn el mtodo de Placa de Carga.


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2.4.1.1 Los CBR de campo:nos proporciona informacin de las Subrasante que seencuentran inalteradas desde hace varios aos. Los materiales deberan estar en el lugardurante un tiempo suficiente para permitir que la humedad alcance un estado de equilibrio.

Los ensayos CBR sobre materiales de grava son difciles de interpretar. Los ensayos delaboratorio sobre grava producen con frecuencia resultados demasiados altos, debido a losefectos limitadores del molde. La asignacin de valores CBR a los materiales de grava parael terreno de fundacin pueden basarse en el criterio y la experiencia. La Tabla 2.3 puededar una gua prctica en la seleccin del CBR del terreno de fundacin, pero se recomiendaque el CBR mximo para el terreno de fundacin de grava no estabilizada no sea mayor de50.

Como regla practica en la escogencia del nmero de ensayos para obtener el valor del CBR,se debe realizar tres ensayos por cada tipo de material principal del terreno. El valor deCBR de clculo debera seleccionarse con criterio prudente y se recomienda seleccionarlo

del valor que sea una desviacin normal por debajo de la media. Valores de CBR menoresde tres, se debe entrar a estabilizar o buscar otro medio de mejora para la fundacin.

En algunos pases manejan LBR, Lime Rock Radio, para expresar la resistencia del terreno.Para convertir LBR a CBR, se multiplica el LBR por 0.8.

2.4.1.2 Los ensayos de placa de carga: Miden la resistencia del terreno defundacin. El resultado de este ensayo se expresa como un valor k, y se puede considerarcomo la presin requerida para producir una deformacin unitaria de una placa de carga enla fundacin del pavimento. Sus unidades estn dadas en Lbs/pulg3, MN/m3.

El nmero de ensayos de por si son costosos, por lo que se recomienda dos o tres porestructura de pavimento y su seleccin debe conservar un criterio de prudente.

Las curvas del manual se basan en un ensayo hecho con una placa de 30 (762 mm) dedimetro.

Se recomienda no exceder en ningn momento el valor de k de clculo de 500 lbs/pulg3 o136 MN/m3, la informacin que se presenta en la tabla 2, ofrece una orientacin general encuanto a valores k probable para varios terrenos.


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3. TRAFICO

3.1 Consideraciones Generales

3.1.1 Carga

Para fines de clculo del pavimento, debera preverse el peso mximo de despegue de laaeronave. El procedimiento de clculo supone en la mayora de los casos que el 95 % delpeso bruto es soportado por los trenes de aterrizaje principal y el 5 % por el tren de nariz.

3.1.2 Tipo y Geometra del Tren de Aterrizaje

El tipo de tren de aterrizaje y su configuracin determinan de qu modo se distribuye elpeso de la aeronave en el pavimento y establecen la respuesta del pavimento a las cargas

producidas por la aeronave. Para aviones de cuerpo ancho o cabina ensanchada o tren deconfiguracin especial, se les han preparado sus propias curvas, de resto de las aeronavestienen curvas en comn.

Aeronaves con trenes simples: Una sola rueda en cada tren.

Aeronaves de ruedas doble o gemelas: Su separacin entre ruedas es de 0.51 m entre ejesde los neumticos para aeronaves ligeras y 0.86 m para aeronaves pesadas.

Aeronaves de ruedas en tndem doble o boges: El espaciado entre ruedas entre ejes delos neumticos para aeronaves ligeras es de 0.51 m y separacin entre tndem de 1.14 m, y

de 0.76 m y 1.40 m para aeronaves pesadas.

Aeronaves de Cuerpo ancho o cabina ensanchada: Son las aeronaves de tipo B-747, DC-10, A-300, B-767, B-757, L-1011 y C-130, que de acuerdo a su distribucin del tren y suseparacin, se le han preparado curvas especiales para su diseo.

Presin de inflado: La presin de los neumticos vara entre 75 y 200 lbs/pulg2, enconfiguracin al tren y al peso bruto, factores dados por los fabricantes de las aeronaves.

3.2 Determinacin del Avin de diseo

3.2.1 Volumen del Trafico

Para el inicio de un estudio de trfico y diseo de pavimento, es indispensable disponer depronsticos de salidas anuales por tipo de aeronave. Estos pronsticos se pueden conseguiren la oficina de Transporte Areo de la Unidad Administrativa Especial de AeronuticaCivil, con la Organizacin General de Aviacin, que es un organismo internacionalparticular que maneja todos los itinerarios de las agencias de viaje mundial y por ltimocon base a estudios particulares del trfico que se estime que puede operar.


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3.2.2 Avin de Diseo

Los pronsticos o volmenes de trafico da como resultado una variedad de aeronaves, y elclculo o la seleccin de la aeronave debe basarse en la que mayor espesor pavimentorequiere para sus condiciones actuales. No siempre sucede que la aeronave ms pesadarequiere el mayor espesor de pavimento.


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3.2.3 Determinacin de las Salidas Equivalentes

Lo primero que se debe establecer es convertir todos los trenes de las aeronaves al mismo

tren de aterrizaje que la aeronave de clculo, para lo cual se emplean factores deconversin, que son similares para el diseo del pavimento rgido como flexible. Estosrepresentan una aproximacin relativa a los efectos de fatiga de los diferentes tipos detrenes. Como una aproximacin ms cercana y terica se recomiendan los siguientesfactores:

Para Convertir A Multiplicar las salidas por

Rueda Simple Rueda Doble 0.8Rueda Simple Doble Tndem 0.5Rueda Doble Doble Tndem 0.6

Rueda Doble Rueda Simple 1.3Doble Tndem Doble Doble Tndem 1.0Doble Tndem Rueda Simple 2.0Doble Tndem Rueda Doble 1.7Doble Tndem Doble Rueda Doble 1.7

Lo segundo una vez agrupado las aeronaves en la misma configuracin de tren deaterrizaje, es la conversin a salidas anuales equivalentes de la aeronave de clculo, deacuerdo a la siguiente formula

Log R1 = log R2 x ( W2/W1) ^

R1 = Salidas anuales equivalentes de la aeronave de clculoR2 = Salidas anuales expresadas en el tren de aterrizaje de la aeronave en cuestinW1 = Carga Sobre la rueda de la aeronave de calculoW2 = Carga sobre la rueda de la aeronave en cuestin

Como las aeronaves de fuselaje ancho poseen trenes de aterrizaje diferente de las otrasaeronaves, es preciso considerarlas especialmente para mantener los efectos relativos. Estose lleva a cabo tratando cada fuselaje como una aeronave con tndem doble de cuatroruedas, de 300.000 lbs o 136,100 kg, al calcular las salidas anuales equivalentes.

A continuacin se da un ejemplo de salidas equivalentes para un avin de fuselaje anchotipo B-747.

2.3.3 Modelo de Tabla de Salidas Equivalentes


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PERIODO 1999 AVION DE DISEO A-320 CARGA RUEDA 40099

Numero de salidas del ao 67,532

TIPO DE AVION TREN RUEDAS SALIDAS PESO COEF. ALIDAS CARGA FACTOR CARGA SALIDAS

(LB) RUEDA PESO EQUIVAL

A-300-B2 T 8 1 304012 1.7 2 35625 1.000 35625 2A-310 T 8 482 332680 1.7 820 35625 1.000 35625 558

A-320-200 D 4 1486 170635 1.0 1486 42659 0.940 40099 1486

A-340 T 8 614 560000 1.7 1044 35625 1.000 35625 701

ATR-42 D 4 3638 40920 1.0 3638 10230 0.940 9616 55

ATR-72 D 4 2384 48400 1.0 2384 12100 0.924 11180 61

B-1900 D 4 12529 16918 0.950

B- 707 T 8 17 336000 1.7 29 35625 1.000 35625 24

B-727-200 D 4 5352 185800 1.0 5352 46450 0.934 43384 7555

B- 737-300 D 4 2549 135500 1.0 2549 33875 0.918 31097 999

B- 747-200 DT 16 247 823000 1.7 420 35625 1.000 35625 297

B- 757-200 T 8 2137 240965 1.7 3633 35625 1.000 35625 2269

B-767-200 T 8 1280 317025 1.7 2177 35625 1.000 35625 1400B-777-200 T-L 12 212 647240 1.7 361 35625 1.000 35625 257

CN-208 S 2 392 7986 0.940

CN-235 S-L 4 358 31752 1.0 358 7938 0.940 7462 13

CV-580(CONVAI D 4 1327 54600 1.0 1327 13650 0.940 12831 58

DORNIER228-21 D 4 685 14175 1.0 685 3544 0.902 3196 6

DASH7 D 4 1222 43000 1.0 1222 10750 0.942 10127 36

DASH8-300 D 4 1111 41100 1.0 1111 10275 0.942 9679 31

DC-10-30 T+D 10 571 558000 1.7 971 35625 1.000 35625 654

DC-8 T 8 553 358000 1.7 940 35625 1.000 35625 635

DC-9-15 D 4 25633 91500 1.0 25633 22875 0.924 21137 1588

DC-3 S 2 2 25200 1.0 2 12600 0.940 11844 2

EMB-110 S 2 272 13007 1.0 272 6504 0.940 6113 9IL-18 T 8 2 134640 1.0 2 16830 0.940 15820 2

L-1011 T+D 12 220 432000 1.7 373 35625 1.000 35625 266

MD-11 T+D 10 341 602500 1.7 579 35625 1.000 35625 402

MD-80 D 4 835 150000 1.0 835 37500 0.948 35550 564

MD-83 D 4 480 161000 1.0 480 40250 0.948 38157 413

MD-88 D 4 168 149500 1.0 168 37375 0.940 35133 121

MD-90 D 4 362 157000 1.0 362 39250 0.940 36895 285

S-210 D 5 11 1000 1.0 11 200 1.000 200 1

TU-154(TUPOLE T 8 1 216050 1.7 1 35625 1.000 35625 1

IL-62 T 8 25 363760 1.0 1 45470 0.950 43197 1

F20 S 2 29 3500 1.000

C-210 S 2 1 16976 1.0 1 8488 0.940 7979 1

TOTAL 67,532 TOTAL SALIDAS 20,750

D DOBLE LOS COEFICIENTES DE CONVERSION TREN TOMADOS DEL AC/150/5320

G GEMELA LOS FACTORES DE CARGA TREN PRINCIPAL PARTE 3 DE LA OACI

T TANDEM

SL S. LINEA

S SENCILLA

PARA FUSELAJE ANCHO Y TREN DE ATERRIZAJE TANDEM SE TOMA CARGA RUEDA DE 35625Lb


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PERIODO 1994 AVION DE DISE O CABINA

ENSANCHADA

CARGA RUEDA 35625

PROYECCION 100 %

TIPO DE AVION TREN RUEDA SALIDAS PESO COEF. SALIDAS CARGA FACTOR CARGA SALIDAS

(LB) RUEDA PESO EQUIVAL

AIR BUS 300 B 8 10 345400 1.0 10 35625 1.000 35625 10

BOEING 707 B 8 327 333000 1.0 327 35625 1.000 35625 327

BOEING 727-100 G 4 3115 160000 0.6 1869 40000 0.940 37600 2297

BOEING 727-200 G 4 1 190500 0.6 1 47625 0.932 44387 1

BOEING 737 G 4 605 130000 0.6 363 35625 0.920 32775 285

BOEING 747-400 B-D 16 103 877000 1.0 103 35625 1.000 35625 103

BOEING 757 B 8 1100 250000 1.0 1100 35625 1.000 35625 1100

BOEING 767 B 8 6 380000 1.0 6 35625 1.000 35625 6

DC-10 BD+G 10 68 555000 1.0 68 35625 1.000 35625 68

DC-8 B 8 485 350000 1.0 485 35625 1.000 35625 485

DC-9 B 4 4412 110000 0.6 2647 27500 0.924 25410 778

FOKKER-27 G 4 580 45000 0.6 348 11250 0.950 10688 25

HERCULESC130 G-L 4 180 175000 0.6 108 43750 0.950 41563 157

LOCK-GALAXY B-D 16 1 769000 1.0 1 35625 1.000 35625 1

ATR-42 G 4 91 35605 1.0 91 8901 0.950 8456 9

MD-83 G 4 3360 160000 0.6 2016 40000 0.932 37280 2401

AN-74 S-L 12 67 798323 1.0 67 35625 1.000 35625 67

FOKKER-50 G 4 1770 30164 0.6 1062 7541 0.950 7164 23

RJ-100 G 4 1614 50000 0.6 968 12500 0.950 11875 53

DASH-300 G 4 230 43000 0.6 138 10750 0.950 10213 14OTROS S 2 7712 15100 0.5 3856 7550 0.950 7173 41

TOTAL 25,837 TOTAL SALIDAS 8,249

D DOBLE LOS COEFICIENTES TOMADOS DELAC/150/5320

G GEMELA LOS FACTORES DE CARGA PARTE 3 DE LAOACI

B BOGUIE PARA FUSELAJE ANCHO Y BOGUIES SE TOMA CARGA RUEDA DE 35625LBS

SL S. LINEA

GL G.LINEAPROYECCION A 2020 16,769


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3.3 Capacidad de la Pista

Es una medida del mximo nmero de operaciones de aeronaves, las cuales pueden seracomodadas en un aeropuerto en una hora.

3.3.1 Definiciones

Demanda:Es la magnitud de las operaciones de las aeronaves para ser acomodadas en unperodo de tiempo especificado.

ndice de Mezcla:Es una expresin matemtica y es el porcentaje de aeronaves clase Cmas 3 veces el porcentaje de aeronaves clase D. IM = % (C+3D).

Mezcla de Aeronaves: Es la clasificacin y designacin por peso a su despegue o salida

Tabla 3.1

AERONAVE PESO (lbs) NmeroTipo Al despegue Maquina

A 12,500 O MENOS SimpleB 12,500 O MENOS MltipleC 12,500 300,000 MltipleD SOBRE 300,000 Mltiple

Tipo de Vuelo:De acuerdo a su operacin puede ser, vuelos de reglamento visual (VFR),vuelos de reglamento instrumento (IFR), y vuelos de pobre visibilidad (PVC)

Configuracin de la pista:Es la orientacin con respecto a la direccin del viento, su tipode operacin y las reglas de tipo de vuelo. (Ver Grficas 3.1 y 3.2)

ASV: Volumen anual de Servicio, esta dado por la capacidad horaria de la pista, suconfiguracin, y su tipo de ayudas a la aeronavegacin.

T:factor de aterrizaje y despegue inmediato. El cual se obtiene de grficas.

E: Factor de Salida, depende del nmero de calles de salidas que tenga la pista y suseparacin.

3.3.2 Componentes de la Capacidad Horaria


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Exceptuando situaciones que involucre condiciones de PVC, o pistas paralelas condestinaciones diferentes o radar, el clculo es como sigue:

a.

Seleccione la configuracin de la pista en las figuras 3.1 y 3.2

b.

De las figuras seleccionada identifique C*, T y Ec. Determine la clase de aeronaves tipo C y D, operando la pista para calcular el ndice

de Mezcla.d. Determine el porcentaje de llegadas.e. Determine la Capacidad Base C*f. Determine el Factor T, en operaciones IFR, T= 1.0g. Determine el factor E.h. Calculo de la capacidad horaria es igual a C* x T x E

3.3.3 Ejemplo 1:

Determine cul es la capacidad de la pista para un pronstico anual de 220,000 operaciones,y con una demanda relacionada de la siguiente forma:

41 % de Aviones Pequeos:55 % de Aviones Largos4% de Aviones pesados

Mezcla de Aviones I.M. Configuracin Capacidad Horaria A.S.V.%A

%B

%C

%D

(C+3D) No Sketch VFR IFR En miles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

21 20 55 4 67 1 ------- 63 56 205

El volumen de servicio anual es menor que la demanda de operaciones, por lo que se estimauna prdida de capacidad de la pista que originara demoras a las operaciones, generandocostos que pueden ser onerosos.

3.3.3 Ejemplo 2:

Determine la capacidad horaria para una pista cruzada en la cual se tiene el siguientepronstico:

Condiciones IFR Porcentaje en IFR

13 de Aviones Pequeos: 26 %10 de Aviones dobles pequeos 20 %


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25 de Aviones Largos 50 %2 de Aviones pesados 4 %

50 Total Operaciones 100 %

Condiciones VRF Porcentaje en VRF

2 de Aviones Pequeos: 6 %5 de Aviones dobles pequeos 15 %25 de Aviones Largos 73 %2 de Aviones pesados 6 %

34 Total Operaciones 100 %

Se cuenta con tres operaciones de aterrizaje y despegue inmediato en condiciones VRF, lascuales equivalen a un 12 % de las operaciones totales:

Tabla de resultados

Tiempo

Uso pista Cap Mezcla de Aviones I.M.

% Calles deSalidas en 00pies

% C*Fig3.27

T E Cap

Dig No Fig %A %B %C %D (C+3D)

LL 1 2 No T.G.

Hora

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18VRF CR 43 3-27 26 20 50 4 62 45 45 60 2 12 89 1.06 .94 89IFR CR 43 3-59 6 15 73 6 91 55 60 1 0 53 1.00 .97 51

MI = ndice de MezclaCR = Pista cruzada

La capacidad horaria calculada de la pista es de 89 operaciones hora en condiciones VRF y51 operaciones hora en condiciones IFR, excediendo la demanda aeronutica de 50 en VRFy 34 en IFR


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Taller calificativo

Se tiene un pronstico de salidas para el aeropuerto de Santa Marta, y quiere determinar las

salidas equivalentes para un B-727-100 y verificar para un B-747-400. La plataforma deaviones de pasajeros tiene 4 posiciones a contacto y una remota y est conectada por unacalle de rodaje en una cabecera. Obtener este resultado y verificar si la pista tiene lacapacidad para recibir este trfico lo mismo que la plataforma.

Aeronave No de salidas anuales

B-727-100 3760B-727-200 9080B-707-100 3050DC-9-30 5800

A-320-200 400B-737-200 2650DC-10-15 1710B-747-400 85


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4. DISEO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

4.1 Generalidades

Los pavimentos flexibles consisten en una mezcla de asfltica caliente colocada sobre unabase y Subbase cuando se requiera a las condiciones de la Subrasante, la cual a su vez debesoportar toda la estructura del pavimento.

A continuacin se da las definiciones de los componentes de una estructura de pavimentoflexible y sus caractersticas principales que deben respetarse durante el diseo y suconstruccin. La metodologa actual, para su revisin y comprobacin del diseo, implicautilizar el programa FAARFIELD de la FAA

3.4 Superficies de Mezcla Asfltica en Caliente.

Es una capa revestida en asfalto con el fin de prevenir la penetracin del agua de lasuperficie a la base granular; es una superficie lisa y bien compacta, de alta estabilidad ydurabilidad con el fin de prevenir que las partculas sueltas pongan en peligro lasaeronaves; resistente a los esfuerzos inducidos por las cargas de aeronaves; y su terminadodebe tener cualidades antideslizantes y que no cauce un desmedido desgaste a las llantas.Una gradacin densa de un concreto de mezcla asfltica en caliente, se debe producir enplanta, para que rena satisfactoriamente todos los requisitos de la especificacin FAA-P-401.

3.5 Base Granular

La base es el principal componente de la estructura del pavimento. Esta tiene la funcin dedistribuir las cargas impuestas por las ruedas a la Subbase o Subrasante. La base por smisma, debe resistir las presiones verticales que producen consolidacin, y da comoresultado una distorsin en la superficie, y adems debe resistir los cambios de volmenescausados por las fluctuaciones del contenido de humedad. En el desarrollo de la obtencinde espesores de los pavimentos, la base como requisito mnimo debe asumir un valor deCBR de 80. La calidad de la base depende de la composicin, de las propiedades fsicas ysu compactacin. Las especificaciones cubren la calidad de los componentes, su gradacin,

manejo, control y preparacin de varios tipos de base usadas en aeropuertos, para cubrirque las cargas de diseo estn en los 14,000 kilos o ms.

Las principales bases utilizadas son:

(1) Item P-208 Base granular(2) Item P-209 Base en agregado triturado


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(3) Item P-211 Base en roca limosa(4) Item P-304 Base tratada con cemento(5) Item P-306 Subbase en concreto pobre(6) Item P-401 Base de mezcla en planta en caliente.

El uso de la base P-208 se limita al diseo de pavimentos para aeronaves cuya carga brutasea 60,000 lbs o 27,000 kilos o menos. Si se quiere utilizar como base, el espesor de lamezcla asfltica en caliente debe incrementarse en una pulgada o 25 mm.

3.6 Subbase Granulares

Se incluye como parte integral de la estructura de todos los pavimentos flexiblesexceptuando donde se encuentren Subrasante con CBR mayores de 20. Su funcin essimilar a la de la base. Sin embargo es adicionarse para quitar desde la superficie y a la cualest sometida, las bajas intensidades de cargas; los requerimientos de material no son tan

estrictos y su valor de CBR es variable. Las especificaciones cubren la calidad de loscomponentes, su gradacin, manejo, control y preparacin de varios tipos de Subbaseusadas en aeropuertos, para cubrir que las cargas de diseo estn en los 14,000 kilos o ms.

Las principales Subbase utilizadas son:

(1) Item P-154 Subbase granular(2) Item P-210 Subbase en caliche(3) Item P-212 Subbase en shell(4) Item P-213 Subbase de arena arcillosa(5) Item P-301 Subbase en suelo cemento.

El uso de las sobases P-213 y P-301, no son recomendable cuando se tiene penetracin porheladas.

3.7 Subrasante

Las Subrasante deben estar sometidas a bajos esfuerzos que vienen desde la superficie ypasan la carpeta, base y Subbase, los cuales se atenan con la profundidad y el control delos esfuerzos se hace en la parte superior de la Subrasante a las inusuales condicionesexistentes. Una de estas inusuales condiciones es la gran variabilidad por el contenido dehumedad o densidad, que cambia en la localizacin de los controles de esfuerzos. La

habilidad de una partcula de suelo es la resistencia al corte y la deformacin que vara consu densidad y contenido de humedad. Se ha establecido una tabla la cual muestra con laprofundidad el control de compactacin que se debe aplicar desde la superficie.


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Tabla 4.1

Se debe cuidar de contaminar las bases o sobases con la Subrasante por lo que se aconsejaprotegerlas por medio de Geotextiles.

Ejemplo

En una extensin de una plataforma que va ser construida para acomodar aviones de trentanden doble con un peso de 340,000 lbs, las investigaciones de suelos mostraron lassiguientes densidades para un suelo no cohesivo:

Profundidad Densidad enEn Pulgadas el lugar

2 70 %14 84 %26

86 %38 90 %


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50

93 %

De acuerdo a la tabla para ese tipo de tren y carga se debe tener la siguiente compactacinrequerida de la Subrasante

Tipo de avin 100% 95 % 90 % 85 %340,000 lbs 0-21 21-37 37-52 52-68

Al comparase se observa que solo hasta las 38 pulg est cumpliendo el requisito, entonces;se debe dar compactacin en una pulgada de suelo para que suba al 95 %, y 21 pulgadaspara que suba la compactacin al 100 %.

4.5.1 Suelos Sensibles

Son por lo general suelos arcillosos los cuales exhiben cambios volumtricos significantes alos cambios de humedad. Los pavimentos de aeropuertos construidos sobre estos suelosestn sujetos a movimientos diferenciales que causan rugosidad y craqueo al pavimento.Los diseos de los de pavimentos deben proveer mtodos que aminoren o prevengan losefectos de estos suelos. El tipo de arcilla que produce hinchamiento por cambiovolumtrico, es por lo general ilitas y caolinaitas, las cuales usualmente posen LL mayor de40 y IP superior de 25. Los suelos que exhiben un cambio volumtrico mayor del 3% en elensayo de CBR, requieren tratamiento.

Este tratamiento por lo general consiste en la remocin del suelo, estabilizacin, el cuidadoque se tenga en el control de la compactacin y el control especial de la humedad. Adems

de brindar un adecuado drenaje que evite la incorporacin de humedad al suelo. La FAA,recomienda el siguiente tratamiento cuando se encuentran este tipo de suelo.

Tabla 4.2 Recomendaciones para suelos sensibles

Potencialde expan

% deexpansin

Potencial dehumedad

Tratamiento.

Bajo 3-5 Bajo Compactar el suelo (en 2 al 3 %) y no mayor del90% Densidad mxima apropiada

3-5 Alto Estabilizar el suelo hasta una profundidad de 6

Medio 6-10 Bajo Estabilizar el suelo hasta una profundidad de 126-10 Alto Estabilizar el suelo hasta una profundidad de 12

Alto Mayor de 10 Bajo Estabilizar el suelo hasta una profundidad de 12Alto Estabilizar el suelo hasta una profundidad de 36

En suelos variables Estabilizar el suelo hasta unaprofundidad de 60

4.6 Curvas de Diseo


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Debido a los diferentes esfuerzos y distribuciones se separan las curvas de diseo parapavimentos flexibles de acuerdo a las configuraciones del tren de aterrizaje. Estas figurasdel 4.2 al 4.14 se desarrollan para materiales de base y Subbase no tratadas. Los materiales

estabilizados tienen un manejo por separado, y para lo cual se dan las respectivas tablas deequivalencias para que sean compensados los espesores obtenidos de las figuras anteriores.

4.7 Datos de Entrada

El uso de las curvas de clculo, requiere un valor del CBR para el material de la Subrasante,un CBR para el material de la Subbase, el peso bruto del avin de diseo o seleccionado, elnmero anual de salidas del avin de diseo. Cuando se habla de operaciones de un avinse habla de una salida y un aterrizaje. Las curvas o grficas de clculo indican el espesor

total del pavimento y el espesor del concreto asfltico.

4.7.1 Espesor Mnimo de Base granular

De acuerdo a investigaciones y trabajos de campo para diferentes trenes, el diseorecomienda la siguiente tabla para los espesores mnimos de base granular que se debeutilizar en una estructura de pavimento.

Tabla 4.3


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4.7.2 Espesor del Pavimento para altos Niveles de Salida.

Las Grficas utilizadas en los diseos de pavimentos flexibles, dentro de sus parmetros deentrada, solo manejan hasta 25,000 salidas anuales, la FAA a travs de investigaciones yobservaciones en pavimentos de servicio, ha tabulado logartmicamente para diferentessalidas que superan las 25.000 salidas de las grficas, porcentajes en que se debe aumentarel espesor obtenido.

Salidasanuales Porcentajeespesor50,000 104

100,000 108150,000 110200,000 112

4.8 reas Crticas y No Crticas.

Las grficas de diseo de pavimentos, se utilizan para determinar el espesor total T crticode pavimento y los requisitos de espesor de la capa la capa de concreto asfltico. El factor0.9 T, para pavimentos no crticos se aplica a las capas de base y Subbase, y el espesor quese aplica a la capa de rodadura es el que se registra en cada grfica de clculo. En la partevariable de la seccin figura 4.1 y en el borde de la berma, la reduccin solo se aplica a labase granular. El espesor de 0.7 T, para la base debe ser el mnimo permitido. La Subbaseentonces deber incrementarse en su espesor para proporcionar un drenaje superficialpositivo para toda la superficie de fundacin. Para fracciones de pulgada de 0.5 o ms,utilcese le nmero entero ms prximo.

4.9 Ejemplo de Diseo

Se supone que un pavimento flexible ha de calcularse para una aeronave de tren deaterrizajes de ruedas dobles con una carga de 75,000 lbs (34,000 kg) y 6,000 salidasequivalentes anuales. Los valores de CBR para Subbase y terreno de fundacin son de 20 y6 respectivamente.


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a)

Calculo del espesor total del pavimento: Este es obtenido de la Grfica 4.3 conlos datos de entrada, dando para el ejemplo 23 pulgadas (584 mm).

b)

Espesor total de la Subbase: Es determinado de la misma Grfica 4.3, pero se

utiliza el valor de CBR de 20 de la Subbase, dando un espesor de 9.5 pulg. (241mm), siendo este resultado un espesor combinado de mezcla asfltica y base. Elespesor de la Subbase ser 23 9.5 = 13.5 pulg o 14

c) Espesor de la Mezcla asfltica: De la misma grfica 4.3, se describe que losespesores en reas crticas son de 4 pulg (10 mm) y no crticas de 3 pulg. (76mm).

d) Espesor de la Base: El espesor de la base se calcula de la substraccin delespesor combinado de mezcla asfltica y Base, obtenido en el numeral b. Elespesor de la Base ser 9.5 4 = 5.5 o 6. Este espesor aqu calculado se

compara con la tabla de espesores mnimos de Subbase del numeral 4.7.1. y sepuede observar que para este tipo de rueda y carga, se exige un espesor de basede 6 pulg, por lo que el espesor final para el clculo ser de 6 pulg o 200 mm.

Comentarios: Se debe utilizar una base granular tipo P-209, segn requisito establecidopara aviones de peso mayor a 60,000 lbs

Los espesores de las reas no crticas se calculan segn los factores y condiciones delpargrafo 4.8

Resultados

Tipo material reascrticas

reas nocrticas

Borde de Berma

Pulg - mm Pulg - mm Pulg - mmMezcla en Caliente P-401 4 (100) 3 (75) 2 (50)Base Granular P-209 6 (200) 5 (125) 4 (100)Subbase Granular P-154 14 (355) 13 (330) 10 (255)Adicin en Subbase pordrenaje

3 (75) 8 (205)

Total 24 (655) 24 (655) 24 (655)

4.10 Uso de Base y Subbase Estabilizadas

Las capas de base y Subbase estabilizadas son necesarias para pavimentos nuevos donde setenga presencia de aviones que superen las 100,000 lbs en peso. Para su uso se recomiendautilizar los factores de equivalencia que ms adelante se describen, los cuales son sensibles


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a diferentes variables tales como espesor de la capa, tipo de agente estabilizador y lalocalizacin de la capa estabilizada dentro de la estructura. Esta excepcin a la utilizacinde bases estabilizadas se puede hacer, cuando los materiales que se piensan colocar comoestructura proviene de una roca dura, tienen gradacin cerrada y son el 100 % producida

dentro de un proceso de trituracin. Adems deben registrar una resistencia al ensayo delCBR mayor del 100% para materiales de Base y 35% para materiales de Subbase. Serecomienda no utilizar materiales de menor calidad en sustitucin de otros de mejorcalidad.

Otro requisito en su utilizacin, es que el espesor mnimo total del pavimento una vez sehaya hecho todas las sustituciones, no debe ser menor que el espesor total de pavimentorequerido cuando se utiliza una Subrasante de CBR de 20.

4.10.1 Subbase granular

Todos los ensayos, factores y recomendaciones que se enuncian para estabilizar unaSubbase estn basados en la utilizacin de una Subbase P-154, cuya resistencia es de unCBR de 20. La utilizacin de materiales estabilizados de mayor calidad que P-154, debearrojar espesores menores, ya que el factor escogido, divide el espesor requerido de laSubbase P-154

TABLA 4.4 FACTORES EQUIVALENTES PARASUBBASES DE MAYOR CALIDAD QUE UNA SUBBASE P-154

Subbase en Material granular Factor deEquivalencia

P-208 Base Granular 1.0 1.5P-209 Base triturada 1.2 1.8P-211 Base en roca 1.0 1.5Subbase en Material estabilizado Factor de

EquivalenciaP-301 Base en suelo cemento 1.0 1.5P-304 Base granular con cemento 1.6 2.3P-306 En concreto Pobre 1.6 2.3P-401 Mezcla en caliente 1.7 2.3

4.10.2 Base granularTodos los ensayos, factores y recomendaciones que se enuncian para estabilizar una baseestn basados en la utilizacin de una base P-209, cuya resistencia es de un CBR de 80. Lautilizacin de materiales estabilizados de mayor calidad que P-209, debe arrojar espesoresmenores, ya que el factor escogido divide el espesor requerido de la base P-209

TABLA 4.5 FACTORES EQUIVALENTES PARA BASESDE MAYOR CALIDAD QUE UNA BASE P-209

Base en Material granular Factor deEquivalencia


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P-208 Base Granular 1.0P-211 Base en roca 1.0La sustitucin de P-208 por P-209, es permisible cuando el

peso del avin es menor de 60,000 lbs y se aumenta 1 pulgal concreto asflticoBase en Material estabilizado Factor de

EquivalenciaP-304 Base granular con cemento 1.2 1.6P-306 En concreto Pobre 1.2 1.6P-401 Mezcla en caliente 1.2 1.6

Cuando se utilizan bases P-304 y P-306 en pavimentos flexibles, se puede encontrarreflexiones por retraccin, por lo que el espesor mnimo a utilizar sobre estas bases no debeser menor a 4 (100 mm).

Con el fin de hacer una correlacin y asemejar a lo del Instituto del Asfalto para utilizar

factores de reduccin, empleamos la siguiente relacin deducida de la resistencia de

materiales:

E1 x 1 u1 1/3

H2 = h1 x --- --------

E2 1- u2

Teniendo en cuenta que los valores u del modulo de Poisonn para los materiales granulares

son aproximadamente iguales a 0.35 y que los mdulos de elasticidad son de la forma

E = K * CBR

CBR1 1/3

H2 = h1 x ---------

CBR2

4.10.3 Ejemplo.


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Use los factores de equivalencia, asumiendo que un pavimento flexible es requerido para unavin de diseo de 300,000 lbs de tndem doble, con 15,000 salidas equivalentes. El CBRde Subrasante es 7 y se quiere utilizar una Subbase P-401.

e) Calculo del espesor total del pavimento: Este es obtenido de la Grfica 4.4 conlos datos de entrada, dando para el ejemplo un espesor 37.5 pulgadas (953 mm).

f) Espesor total de la Subbase: Es determinado de la misma Grfica 4.4, pero seutiliza el valor de CBR de 20 de la Subbase, dando un espesor de 17 pulg. (432mm), siendo este resultado un espesor combinado de mezcla asfltica y base. Elespesor de la Subbase ser 37.5 17 = 20.5 pulg o 21

g) Espesor de la Mezcla asfltica: De la misma grfica 4.4, se describe que losespesores en reas crticas son de 4 pulg (10 mm) y no crticas de 3 pulg. (76

mm).

h) Espesor de la Base: El espesor de la base se calcula de la substraccin delespesor combinado de mezcla asfltica y Base, obtenido en el numeral b. Elespesor de la Base ser 17.0 4 = 13. Este espesor aqu calculado se comparacon la tabla de espesores mnimos de Subbase del numeral 4.7.1. y se puedeobservar que para este tipo de rueda y carga, se exige un espesor de base de 8pulg, por lo que el espesor final para el clculo ser de 13 pulg o 330 mm.

i) Base estabilizada: El espesor obtenido de 13 se divide por 1.4 promedio delrango para P-401, dando 9 (230 mm).

j) Subbase estabilizada: El espesor obtenido de 20.5 se divide por 2.0 promediodel rango para P-401, dando 10 (250 mm).

k) Chequeo del espesor mnimo: El total del pavimento estabilizado requerido esde 4 + 9 +10 = 23 pulg (585 mm), es comparado para un espesor total depavimento de CBR 20, el cual fue hecho en este ejemplo dando 17 pulg, elespesor de 23 pulg es mayor al de 17, por lo que el diseo es adecuado.


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EJEMPLO PARA EL TALLER

De los datos del taller No 1, calcular el espesor de pavimento requerido, para unaSubrasante cuyo CBR es 3%, y se quiere estabilizar con una base P-401 y una Subbase en

concreto pobre P-306


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5 DISEO DE PAVIMENTOS RIGIDOS

5.1 Generalidades

Los pavimentos rgidos de Aeropuertos estn compuestos de una placa de concreto decemento portland colocadas sobre una Subbase granular o estabilizada, que es soportada enuna Subrasante compactada.

5.2 Pavimento de Concreto

La superficie de pavimento debe proveer una superficie no deslizante, prevenir lasinfiltraciones del agua superficial y dar un soporte de acuerdo a la especificacin P-501 depavimentos en concreto de cemento portland. La metodologa actual, para su revisin y

comprobacin del diseo, implica utilizar el programa FAARFIELD de la FAA

5.3 Subbase

El propsito de la Subbase es proveer bajo un pavimento rgido un soporte uniforme establepara la losa de concreto. El mnimo espesor requerido de Subbase en un pavimento es de 4pulg (100 mm). La FAA toma como Subbase estndar en sus diseos la P-154 y aceptautilizar como Subbase los siguientes materiales:

(1) Item P-154 Subbase granular(2) Item P-208 Base granular

(3) Item P-209 Base Triturada(4) Item P-211 Base en roca(5) Item P-304 Base tratada con cemento(6) Item P-306 Concreto Pobre(7) Item P-401 Mezcla asfltica en caliente

La utilizacin de estas bases y de mayor espesores son considerados en el diseo, a travsdel modulo de fundacin K respectivo para cada una de ellas.

5.3.1 Calidad de la Subbase:

Subbase estabilizadas son requeridas para los nuevos diseos de pavimentos cuando sonsolicitadas por aeronaves de peso mayores a las 100,000 lbs, y se utilizan las siguientes:

(1) Item P-304 Base tratada con cemento(2) Item P-306 Concreto Pobre(3) Item P-401 Mezcla asfltica en caliente.


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5.5 Subrasante:

Los materiales bajo pavimentos rgidos deben ser compactados para que brinden una

adecuada estabilidad uniforme como se explico en los pavimentos flexibles; sin embargo suexigencia no es tan fuerte como se explica en el pargrafo 4.5 debido a los bajos esfuerzosque llegan a la Subrasante. Se hacen las siguientes recomendaciones de compactacin de laSubrasante:

- Para suelos cohesivos en una seccin completa 90 % de la densidad mxima.- Para suelos cohesivos en secciones de corte, hasta las 6 pulg 90 % de la densidad

mxima- Para suelos no cohesivos en una seccin completa 100 % de la densidad mxima y a

partir de las 6 Pulg de profundidad un 95 %.- Para suelos no cohesivos en secciones de corte, hasta las 6 pulg 100 % de la

densidad mxima y a partir de las 6 pulg hasta las 18 pulg el 95 %- Para suelos sensibles se deben tener las mismas consideraciones del pargrafo 4.5.1

5.6 Determinacin del Modulo de Fundacin

En las investigaciones de los suelos, la determinacin del modulo de Subrasante K, esfundamental para saber el soporte de la Subrasante y porque adems es requerimiento en eldiseo del pavimento rgido. El modulo de fundacin debe ser asignado al material que estdirectamente debajo la losa de concreto, sin embargo es recomendado establecer el valordel K de la Subrasante y hacer las correcciones en la cantidad que se deba, por efectos de laSubbase y espesor utilizado.

Se pueden emplear correlaciones de las tablas y cuadro enunciados en el captulo 2 outilizar la grfica 5.1 anexa de acuerdo al CBR de la Subrasante.

5.6.1 Determinacin del Valor de K por Efectos de Una Subbase Granular

La determinacin del modulo de fundacin arriba de una Subbase por ensayo en la etapa de

diseo no es usualmente practica. El probable incremento en K est asociado a variosespesores y diferentes materiales de Subbase, la FAA con base a experiencias y ensayos haestablecido las figuras 5.2, para bases tipo P-154 y P-209 y cuando son estabilizadas, utilizauna sola figura 5.3, para sobases tipo P-304, P-306 y P-401.


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5.7 Determinacin del Espesor de la Losa de Concreto

El diseo de las curvas ha sido preparado para los pavimentos rgidos similares a como se

realizaron para pavimento flexible de acuerdo al tipo de tren de aterrizaje y carga. Lasgrficas estn basadas en que la carga es oblicua al borde de la junta, o si est localizada enforma perpendicular o paralelo a la junta. El diseo requiere de cuatro parmetros deentrada: resistencia del hormign a la flexin, modulo del terreno de fundacin, peso brutode la aeronave de clculo y nmero de salidas anuales equivalentes de la aeronave dediseo. Los espesores de las dems estructuras del pavimento se calculan por separado.

5.7.1 Resistencia del Concreto a la Flexin.

El espesor del pavimento rgido est relacionado a la resistencia a la flexin del concretoutilizado, la cual se evala por el mtodo de la resistencia a la flexin segn la norma

ASTM C-78, ya que le trabajo primario de una losa de concreto es a la flexin. El diseo dela resistencia a la flexin se debe basar en la edad del concreto que debe ser requerido,cuando la losa se d al trfico.

El modulo de reaccin K del material que soporte el pavimento rgido, se obtiene como seexplico en el numeral 5.6,

El peso bruto del avin de diseo se da para cada tipo de tren de aterrizaje, para larespectiva carga y para las aeronaves de cabina ensanchada, que tienen su curva especial.La gama de pesos que se utilizan en las curvas, abarca los pesos de la mayora de aeronavesactuales.

El nmero de salidas anuales de la aeronave de diseo se calcula similar al diseo delpavimento flexible, de acuerdo al trfico esperado.

5.8 Utilizacin de las Curvas de Clculo.

Las curvas del pavimento rgido se trazan de manera que se registren los datos de clculoen el mismo orden que se trato el numeral anterior y se obtiene nicamente el espesor de lalosa de concreto, sin tener en cuenta el espesor de la Subbase. Se han construido curvasopcionales cuando la carga aplicada por la aeronave al borde la junta, forma ngulo relativoa esta, que influye en la magnitud de los esfuerzos en la losa. Los trenes de aterrizaje de

ruedas simples y ruedas dobles producen los mayores esfuerzos cuando estn paralelos operpendiculares a las juntas. Los trenes tndem dobles, producen las tensiones o esfuerzosmximos cuando su posicin acta en ngulo a la junta. La utilizacin de estas curvas, esms que todos utilizadas en la baha de espera, en los finales de pista, en las interseccionesde calles de rodaje y pista y en las plataformas. Como recomendacin una vez obtenido elavin de diseo, se obtiene el espesor por las dos curvas y se analiza la posibilidad de queuna aeronave de rueda doble pueda afectar el diseo a las salidas anuales equivalentes.


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5.9 reas Crticas y no Crticas.

Las grficas de diseo de pavimentos, se utilizan para determinar el espesor de la losa de

concreto total T crtico de pavimento. El factor 0.9 T, para pavimentos no crticos se aplicaa la losa de concreto. En la parte variable de la seccin figura 4.1 y en el borde de laberma, la reduccin sola se aplica a la losa de concreto. El cambio de espesor se debe llevara todo lo largo y ancho de la losa. En las reas de losa que tenga espesor variable, el espesorde la Subbase debe ajustarse en la medida de lo necesario, para dar una superficie dedrenaje uniforme a la superficie de la Subrasante. Para fracciones de pulgada de 0.5 o ms,utilcese le nmero entero ms prximo.

5.9 Ejemplo de Diseo

Supongamos una aeronave de 160,000 kilos, y salidas anuales equivalentes de 6,000 con

tren de aterrizaje tipo tndem doble. Dentro de estas salidas se consideran que 1,200 es parauna aeronave tipo B-747, con 350,000 kilos. La resistencia de la Subrasante de fundacines de un CBR de 3, para una arcilla limosa. La resistencia a la flexin del concreto es de650 psi (4.5 MN/m2).

El peso bruto de la aeronave indica que se debe utilizar una Subbase estabilizada y para locual se escoge una Subbase estabilizada con cemento tipo P-304 con un espesor de 6 pulg.

El modulo de reaccin K, se puede obtener de la Figura 5.1 para un CBR de 3, el cual da unvalor de 100 PCI y para continuar con el siguiente procedimiento:

a)

Obtencin del modulo de reaccin por efectos de la Subbase: de la fig. 5.3 elmodulo de reaccin se aumenta de 100 PCI a 210 PCI.b)

Obtencin del espesor de la losa: de la figura 5.20 se obtiene un espesor de concretode 16.6 pulg (422 mm) que por redondeo a 17 pulg (430 mm)

5.10 Volmenes de Alto Trfico.

Las Grficas utilizadas en los diseos de pavimentos rgidos, dentro de sus parmetros deentrada, solo manejan hasta 25,000 salidas anuales, la FAA a travs de investigaciones yobservaciones en pavimentos de servicio, ha tabulado logartmicamente para diferentessalidas que superan las 25.000 salidas de las grficas, porcentajes en que se debe aumentar

el espesor obtenido.

Salidasanuales

Porcentajeespesor

50,000 104100,000 108150,000 110200,000 112


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5.11 Juntas para Pavimento de Concreto Rgido

La variacin de temperatura y humedad pueden causar cambios en la losa que producenesfuerzos significantes. Como la expansin y la contraccin estn restringidas a las fuerzas

de friccin o cortantes que se desarrollan en la cara que tiene contacto con la Subbase, seproducen esfuerzos de comprensin y tensin, y en la superficie pude causar craqueo ofisuramiento que dependiendo de su magnitud pude causar daos. Como la prioridad esreducir estos efectos, es necesario dividir el pavimento en losas de predeterminada longitudpara las principales juntas longitudinales, que son las que van segn el avance de lapavimentacin y determinar as los tipos de juntas transversales. Estas losas deben ser loms cuadradas posibles cuando no son reforzadas.

5.11.1 Categora de las Juntas

De acuerdo a su funcin las juntas estn categorizadas en juntas de Expansin o dilatacin,contraccin y de construccin. Todas las juntas deben ser terminadas en una manera quepermita ser selladas.

5.11.1.1 Juntas de Expansin

La funcin de juntas de aislamiento o expansin es aislar pavimentos de intersecciones y deestructuras del pavimento. Tipo A se utiliza cuando las condiciones impiden el uso dedispositivos de transferencia de carga que se extienden a travs de la articulacin, tal comocuando el pavimento se apoya en una estructura o cuando diferencias horizontales enmovimiento de los pavimentos pueden ocurrir. Estas articulaciones estn formadas por elaumento del espesor del pavimento a lo largo del borde de la losa. No se proporcionan lospasadores. Tipo A-1 articulaciones pueden ser utilizados como una alternativa en casos enque las juntas de borde engrosadas son indeseables.

5.11.1.2 Juntas de Contraccin: Su funcin es controlar el fisuramiento delpavimento cuando el pavimento se contrae por decrecimiento del contenido de humedad otemperatura. Las juntas decrecen los esfuerzos cuando se produce alabeo en la losa depavimento. Se usan las juntas Tipo B, C y D

5.11.1.3 Juntas de Construccin: Son requeridas cuando dos pavimentoscolindantes son colocados a diferente tiempo, tal como el final de jornada o entre lneas depavimentacin. Se usan las Juntas Tipo E.

5.12 Espaciamiento de las Juntas.

Las juntas como se dijo anteriormente, se debern construirse previendo el menormovimiento posible, de acuerdo al material que se use de Subbase en la estructura delpavimento.


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5.12.1 Juntas para Subbase no Estabilizadas

Siguiendo la regla de la PCA dada para el espaciamiento de las juntas, no debe exceder elespaciamiento en pies al doble de la altura de la losa en pulgadas, y su relacin de largoancho no debe ser mayor de 1.25. La FAA recomienda la siguiente tabla:

Tabla 5.1

Espesor de lalosa en mm

DistanciaLongitudinal en

m

DistanciaTransversal en

m152 3.8 3.8

165-229 4.6 4.6Mayor 229 6.1 6.1

5.12.2 Juntas para Subbase estabilizadas

Cuando se utilizan pavimentos sobre estas bases sus procedimientos es diferente para elespaciamiento de las juntas. Su espaciamiento est en funcin del radio de rigidez relativade la losa. La junta debe ser seleccionada de tal forma que la relacin del rigidez relativa yel espaciamiento de la junta este entre 4 y 6.

Tabla 5.2

Espesor de lalosa en mm

DistanciaLongitudinal en

m

DistanciaTransversal en

m203-254 3.8 3.8267-330 4.6 4.6

343-406 5.3 5.3 a 5.7 *Mayor 406 6.1 6.1

* Para geometras tpicas de pista y de calle de rodaje, la distancia corresponde a juntaslongitudinal es (5,7 m)

La rigidez relativa est definida por Westergard como la rigidez relativa de la losa y larigidez del modulo de fundacin. Esta determinada de la por la siguiente formula

r= Eh^3 )^1/4

E 4000000h 12 41.4303813v 0.15k 200

RadioRigidez

12 (1-u^2) K


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r= Radio de rigidez en Pulgh = Espesor de la placa en PulgK = Modulo de reaccin de la Subrasante real en pciE = Modulo de elasticidad del concreto = 4,000,000 lb/Pulg 2

u = Modulo de Poisson = 0.15

Ejemplo:

Para una losa con un espesor de 12 y modulo de reaccin de Subrasante de 200 lb/Pulg 2,calcular cual es su dimensionamiento.

= 41.43 Pulg.Lx y Ly ser la multiplicacin por 6 del modulo de rigidez relativa = 249 Pulg (6.5 m)

Si realizamos el mismo ejemplo con los criterios de la PCA para una h = 12 segn la tabla

5.2 o formula anterior nos da un Modulo de 41.43 Pulg. Con la relacin de simetra de loslados igual a 1, obtenemos de la figura 5.29 un coeficiente de 7.24, que multiplicado por elradio de rigidez (41.43 * 7.24 = 300) nos una losa de lado de 7.50 m.El criterio de seleccin por la FAA es tomar el menor lado, por lo que se escoge 6.50 m.

The joint spacing should be selected such that the ratio of the joint spacing, in inches, to the radius of relativestiffness is 5.0 or less to control transverse cracking. In the absence of conclusive local experience, amaximum joint spacing of 20 feet (6.1 m) is recommended. The radius of relative stiffness is defined byWestergaard as the stiffness of the slab relative to the stiffness of the foundation.

FIGURA 5.29


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TABLA 5.3


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TABLA 5.4 DE USOS DE LAS JUNTAS LONGITUDINALES

OBJETIVO USOS TIPO DEJUNTA

Insolacin oexpansin

Utilice en las intersecciones donde los pasadores no son lasadecuados y pavimentos donde colindan con estructurasexistentes. Consideradas en lugares a lo largo de un borde de

pavimento donde la expansin futura es posible

A

Contraccin Para todas las juntas de contraccin en las losas de las callesde rodaje < a 9 pulgadas (230 mm) de espesor. Para todas lasotras juntas de contraccin en losas < a 9 pulgadas (230 mm)de espesor, separadas a 20 pies (6 m) o menos desde el bordedel pavimento

B

Contraccin Puede ser considerada para su uso general. Considerar su usoen juntas de contraccin en losas a > 9 pulgadas (230 mm) deespesor, donde se coloca el pavimentos a 20 pies (6 metros) o

menos desde el borde del pavimento

C

Contraccin Para otras juntas de contraccin en el pavimento DConstruccin Dovelas Para Todas las juntas de construccin excluyendo

juntas de aislamientoE

Los detalles de las juntas se pueden ver en las figuras 5.30 y 5.31

TABLA 5.5 DE USOS DE LAS JUNTAS TRANSVERSALES

OBJETIVO USOS TIPO DEJUNTAExpansin de

borde ensanchadoo insolacin

Utilizarlas en las intersecciones con caractersticasque el eje longitudinal del pavimento respectivointersecta en un ngulo. El uso en el borde libre delas pavimentos donde se espera una expansinfutura, utilizando el mismo espesor del pavimento

A

Contraccin No se utilizan B

Puede ser considerada para su uso general.En las tres ultimas articulaciones de unborde libre, y en las tres articulaciones, enambos lados de las juntas de aislamiento

C

Contraccin Para otras juntas de contraccin en el pavimento D

Construccin Se utiliza en las juntas de construccin, en todoslos lugares donde se para las operaciones de

pavimentacin

E


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5.13 Juntas Aceradas

Las juntas que requieren varillas de acero lisas o corrugadas para dar continuidad alpavimento en su resistencia a los esfuerzos que sufre.

5.13.1 Las varillas Corrugadas

Son usadas principalmente en juntas longitudinales de contraccin y en juntas con llave deconstruccin para mantener en estrecho contacto las caras de las losas y no se separen, porlo tanto, que haya una mejor trasmisin de esfuerzos entre las dos partes del pavimento, porla accin de los agregados del concreto o de las llaves provistas para el efecto. Las varillascorrugadas por ellas mismas no actan como aparatos de transmisin de cargas. Las varillascorrugadas deben ser No 5 (16 mm) de dimetro, 30 pulg (760 mm) de longitud y separadascada 30 pulg (760 mm)

5.13.2 Las varillas lisas o dovelas

Este elemento metlico se coloca para transmitir las cargas a travs de la junta y evitardesplazamiento vertical relativo de las placas del pavimento. Las varillas lisas debenpermitir movimientos horizontales de las placas, para lo cual unas de las mitades de lavarilla se pintan y engrasa. En el extremo de las varillas lisas que van en las juntasexpansin se debe colocar un manguito o tubo metlico ajustado a la superficie de lavarilla, para permitir movimientos de expansin del pavimento en la junta. Se utilizan paralas juntas de expansin transversal y para todas las juntas de construccin. Las varillas secolocan en la mitad de la placa mas dimetro (ver detalles) y su espaciamiento esta dadopor la siguiente tabla.

TABLA 5.6

Espesor de la losa Diametro Longitud Espaciamiento6-7 in (152-178 mm) in1 (20 mm) 18 in (460 mm) 12 in (305 mm)7.5-12 in (191-305 mm) 1 in1 (25 mm) 19 in (480 mm) 12 in (305 mm)12.5-16 in (318-406 mm) 1 in1 (30 mm) 20 in (510 mm) 15 in (380 mm)16.5-20 in (419-58 mm) 1 in1 (40 mm) 20 in (510 mm) 18 in (460 m)20.5-24 in (521-610 mm) 2 in1 (50 mm) 24 in (610 mm) 18 in (460 mm)

FIGURA 5.30


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FIGURA 5.31

W = 19 mm +/- 3mm


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FIGURA 5.32


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5.13.3 Junta de Aislamiento reforzado (Tipo A-1)

Ejemplo de diseo. Un pavimento rgido nuevo ser construido para la siguientecombinacin de aviones:

DC10-10, B747-200B Combi Mixto, B777-200ER.Una junta de aislamiento se proporcionara en el lugar para una futura expansin prevista.Debido al potencial del agua atrapada, una junta de aislamiento reforzado se selecciona. Seasume que la resistencia a la compresin de hormign f = 4.000 psi. Uso deFAARFIELD, el espesor de diseo PCC para una vida 20-ao se determin que era 15,5pulgadas (394 mm). La tensin mxima que se utilizar para el diseo de la junta sedetermina utilizando FAARFIELD como sigue:

(1) En la ventana Opciones, en "Opciones Generales", desactive la casilla "No FilesOut" caja.(2) Para la seccin de diseo, y para cada avin en la mezcla de trfico, ejecute un"Life" computacin. El clculo se debe realizar por separado para cada avin.(3) Para cada avin, obtenga de la losa de PCC computarizada, la tensin horizontal(traccin) con el resultado del NikePCC.out, archivo de salida, en el directorioFAARFIELD de trabajo.(4) Para la tensin mxima que aparece en el paso 3, se calcula el borde libre deESFUERZO, mediante la divisin del esfuerzo horizontal de la losa de PCC de0,75. (Dividiendo por 0,75 es necesario porque el esfuerzo FAARFIELD ya se hareducido en un 25% para tener en cuenta la transferencia de la carga asumida por lajunta de transferencia.)

Para este ejemplo el diseo, la tensin mxima de PCC horizontal de la NikePCC.outarchivo de salida se encontr que era 357,71 psi, para el B777-200ER. Por lo tanto, el valormximo (en funcionamiento) estrs borde libre para el diseo de la seccin de hormign secalcula como 357.71/0.75 = 476.9 psi.

La seccin de hormign armado ser diseada utilizando el mtodo de resistencia ltima.La carga muerta se descuidar. Suponiendo un factor de carga variable de 1,7, calcular elmomento flector ltimo, Mu como:


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donde:edge es la tensin borde mxima sobre la base de FAARFIELD,Ig = el momento de inercia bruto calculado para una tira de 1-pie de la losa de hormign, yc = la distancia desde el eje neutro a la fibra extrema, que se supone ser uno -un medio del

espesor de la losa.Suponga que el refuerzo del borde consistir N 6 barras espaciadas a 6 pulgadas en laparte inferior de la losa, como se muestra en la figura 5.30.

Calcule la resistencia de diseo a flexin mediante la siguiente ecuacin:

Donde: = factor de reduccin de estrs (= 0,90 para flexin sin carga axial)As = rea de acero = 2 x 0.44 = 0.88 in2 para 1-ft. anchofy = tensin de fluencia del acero (fy = 60.000 asumir psi)fc = resistencia a la compresin de hormignd = profundidad al centroide del acero= relacin de acero = As / bdb = anchura de la seccin = 12 pulgadas

Para el mnimo de 3 pulgadas (76,2 mm) la distancia sobre las barras de acero No. 6, d =12.13 pulg (308 mm). Usando el valor de Mn, calculado arriba de 45,5 kip-ft. Entonces

Mu menor que Mn , luego el diseo es adecuado para flexin.Una comprobacin tambin se debe realizar para la relacin de acero mnimo y mximo. Laproporcin mnima del acero est dada por: min =200min/ fy, donde fy es en psi. A partirde los valores anteriores, se obtiene min = 0,0033. La cuanta de armadura calculada =0,0060> 0,0033, por lo tanto, el criterio de acero por proporcin mnima se cumple.La cuanta de armadura mxima se determina a partir de la ecuacin:

donde: b =es la cuanta de armadurabalanceada. 1 = 0,85 (para fc = 4000 psi) y fy esten psi. Dado que la cuanta de armadura calculada = 0,0060


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Resultados del programa NikePCC.out

Aircraft No. 1 DC10-10

PCC SLAB HOR STRESS = 350.9898

Aircraft No. 2 B747-200B Combi Mixed Wing


Aircraft No. 3 B777-200 ER


Aircraft No. 4 B747-200B Combi Mixed Body


5.14 Tipo de sellante para juntas

El sellante de las juntas es utilizado para prevenir el ingreso de agua y materiales extraos.Sellantes remoldeados son usados, los cuales tienen que ser resistentes a derrames decombustibles o interperismo por agua de mar.

Para formar juntas se utilizan normalmente tres sistemas: 1) Se cortan se asierran las juntascon cortadoras de discos de diamante, una vez el concreto se ha endurecido lo suficiente, 2)Ranuras formadas por platinas metlicas cuando aun el concreto est fresco; y 3) Ranuraspreformadas por medio de insercin de tiras metlicas o de fibra, cuando el concreto estfresco ver figura 5.31a.

5.14.1 MATERIALES

a) Material sellador de juntas

El material que sellara las juntas en el concreto de pavimento ser del tipo IX:

Silicona selladora de juntas que cumpla con los requerimientos de lasEspecificaciones Federales TT-S-0011543A - Clase A Y TT-S-00230C -Clase A.

Los siguientes sellantes de silicona se conocen como aceptables:

Nombre de producto Manufactura Localizacin

Dow Coring 890L Dow Coming Corp Midland, MI 48647


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Roadwaver Silicone Crafco Inc Chandler, ArizonaBasylicone 960 Mobay Corporation Pittsburg, PA.

b) Sellante de juntas en Poliuretano

Una alternativa para el sellante de juntas deber ser un material de doscomponentes, poliuretano sellante de juntas aplicado en fro. Deber ser un materialque cumpla con los requerimientos de las Especificaciones Federales SS-200E y lasEspecificaciones del Estado de California 8030-61J-01.

Los siguientes sellantes de poliuretano se conocen como aceptables:Nombre del Producto Manufactura Localizacin

Burke U-Seal Joint Burke Co. Denver, CO 80216Sellante 3201Gradado a mquina ChemRex, Inc. Minneapolis, MN 55435

c) Llenantes de juntas para otros usos

Los llenantes de juntas de expansin preformada debern ser de los tipos sealadosen los planos y cumplir los siguientes requerimientos:

a. Los de tipo bituminoso de acuerdo con AASHTO M-33 (ASTM D-994)

b. Los de tipo caucho esponjoso y corcho de acuerdo con AASHTO M-153(ASTM D-1752).

c. Los de tipo, elstico que no sobresale de acuerdo con AASHTO M-213-D-1751).

d. Los sellantes de juntas elsticas de las celdas abiertas de compresinelastomrica de acuerdo con AASHTO M-220.

e. El llenante de cada junta deber ser fabricado en una sola pieza para el totalde la profundidad y ancho requeridos a menos que est de otra maneraautorizado por el Ingeniero Interventor. Cuando se autoriza el uso de ms deuna pieza por junta, los extremos confinantes debern ser sujetados demanera segura y sostenidos de acuerdo con su forma por medio de grapas uotro mtodo de aseguramiento satisfactorio para el Ingeniero Interventor. Elllenante deber ser taladrado de tal manera que admita las varillas sealadasen los planos.

d) Cordones cilndricos de sostenimiento


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Los cordones cilndricos de sostenimiento debern ser una espuma de poliestirenode celda, que no absorba humedad, compatibles con el material sellante, para queacten como disyuntores de nudos. Las varillas de sostenimiento debern seraproximadamente un 25% ms grandes que el ancho de la junta para que provean unsellamiento seguro que evite que el sellante caiga al fondo de la Junta.

5.15 Pavimentos de Concreto Reforzado

El principal beneficio de un pavimento reforzado es que a travs de l, no se reflejen elcraqueo o fisuramiento, y que el fisuramiento que se forme sea tan estrechamente cerrado,para que el pavimento y sus caras den una integridad estructural y que se mantenga. Losespesores usados para este tipo de pavimento son los mismos que se explicaron en losnumerales anteriores.

Los refuerzos pueden ser de varillas o mallas en acero colocados en la placa de pavimento.El rea de acero requerida est dada por la formula que combina el coeficiente de friccincon el arrastre en la Subrasante

As = 3.7 L^2 T/ fs

As = rea del acero por pie de ancho en pulg cuadradaL = Longitud de la losa en piesT = Espesor de la losa en pulgfs = Esfuerzo de tensin del acero en psi.

Para el uso de esta frmula se asume como peso de la losa 12.5 lbs/pie 2, por cada pulgadade espesor.

El mnimo porcentaje de acero debe ser 0.05 %. El porcentaje de acero requerido es dividirAs por el rea del concreto por unidad de longitud y multiplicada por 100. La nica ventajade este refuerzo es en la longitud de las juntas, se amplan hasta una distancia de 23 m. Elacero se coloca (h/4) + 1 pulg de la superficie.

Estos tipos de concretos reforzados son utilizados en los finales de pavimentos, donde sudimensionamiento o modelado no siguen las dimensiones estndar del ancho del pavimentoo tiene formas irregulares y su dimensionamiento se observa en la figura 5.32.

Ejemplo: Espesor de la Losa 38 cm, fy = 60.000 psi,Long modulado = 6.00 m Long. Reducida = 4.69 m

Fs = 0.67 de fy = 0.67 * 60.000 = 40.200 psi

L = 4.69 m / 0.3048 = 15.38 pies T = 38 cm / 2.54 cm = 14.96 plug.

As = 3.7 * 15.38 2 * 14.96 = 0.32 pulg. ^ 2 / pie


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40.200

As = 0.32 * 2.54^2 = 6.77 cm2 por m.0.3048

Distancia de colocacin = h / 4 + 1 pulg. = 4.74 pulg = 12 cm.Cuanta = As / bd = 6.77 / (100 * (38-12)) = 0.0026 entonces = 0.26% > 0.05 %

Hierros long. # 4 c 19 cm Transv. # 4 c 19 cm

# 4 c 19 cm # 4 c 19 cm

5.16.1 Pavimentos continuos reforzados

Los pavimentos continuos reforzados en cemento Portland con aceros transversales ylongitudinales con el fin de eliminar juntas intermedias de expansin y contraccin. Por logeneral contiene de 0.5 a 1% de refuerzo en el acero longitudinal. Su principal ventaja es

h/4 + 1 = 12 cm


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la

eliminacin de juntas transversales las cuales su construccin es demasiado costosa,requieren sellados y es la principal causa de problemas en el mantenimiento. Una superficiecontinua da una superficie muy suave para el recorrido de las aeronaves.

Los parmetros de diseo se basan al igual que los pavimentos rgidos en proveer unabuena fundacin para la losa y se utilizan los mismos grficos de diseo, comentadosanteriormente en los numerales respectivos de este captulo.


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5.16.1.1 Diseo del acero longitudinal. El diseo del acero de refuerzo es crticopara obtener un buen pavimento. El porcentaje debe ser bien seleccionado para obtener unancho y espaciamiento ptimo del fisuramiento. Este diseo debe satisfacer trescondiciones. El mximo porcentaje es determinado o seleccionado al valor mximo deacuerdo a los siguientes tres requerimientos y no debe ser menor al 0.5 %:

a)

Cantidad de Acero para resistir restricciones por la SubrasanteDebe resistir las fuerzas generadas por la friccin entre el concreto y la Subbaseusando el monograma 5.32 a. El uso del monograma requiere de tres parmetros:el esfuerzo del acero de refuerzo, la resistencia a la tensin del concreto y el factorde friccin para la Subbase. Se recomienda para el acero trabajar con el 75 % de laresistencia mnima del acero. La resistencia a la tensin del concreto se estima enun 67 % de la resistencia a la flexin. Y como factor de friccin para la Subbase de1.8. Cuando no se recomienda Subbase, y si tiene una Subrasante de suelos degrano de fino a grano grueso el factor de friccin es de 1.0 a 1.5.

b)

Cantidad de acero por efectos de temperaturaEl acero debe ser capaz de controlar las fuerzas generadas por la expansin ycontraccin por efectos de cambio de temperatura y cuanta se obtiene por lasiguiente frmula:

Ps = (50 ft) / ( fs-195 T)Ps = Porcentaje de acero de refuerzoft = Resistencia a la tensin del concretofs = Resistencia del aceroT = Mximo diferencial de temperatura para el pavimento en f

c)

Cantidad de acero por resistencia del concretoLa cantidad esta en funcin de la resistencia mnima del acero a utilizar y laresistencia a la tensin del concreto y se relaciona en la siguiente formula.

Ps = 100 ft / fy

5.16.2 Acero transversal

La cuanta de acero de refuerzo transversal se requiere para mantener y soportar elespaciamiento del acero longitudinal durante la construccin. Para este caso se utiliza elmonograma de la figura 5.33.

5.16.3 Detalles de Colocacin

El acero de refuerzo longitudinal debe ser colocado en la mitad de la profundidad de lalosa o mnimamente un poco arriba. El acero de refuerzo transversal se colocainmediatamente arriba. Se debe mantener una cubierta mnima de concreto de 3 pulg paramantener el acero de refuerzo. El espaciamiento debe ser de 6 a 12 pulg. El acero


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transversal no debe estar ms separado de 12 pulg. Se recomienda para el traslapo comomnimo 16 pulg o 25 veces el dimetro de la varilla

5.16.3 Espaciamiento de la junta

Se requerirn juntas transversales por cuestiones del modelado de la lnea de pavimentacino por trmino de la jornada de trabajo o final de la lnea de pavimentacin, se construirnde acuerdo a la figura 5.34. Para las juntas aserradas de contraccin o expansin, serecomienda que se siga los anchos establecidos en la tabla de separacin de juntas 5.1 ypara un ancho mximo de lneas de pavimento o ancho de la calzada de 23 m. Las figuras5.34 en la parte alta, m

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