13 pavimentos mEtodos diseNo.pdf

1Nov/05JAVIER ORTIZ I.C. M.S.A.1

Diseo de pavimentosMtodo FAA

Javier Augusto Ortiz [email protected]

Nov/05JAVIER ORTIZ I.C. M.S.A.2

Contenido

Variables de entrada Mtodos de diseo Mtodo de la FAAl Cargasl Trficol Diseol Consideraciones especiales


Pavimentos de Aeropuertos

Parmetros principales:

lTipos de AeronaveslTipo de pavimentolTerreno de fundacin (CBR - k)lPresin de NeumticoslTrnsito



Mtodos de Diseo:l Mtodo FAAl Mtodo del Cuerpo de Ingenierosl Mtodo del Departamento de Transporte

Canadiensel Mtodo del Instituto del Asfaltol Mtodo de la PCAl Prctica de Francial Prctica del Reino Unidol Mtodos Racionales


Mtodo FAA

Mtodo para:l Pavimentos Flexiblesl Pavimentos Rgidos

Procedimiento de anlisis similar


Mtodo FAA Los materiales deben cumplir las

especificaciones de materiales de la FAA Item P-208 - Aggregate Base Course (Restriccin aeronaves

sobre 27 000 kg) Item P-209 - Crushed Aggregate Base Course Item P-211 - Lime Rock Base Course Item P-304 - Cement Treated Base Course Item P-306 - Econocrete Subbase Course Item P-401 - Plant Mix Bituminous Pavements Item P-154 - Subbase Course Item P-210 - Caliche Base Course Item P-212 - Shell Base Course Item P-213 - Sand Clay Base Course Item P-301 - Soil Cement Base Course


Mtodo FAA

Parmetros de Diseo - FAAl Magnitud de las cargas de las aeronavesl Geometra del tren de aterrizajel Volumen de trnsito esperadol Caractersticas de los suelos de subrasantel Materiales con que se construye la estructural Perodo de diseo 20 aos


Cargas Magnitud de las cargas de la aeronave para las condiciones

del aeropuertol Peso mximo de despegue de la aeronavel 95% de la carga trenes principalesl 5% tren de la nariz

Tipo y geometra del tren de aterrizajel Simple l Doblel Bogiel Fuselaje ancho(grficas especiales) -


Trnsito1. Realizar el pronstico de SALIDAS ANUALES por tipo

de aeronave2. Se determina la aeronave de clculo como la que

requiera el mayor espesor de pavimento con las grficas de diseo (no es necesariamente la mas pesada).

3. Determinacin de salidas anuales equivalentes de la aeronave de clculo

4. Aplicacin de las grficas de diseo, para la aeronave de clculo y salidas anuales equivalentes


Trnsito 3.1 Determinacin de salidas anuales equivalentes de la

aeronave de clculol Determinacin de salidas eje aeronave de diseo

CONVERSION DE UN TIPO DE TREN A OTRO

Para convertir de aMultiplquese lassalidas por

rueda simple ruedas gemelas 0.8rueda simple bogie 0.5ruedas gemelas bogie 0.6bogie doble bogie 1bogie rueda simple 2bogie ruedas gemelas 1.7ruedas gemelas rueda simple 1.3bogie doble ruedas gemelas 1.7


Trfico

3.2. Determinacin salidas anuales equivalentes de la aeronave de clculo para cada tipo de aeronave

2/1

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2log1log

=WW

RRDonde:R1= Salidas anuales equiv. aeronave clculoR2 = Salidas anuales expresadas en el tren aeronave de clculoW2 = Carga sobre rueda aeronave en cuestinW1 = Carga sobre rueda aeronave de clculo

Para las aeronaves de fuselaje ancho se tienen consideraciones especiales: cada una de estas es tratada como una aeronave dual tandem (bogie) de 300.000 libras


Diseo Determinacin de los espesores de la estructura f(aeronave de

clculo)1. Espesor total del pavimento (estructura) con el CBR subrasante

(terreno de fundacin), peso bruto de la aeronave, salidas anuales equivalentes

2. Espesor subbase (capa de cimentacin) igual procedimiento anterior con CBR sub base. Diferencia entre 1 - 2

3. Espesor del concreto asfltico (superficie asfltica), es el indicado en la grfica de diseo



Diseo

4. Espesor de la base (firme),a) es la diferencia entre el espesor total y el espesor de las otras capas. b) Se debe chequear cumplir el espesor mnimo, conforme al CBR de la subrasante y el espesor total de la estructura. El excedente entre el procesob) y a) se debe sustraer al espesor de la subbase

5. Se deben tener en cuenta requisitos especiales de subbase y subrasante estabilizada cuando las aeronaves sean de mas de 100.000 lb, espesores mnimos de la estructura y la posibilidad de usar subbases y bases estabilizadas, en funcin de sus factores de equivalencia.

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Se permite el uso de menores espesores estructurales en funcin de la localizacin del pavimento en el rea de movimiento de lasaeronavesl Espesor completo (T) dnde las aeronaves que partes usarn el

pavimento como: plataformas, bahas de espera, y las porciones centrales de las pistas y calles de rodaje

l 0,9T del espesor de base y subbase, donde las aeronaves que llegan usarn el pavimento, como las calles de salida rpida

l 0,7T donde el trfico de aeronaves es improbable como las partesbermas de pistas y calles de rodadura

l Estas reducciones se permiten en las capas de base y subbase. Concreto asfltico el indicado en la grfica

Se requiere revisar el diseo de la estructura en zonas de circulacin de vehculos de servicio pesado.


Cartas rgidos

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Nov/05 JAVIER ORTIZ I.C. M.S.A. 24

EJEMPLO 1: Salidas anuales Equivalentes

PRONSTICO DE SALIDAS ANUALES

700.00085TDRD747-100

450.0001.710TRDL-1011-100

115.5002.650SRD737-200

184.500400TRDCV-880

108.0005.800SRDDC-9 -30

327.0003.050TRD707-320B

190.0009.080SRD727-200

160.0003.760SRD727-100

Mximo peso de despegue (lb)

Promedio de salidas anuales

Tipo de ejeTipo de avin

Determinar lo siguiente para el diseo del pavimento:

- Tipo de configuracin de ejes

- Nmero de salidas anuales

- Peso de diseo

1) Determinar avin de diseo 727-200

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EJEMPLO 2: Salidas Anuales Equivalentes (Cont.)

SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES DE AVIN DE DISEOTipo de avin Salidas anuales Carga por Rueda Carga por rueda Salidas anuales

expresadas en ejes de de Avin Avin de Diseo Equivalentes de Avin de DiseoR2 (lbs) (lbs) Avin de Diseo

W2 W1 R1

727-100 3.760 38 45.240 1.891727-200 9.080 45.240 45.240 9.080

707-320B 5.185 38.830 45.240 2.764DC-9-30 5.800 25.650 45.240 682CV-880 680 21.910 45.240 94737-200 2.650 27.430 45.240 463

L-1011-100 2.907 35,625* 45.240 1.184747-100 145 35,625* 45.240 83

* Aeronaves de fuselaje ancho (widebody), 300 000 lb Total = 16.241

2) Convertir salidas anuales a salidas expresadas en ejes de avin de diseo

3) Determinar la carga por rueda de cada avin

4) Determinar la carga por rueda de avin de diseo

5) Convertir salidas anuales expresadas en ejes de avin de diseo a salidas anuales equivalentes de avin de diseo

6) Determinar salidas anuales totales de avin de diseo


2. Determinacin de salidas anuales equivalentes del avin de diseo (Cont.)

TABLA DE CONVERSIN DE EJES(PARA PAVIMENTOS FLEXIBLE Y RGIDOS)

Desde A Multiplicar salidas porESRS ESRD 0,8ESRS ETRD 0,5ESRD ETRD 0,6ESRD ESRS 1,3ETRD ESRS 2,0ETRD ESRD 1,7

ETDRD ETRD 1,0ETDRD ESRD 1,7

FRMULA DE CONVERSIN DE SALIDAS2/1

1221 )/(loglog WWxRR =

R1 = Salidas anuales equivalentes del avin de diseo

R2 = Salidas anuales expresadas en ejes de avin de diseo

W1 = Carga por rueda del avin de diseo

W2 = carga por rueda del avin a convertir

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EJEMPLO 2: Diseo de Pavimento

Disear un pavimento flexible de acuerdo con los siguientes datos:

- Tipo de avin: ESRD- Peso bruto: 75.000 lb- Salidas anuales equivalentes: 6.000- CBR Subrasante: 6%- CBR Subbase: 20%

1) Espesor total del pavimento 23 pulgadas (curva de ejemplo anterior)

2) Espesor Capa Asfltica 4 pulgadas en zonas crticas

3 pulgadas en zonas no crticas

(curva de ejemplo anterior)

3) Espesor Subbase Asf.+Base = 9.5 pulgadas (curva ejemplo anterior)

por tanto Subbase = 23 9.5 = 13.5 pulgadas

4) Espesor Base 9.5 4 = 5.5 pulgadas

Tabla espesor mnimo de Base = 6 pulgadaspor tanto, base = 6 pulgadas (no puede usarse base de agregados, Item P-208, Peso bruto>60.000 lbs)


EJEMPLO 2: Diseo de Pavimento (Cont.)

5) Espesor reas no crticas y bordes 0.9T y 0.7T (Ver cuadro resumen)

RESUMEN DEL DIESO Los espesores calculados y redondeados son como sigue

(Si existiera efecto de heladas, se requiere otro anlisis)

RESUMEN DE ESPESORES DE DISEO

Tipo de estructura reas Crticas reas no Crticas Borde(inch) (inch) (inch)

Capa asfltica (P-401) 4 3 2Base (P-209 o P-211) 6 5 4

Subbase (P-154) 14 13 10Subbase para drenaje 0 3 8

espesor total 24 24 24

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EJEMPLO 3: Diseo con Materiales EstabilizadosDisear un pavimento flexible de acuerdo con los siguientes datos:

- Tipo de avin: ETRD- Peso bruto: 300.000 lbs- Salidas anuales equivalentes: 15.000- CBR Subrasante: 7%- Tipo de base y Subbase: P-401

1) Espesor total del pavimento 37.5 pulgadas (C.Asf. + Base P-205 + SubbaseP-154)

2) Espesor Capa Asfltica 4 pulgadas en zonas crticas

3 pulgadas en zonas no crticas

(curva de ejemplo)

3) Espesor Subbase Asf.+Base = 17 pulgadas (curva ejemplo con CBR 20)

por tanto Subbase = 37.5 - 17 = 20.5 pulgadas (no estabilizada)

4) Espesor Base 17 4 = 13 pulgadas

Tabla espesor mnimo de Base = 8 pulgadaspor tanto, base = 13 pulgadas (no estabilizada)


EJEMPLO 3: Diseo con Materiales Estabilizados (Cont.)

5) Espesor Base Estabilizada 13 : 1.4 = 9 pulgadas (Base P-401)

6) Espesor Subbase estabilizada 20.5 : 2 = 10 pulgadas (Subbase P-401)

7) Espesor total Estabilizado 4 + 9 + 10 = 23 pulgadas (P-401)

8) Espesor Total Mnimo 17 pulgadas (para CBR 20 en curva de Diseo)

VERIFICACIN DEL DISEO Esp. Tot. Estab. = 23>17 = Esp. Tot. Min

(Si esp. Tot. Min. Resultara > Esp. Tot. Estab. => espesor de la Subbase debera incrementarse hasta que fueran iguales)

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FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA SUBBASE GRANULAR DE ALTA CALIDAD

FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA SUBBASE ESTABILIZADA

Material Factor de EquivalenciaP-208: Base de agregados 1,0P-211: Base de roca Caliza 1,0

Material Factor de EquivalenciaP-304: Base Tratada con cemento 1,2 - 1,6P-306: Subbase Econocret 1,2 - 1,6P-401: M. Asfltica mezclada en Planta 1,2 - 1,6


FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA BASE GRANULAR

Material Factor de EquivalenciaP-208: Base de agregados 1

FACTORES DE EQUIVALENCIA RECOMENDADOS PARA BASE ESTABILIZADA

Material Factor de EquivalenciaP-301: Base de suelo Cemento 1,0 - 1,5P-304: Base Tratada con cemento 1,6 - 2,3P-306: Subbase Econocret 1,6 - 2,3P-401: M. Asfltica mezclada en Planta 1,7 - 2,3

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Nuevas tecnologas

n Anlisis elstico por capas. LEDFAA 1.3 ComputerProgram for Airport Pavement Design.

n Anlisis elementos finitos: FEAFAA - 3D Finite Element Analysis of Rigid Airport Pavements.

Nuevas propuestas por parte de la FAA


Lecturas

n HORONJEFF, Robert y McKelvey, Francis. PLANNING AND DESIGN OF AIRPORTS. 4 ed. USA : Mc Graw Hill, 1994.q Captulo 12 The FAA Method of design. Pg 605 633.

n FAA. AC 150/5320-6D Airport Pavement Design and Evaluation (1-30-96). (AAS-100). USA: FAA. 2004

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