ejercicios de diseño de pavimentos

10.5. EJERCICIOS RESUELTOS Y PROPUESTOS

Ejercicio Resulto 10.1 Se requiere calcular las salidas anuales equivalentes

Aeronave: Tipo de tren Salidas anuales Peso max. de previstas. despegue (lb)

727-100 Ruedas gemelas 3760 160.000 727-200 Ruedas gemelas 9080 190.500707.320B Bogie de 4 ruedas 3050 327.000DC-9-30 Ruedas gemel.as 5800 108.000CV-880 Bogie de 4 ruedas 400 184.500737-200 Ruedas gemelas 2650 115.500L-1011-100 Bogie de 4 ruedas 1710 450.000747-100 Bogie doble 85 700.000

Solución:

a. Determinar la aeronave de cálculo; el peso de la aeronave y el número de salidas deben corresponder a la aeronave particular 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. Mediante la formula

AeronaveSalidas contren gemelo

Carga por rueda (lb)

W2

Carga porrueda del avión

critico (lb)W1

Salidas anuales equivalentes

R1

B- 727-100 3769 38000 45244 1890B- 727-200 9080 45244 45244 9080B- 707-320 5185 38831 45244 2763

DC-9-30 5800 25650 45244 682CV- 880 680 21909 45244 94

B- 737-200 2650 27431 45244 463B- 747-100 145 35625 45244 83L-1011-100 2907 35625 45244 1184

TOTAL SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES 16239

Ejercicio Resuelto 10.2

Diseñe la estructura de pavimento flexible para la construcción de una pista de acuerdo a los resultados obtenidos del ejercicio anterior, para el avión de diseño B- 727-200.

CBR (Suelo de Fundación) = 5 %CBR (Sub base) = 20 %

AeronaveSalidas contren gemelo

Carga Por Rueda (Lb)

W2


critico (lb)W1


R1

B- 727-100 3769 38000 45244 1890B- 727-200 9080 45244 45244 9080B- 707-320 5185 38831 45244 2763

DC-9-30 5800 25650 45244 682CV- 880 680 21909 45244 94

B- 737-200 2650 27431 45244 463B- 747-100 145 35625 45244 83L-1011-100 2907 35625 45244 1184


Solución:

a. Ya determinado las salidas anuales equivalentes de acuerdo al avión de diseño B- 727-200 se procede a la determinación de los diferentes espesores, utilizando las tablas de diseño (Anexo II) con los datos de salidas anuales equivalentes, avión de diseño, tipo de tren de aterrizaje, y el respectivo CBR para cada capa.

b. Como el avión de cálculo es un 727-200 con ruedas gemelas; utilizamos las tablas para ruedas gemelas, para lo cual requerimos la siguiente información:

Avión de cálculo: B 727-200Salidas anuales equivalentes: 16239Peso máximo de despegue: 191000CBR – suelo de fundación: 5%CBR – Sub-base: 20%

c. De la figura 10.3 (Anexo II); para un CBR = 5% se tiene un espesor de 45 plg., y para un CBR = 20% se tiene un espesor de 18 plg.

d. Ya determinados los espesores para los diferentes CBR, se procede a la distribución de espesores para las diferentes capas que conforman la estructura del pavimento, por lo cual se tiene:

4”

18”

45”

14”

27”

Base 4”

Sub-baseCBR = 20%

CBR = 5%Suelo de fundación

Por lo Tanto:Espesor Carpeta = 4”Espesor Capa Base = 14” Espesor Sub-Base = 27”Espesor Total = 45


Diseñe la estructura de pavimento flexible para las siguientes condiciones:

Aeronave: Tipo de tren Salidas anuales Peso max. de previstas. despegue (Lb)

DC – 3 Ruedas simples 3000 30.000 707-320B Bogie de 4 ruedas 3000 350.000757-200 Bogie de 4 ruedas 5000 225.000727-100 Ruedas gemelas 3000 160.000727-200 Ruedas gemelas 4000 190.000

Suelo de fundación = CBR = 10 %Sub-base = CBR = 25 %

Solución:

a. Determinar la aeronave de cálculo; para este ejemplo la aeronave de cálculo es B 707-320B, el cual exige un espesor máximo de pavimento.

b. Como el avión de diseño es de tren bogie, se deben homogeneizar los demás trenes de aterrizaje a tren bogie; por lo cual se debe multiplicar las salidas anuales según los factores de la siguiente tabla:

De: A: Factor de conversiónRueda Simple Rueda gemela 0.8Rueda simple Bogie 0.5Rueda gemela Rueda simple 1.3Rueda gemela Bogie 0.6

Bogie Rueda simple 2.0Bogie Ruedas gemelas 1.7Bogie Bogie doble 1.0

Bogie doble Ruedas gemelas 1.7

Por lo tanto se tiene lo siguiente:Salidas anuales(con tren bogie)

15003000500018002400

c. Una vez calculado las salidas anuales equivalentes, se debe calcular la carga por rueda (W1) y la carga por rueda del avión (W2) de cálculo será el valor calculado para W1, el cual se repetirá para los demás aviones.La carga por rueda se calcula mediante la siguiente formula:

Carga por rueda(w1)

Carga por rueda del aviónde cálculo (w2)

14250 4156341563 4156326719 4156338000 4156345125 41563

d. Calcular finalmente las salidas anuales equivalentes para los diferentes tipos de aviones, mediante las siguiente formula:

Donde: R1= Salidas anuales equivalentes de la aeronave de

calculoR2= Salidas anuales de cada aeronaveW1= Carga por rueda del avión de cálculoW2= Carga por rueda de cada aeronave

Salidas anualesequivalentes

72300092412963327

Total: 8619

Resumen calculo de salidas anuales equivalentes

AeronaveSalidas contren bogie

Carga por rueda (lb)

W2


critico (lb)W1


R1

DC – 3 1500 14250 41563 72707-320B 3000 41563 41563 3000757-200 5000 26719 41563 924727-100 1800 38000 41563 1296727-200 2400 45125 41563 3327


C arg aporrueda=0 . 95×Pesomax imod edespegue ¿No .deruedas ¿

¿¿

log R1=log R2 (W 2

W 1)1

2

e. Ya determinado las salidas anuales equivalentes de acuerdo al avión de diseño 707 - 320B, se procede a la determinación de los diferentes espesores, utilizando las tablas de diseño (Anexo II) con los datos de salidas anuales equivalentes, avión de diseño, tipo de tren de aterrizaje, y el respectivo CBR para cada capa.

f. Como el avión de cálculo es un 707-320B con tren bogie; utilizamos las tablas para tren bogie, para lo cual requerimos la siguiente información:

Avión de cálculo: B 707-320BSalidas anuales equivalentes: 8619Peso máximo de despegue: 350000CBR – suelo de fundación: 10%CBR – Sub-base: 25%

g. De la figura 10.3 (Anexo II); para un CBR = 10% se tiene un espesor de 30.5 plg., y para un CBR = 25% se tiene un espesor de 16 plg.

h. Ya determinados los espesores para los diferentes CBR, se procede a la distribución de espesores para las diferentes capas que conforman la estructura del pavimento, por lo cual se tiene:

Por lo Tanto:Espesor Carpeta = 4”Espesor Capa Base = 12” Espesor Sub-Base = 14.5”Espesor Total = 30.5”


Calcular el espesor de pavimento rígido para una aeronave con tren Bogie, para los siguientes datos:

Peso bruto de la aeronave = 350000 lb.Salidas Anuales Equivalentes = 6000Valor de “K” del terreno de fundación = 100 lb/plg2

Resistencia a la flexión del hormigón = 650 lb/plg2

La estructura del pavimento es la siguiente:

CBR = 10%Suelo de fundación

CBR = 25%Sub-base30.5”

12”

14.5”

Base 4”

16”

4”

a. Determinar diferentes valores de “K” corregido, para diferentes espesores de subbase. Usar la tabla 10.35 (Anexo II), para un valor de “K” igual a 100, y espesores de sub base igual a 6, 8, 10, 12. El valor de “K” se mide en Lb/plg2.

Espesor sub base(lb/plg2)

Valor de “k” corregido(plg)

681012

150160180200

b. Con los diferentes valores de “K”, determinar los espesores de la capa de hormigón. Usar la tabla 10.19 (Anexo II), para tren bogie; ingresar los valores de “K”, peso bruto de la aeronave, resistencia del hormigón, salidas anuales equivalentes y determinar diferentes espesores de hormigón para los valores de “K”.

Valor de “k” corregido(lb/plg2)

Espesor hormigón(plg)

150160180200

17.217.517.018.0

c. De los valores obtenidos para el espesor del hormigón, se debe escoger el espesor de acuerdo al costo actual del pavimento de hormigón y de la sub base; pero, como en toda construcción se debe abaratar costos se escoge los menores espesores, donde el espesor del hormigón es mayor al de la sub base. Por lo tanto para este ejemplo se tiene el siguiente resultado.

SUB-RASANTE

K = 100 lb/plg2

HORMIGÓN

SUB-BASE

17”

12”

SUB-RASANTE

SUB-BASE

HORMIGÓN


Calcular el espesor de pavimento para una aeronave con tren Bogie, para los siguientes datos:

Peso bruto de la aeronave = 350000 lb.Salidas Anuales Equivalentes = 6000Valor de “K” del terreno de fundación = 100 lb/plg2

Resistencia a la flexión del hormigón = 650 lb/plg2

La estructura del pavimento es la siguiente:

a. Determinar diferentes valores de “K” corregido, para diferentes espesores de subbase. Usar la tabla 10.16 para sub base estabilizada (Anexo II), para un valor de “K” igual a 100, y espesores de sub base igual a 6, 8, 10, 12. El valor de “K” se mide en Lb/plg2.

Espesor sub base(lb/plg2)

Valor de “k” corregido(plg)

681012

210250280310

b. Con los diferentes valores de “K”, determinar los espesores de la capa de hormigón. Usar la tabla 10.19 (Anexo II), para tren bogie; ingresar los valores de “K”, peso bruto de la aeronave, resistencia del hormigón, salidas anuales equivalentes y determinar diferentes espesores de hormigón para los valores de “K”.

Valor de “k” corregido(lb/plg2)

Espesor hormigón(plg)

210250280310

16.516.016.015.0

c. De los valores obtenidos para el espesor del hormigón, se debe escoger el espesor de acuerdo al costo actual del pavimento de hormigón y de la sub base; pero, como en toda construcción se debe

SUB-RASANTE

HORMIGÓN

SUB-BASE

K = 100 lb/plg2

abaratar costos se escoge los menores espesores, donde el espesor del hormigón es mayor al de la sub base. Por lo tanto para este ejemplo se tiene el siguiente resultado.

Ejercicio Propuesto 10.6

Diseñar el espesor más económico de pavimento flexible para pista, en base a la siguiente información:

Suelo de fundación de pista: CBR = 4%Capa de cimentación ( sub Base pista): CBR = 30%

Aeronave: Tipo De Tren Salidas Anuales Peso Max. De Previstas. Despegue (Lb)

767-200 Bogie (C. Ensanchada) 1.200 325.000 707.320B Bogie 1.200 300.000727-200 Ruedas gemelas 3.000 200.000727-100 Ruedas gemelas 6.000 150.000

Ejercicio Propuesto 10.7 Diseñar el espesor más económico de pavimento rígido para plataforma de aeronaves, sobre la

base de.

Salidas anules equivalentes = 35000Resistencia a la flexión del Ho = 600 lb/pul2

Suelo de fundación K = 100 lb/pul3

Subbase estabilizada con cemento Información de costos:Sub rasante mejorada = 9.00 $us/m3

Sub base = 15.00 $us/m3

Sub base estabilizada = 18.00 $us/m3

Capa base = 20.00 $us/m3

Hormigón = 281.00 $us/m3

Ejercicio Propuesto 10.8 Diseñar el espesor de pavimento rígido para plataforma de aeronaves, sobre la base de:

CBR del terreno de fundación = 10%

SUB-SUBRASANTE

HORMIGÓN

SUB-BASE ESTABILIZADA

15”

12”

Resistencia a la flexión del Hº = 600 lb/plg2

Condiciones del tráfico


727-100 Ruedas gemelas 3.000 150.000 727-200 Ruedas gemelas 15.000 200.000B-300-B4 Bogie 6.000 325.000B-767-200 Bogie 6.000 325.000C – 130 Bogie (de dos ruedas) 3.000 175.000B-747-200B Bogie doble 6.000 800.000



CBR sub rasante = 3%CBR Sub base = 50%Salidas anuales equivalentes = 36575Peso máximo de despegue = 200000 lbTipo de tren de aterrizaje = gemelosCBR sub rasante mejorada = 10%



CBR Sub rasante = 5 %CBR Sub base = 20%

Condiciones del tráfico


707-320B Ruedas simples 15.520 20.280 F-28 Ruedas gemelas 12.622 63.000727-200 Ruedas gemelas 20.310 190.900747-100 Bogie doble 5.000 700.000

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