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EVALUACIN ESTRUCTURAL PAVIMENTO PLATAFORMAS NORTE Y SUR EL DORADO 1

EVALUACIN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO EN LAS PLATAFORMAS NORTE Y SUR DEL AEROPUERTO INTERNACIONAL EL DORADO

WILLIAM MARTNEZ FAJARDO CARLOS ANDRS MOYANO BUITRAGO

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

ESPECIALIZACIN EN INGENIERA DE PAVIMENTOS BOGOT D.C.

2014


EVALUACIN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO EN LAS PLATAFORMAS NORTE Y SUR DEL AEROPUERTO INTERNACIONAL EL DORADO

WILLIAM MARTNEZ FAJARDO CARLOS ANDRS MOYANO BUITRAGO

Trabajo de grado para optar al ttulo de Especialista en Ingeniera de Pavimentos

Asesor MANUEL JOS MEZA SOTO

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

ESPECIALIZACIN EN INGENIERA DE PAVIMENTOS BOGOT D.C.

2014



Nota de aceptacin ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

______________________________________ Director de Investigacin

______________________________________ Asesor Mtodolgico

______________________________________ Jurado Bogot D.C., diciembre de 2014


DEDICATORIA A mi Familia

Quienes han credo siempre en mi, dndome ejemplo de superacin, humildad y

sacrificio. A mi esposa Nancy por darme una hija maravillosa que es mi motivacin para

seguir adelante.

William Martnez A mi Familia Por su permanente apoyo durante mi formacin profesional, contribuyendo

incondicionalmente a lograr las metas y los objetivos propuestos.

Carlos Moyano


AGRADECIMIENTOS

Mis agradecimientos son para la empresa OPAIN S.A quien nos colabor con el

desarrollo del presente trabajo, y a mi compaero Carlos Moyano por su colaboracin

durante el transcurso de la especializacin.

William Martnez

Mi gratitud es para el Ingeniero Manuel Jos Meza Soto por su apoyo tcnico

durante la realizacin del presente trabajo, tambin le agradezco a mi compaero de

proyecto, el Ingeniero William Martnez Fajardo quien en conjunto logramos cumplir los

objetivos planteados.

Carlos Moyano


CONTENIDO

pg. INTRODUCCIN 13 1. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 14

1.1 Lnea de investigacin 14 1.2 Planteamiento del problema 14

1.2.1 Antecedentes del problema 14 1.2.2 Pregunta de investigacin 14

1.3 Justificacin 15 1.4 Objetivos 15

1.4.1 Objetivo general 15 1.4.2 Objetivos especficos 15 2. MARCOS DE REFERENCIA 17

2.1 Marco conceptual 17 2.2 Marco terico 17

3. METODOLOGA 25 3.1 Enfoque 25 3.2 Tipo de investigacin 25 3.3 Tcnicas e instrumentos 25 3.4 Fases de la investigacin 25

4. CARACTERSTICAS DE LA ZONA DEL PROYECTO 26 4.1 Localizacin 26 4.2 Sectores en estudio 27 4.3 Informacin climtica 28

5 TRNSITO DE AERONAVES 29 6. ESTRATIGRAFA DEL PAVIMENTO 32 7. EVALUACIN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO 34

7.1 Mediciones deflectomtricas con HFWD 34 7.2 Estimacin del mdulo de reaccin K 36 7.3 Retroclculo de mdulos calle de servicio plataforma norte 42

8. DETERMINACIN DEL ACNPCN 45 8.1 ACNPCNMtodo FAA 45

8.1.1 Valor Numrico del PCN 46 8.1.2 Tipo de pavimento 47


pg.

8.1.3 Tipo de pavimento 47

8.1.4 Presin de inflado 47 8.1.5 Tipo de evacuacin 48

8.2 Resultados ACNPCNplataforma sur 48 8.3 Resultados ACNPCNplataforma norte 49 8.4 Resultados ACNPCNcalle de servicio plataforma sur 50 8.5 Resultados ACNPCNcalle de servicio plataforma norte 50

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 51 BIBLIOGRAFA 53 APNDICES 54


LISTA DE TABLAS

pg. Tabla 1. Sectores en estudio 27

Tabla 2. Histrico de temperatura mensual 28

Tabla 3. Histrico de precipitacin mensual 28

Tabla 4. Trnsito plataforma sur 29

Tabla 5. Trnsito plataforma norte 30

Tabla 6. Mdulo de reaccin plataforma sur 39

Tabla 7. Mdulo de reaccin plataforma sur 40

Tabla 8. Mdulo de reaccin calle de servicio plataforma sur 41

Tabla 9. Mdulos dinmicos calle de servicio plataforma norte 43

Tabla 10. CBR calle de servicio plataforma norte 44

Tabla 11. Categorizacin de la subrasante 47

Tabla 12. Categorizacin de la presin de inflado 48

Tabla 13. ACN/PCN plataforma sur 49

Tabla 14. ACN/PCN plataforma norte 49

Tabla 15. Parmetro ACN/PCN plataforma sur 52

Tabla 16. Parmetro ACN/PCN plataforma norte 52


LISTA DE FIGURAS

pg. Figura 1. Localizacin del proyecto 26 Figura 2. Pavimento plataforma norte 32 Figura 3. Pavimento plataforma sur 32 Figura 4. Pavimento calle de servicio plataforma norte 33 Figura 5. Evaluacin de las posiciones en las plataformas 35 Figura 6. Software BAKFAA 42 Figura 7. Software COMFAA 46


LISTA DE APNDICES

pg. Apndice 1. Deflectometra 54 Apndice 2. Clculo mdulo de reaccin 111 Apndice 3. Retroclculo 130 Apndice 4. Determinacin espesor equivalente pav flexible 166 Apndice 5. Reportes software COMFAA 168 Apndice 6. Tablas ACN/PCN 484 Apndice 7. Grficas ACN/PCN 527


RESUMEN El presente estudio presenta la evaluacin estructural de las plataformas norte y

sur del Aeropuerto Internacional el Dorado Luis Carlos Galn Sarmiento de Bogot,

expresada a travs del mtodo ACN / PCN establecido por la OACI (Organizacin

Internacional de Aviacin Civil) y la FAA (Federal Aviation Administration), el cual

permite conocer el efecto individual de una aeronave sobre la estructura de pavimento.

Para cada una de las plataformas se realiz el anlisis de trnsito, y a partir de la

informacin de ensayos de deflectometra con el equipo HFWD, se determin mediante

el mtodo de la AASHTO el Mdulo de Reaccin (K). Con la ayuda del programa

COMFAA desarrollado por la FAA y el anlisis de informacin de construccin y los

parmetros descritos anteriormente, se determin para cada una de las posiciones

evaluadas el cdigo ACN/PCN, reportando as la resistencia del pavimento, que para

este caso particular, las plataformas presentan un buen estado estructural y no

requieren de intervenciones para soportar el trfico de aeronaves existente.

Palabras clave: Pavimento, Deflectometra, Mdulo de Reaccin, ACN/PCN, FAA.

ABSTRACT

This study presents the structural evaluation in the North and South platforms in

the El Dorado Luis Carlos Galn Sarmiento International Airport, expressed through

ACN/PCN method by OACI (International Civil Aviation Organization) and the FAA

(Federal Aviation Administration) which enables the aircraft individual effect on the

pavement structure. For the platforms North and South the transit was analyzed, and

from the deflectometry information, the modulus of reaction (K) was determinate. With

the COMFAA software developed by the FAA, the construction information and the

parameters described above, the ACN/PCN was determinate for each of the evaluated

positions, where the platforms shows a good structural condition, and no requires

structural intervention to load-carry the existing aircraft traffic. Keywords: Pavement, ACN/PCN, Deflectometry, Modulus of Reaction,

ACN/PCN, FAA.


INTRODUCCIN

El modelo de concesiones implantado en el pas por las agencias de

infraestructura, hace que la ingeniera de pavimentos utilice las herramientas tcnicas a

su alcance, para permitir la ms adecuada administracin de los recursos garantizando

que los pavimentos presente durante su vida til una condicin adecuada de

comodidad y en el caso especial de los aeropuertos una condicin de seguridad.

El desconocimiento del estado estructural del pavimento, no permite el

determinar las intervenciones requeridas para garantizar una buena condicin de la

estructura, y en el caso de la entidad encargada de la operacin aeronutica, se puede

incurrir en la incorrecta administracin de la infraestructura, permitiendo la circulacin

de aeronaves de mayor peso al soportado por el pavimento, lo que se traduce en un

deterioro temprano del mismo, incurriendo en sobrecostos.

En el marco de la administracin de la infraestructura, ms especficamente la

conservacin de pavimentos, las evaluaciones peridicas de la condicin estructural del

pavimento permiten determinar su estado y las intervenciones requeridas para

mantener el buen estado de la estructura.

Este trabajo muestra a travs del parmetro ACN/PCN, la condicin estructural

del pavimento de las plataformas norte y sur del Aeropuerto Internacional El Dorado

Luis Carlos Galn Sarmiento de la Ciudad de Bogot. Para lo anterior se analizaron

datos de construccin del pavimento, se realizaron ensayos de deflectometra, y se

recolectaron historiales del trnsito existente.

Aplicando la metodologa de la Federal Aviation Administration (FAA), para cada

una de las posiciones evaluadas, se determin el ACN/PCN, reportando de esta

manera la resistencia del pavimento vs. el efecto de las aeronaves sobre la estructura.

La evaluacin realizada se considera satisfactoria, ya que para todas las plataformas

se cumpli con la metodologa, no requiriendo as intervenciones de tipo estructural

para soportar el trfico de aeronaves existente.


1. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 1.1 Lnea de investigacin

Materiales

1.2 Planteamiento del problema 1.2.1 Antecedentes del problema

El modelo de concesiones implantado en el pas por las agencias de

infraestructura, hace que la ingeniera de pavimentos utilice las herramientas tcnicas a

su alcance, para permitir la ms adecuada administracin de los recursos garantizando

que los pavimentos presente durante su vida til una condicin adecuada de

comodidad y en el caso especial de los aeropuertos una condicin de seguridad.

El desconocimiento del estado estructural del pavimento, no permite el

determinar las intervenciones requeridas para garantizar una buena condicin de la

estructura, y en el caso de la entidad encargada de la operacin aeronutica, se puede

incurrir en la incorrecta administracin de la infraestructura, permitiendo la circulacin

de aeronaves de mayor peso al soportado por el pavimento, lo que se traduce en un

deterioro temprano del mismo, incurriendo en sobrecostos.

1.2.2 Pregunta de investigacin

Ante la situacin anteriormente expuesta surge el interrogante para el

planteamiento de la investigacin:

Cul es la condicin estructural del pavimento de las plataformas Norte y

Sur del Aeropuerto El Dorado expresado mediante el mtodo ACN / PCN?


1.3 Justificacin

En el marco de la administracin de la infraestructura, ms especficamente la

conservacin de pavimentos, las evaluaciones peridicas de la condicin estructural del

pavimento permiten determinar su estado y las intervenciones requeridas para

mantener el buen estado de la estructura. Es por esto, que es viable realizar este

proyecto, toda vez que, se garantiza una reduccin en los costos a largo plazo para la

concesin.

Los resultados del desarrollo de ste proyecto, contribuirn a la ingeniera

colombiana en la investigacin del comportamiento de los pavimentos sometidos a

cargas y presiones de inflado como es el caso de las aeronaves, as como, en lo que a

conservacin de pavimentos aeroportuarios se refiere.

1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo general

Determinar, con base en la metodologa descrita por la FAA la evaluacin

estructural del pavimento en trminos del parmetro PCN (Pavement Clasification

Number).

1.4.2 Objetivos especficos

Como objetivos especficos de la presente investigacin, se mencionan a

continuacin:

Determinar la capacidad estructural existente por medio del clculo inverso de

los parmetros propuestos en la metodologa de la AASHTO, 1993, a partir de las

mediciones de deflectometra realizadas y de la informacin de trnsito.


Retroclculo de mdulos de las capas que conforman el pavimento,

informacin necesaria para conocer la capacidad estructural de pavimentos.

Calcular la capacidad estructural requerida, en trminos del Pavement

Clasification Number.

Reportar para cada plataforma evaluada el cdigo ACN/PCN


2. MARCOS DE REFERENCIA

Los Aeropuertos como muchas otras organizaciones necesitan proporcionar

mantenimiento a las instalaciones y los activos, que garantice su utilidad y seguridad

operacional para la continuidad del negocio y los servicios. No importa el tamao del

aeropuerto o aerdromo, el pavimento en las pistas de aterrizaje, calles de rodaje y

plataformas, son infraestructuras clave que requieren que se mantengan en

condiciones ptimas con el fin de mantener las operaciones de aeronaves continuas y

seguras (AIRPORTS COUNCIL INTERNATIONAL, 2013)

El ACN-PCN, es el mtodo establecido por la OACI (Organizacin de Aviacin

Civil Internacional) para la evaluacin de pistas, calles de rodaje y plataformas en

aeropuertos; despus de aplicar la metodologa sobre el pavimento, es muy fcil

determinar la aeronave crtica que afecta el pavimento, el mismo constituye una

herramienta indispensable para la adecuada administracin de los bienes que ellos

representan (Garcia Prez & Quevedo Sotolongo, 2008).

2.1 Marco conceptual

El objetivo del mtodo ACN-PCN, es la difusin de los datos sobre la resistencia

de los pavimentos en las publicaciones de informacin aeronutica. El mtodo prev la

notificacin de las resistencias de los pavimentos siguiendo una escala continua. El

extremo inferior de la escala es cero y no existe lmite superior. La misma escala se

utiliza, adems, para clasificar tanto las aeronaves como los pavimentos en funcin de

las cargas (OACI, 1983)

El mtodo ACN/PCN es un sistema de clasificacin establecido por la OACI y es

el nico oficial y aprobado por la misma para reportar la capacidad estructural de un

pavimento aeroportuario. (Bardasano Gonzlez, 2014)

El anexo 14 de la OACI, se define el ACN (Aircraft Clasification Number) como

cifra que indica el efecto relativo de una aeronave sobre un pavimento, para

determinada categora normalizada del terreno de fundacin, el nmero de clasificacin

de aeronaves se calcula con respecto a la posicin del centro de gravedad (CG), que


determina la carga crtica sobre el tren de aterrizaje crtico. Normalmente, para calcular

el ACN, se emplea la posicin ms retrasada del centro de gravedad correspondiente a

la masa bruta mxima en la plataforma. En casos excepcionales, la posicin ms

avanzada del centro de gravedad puede determinar que resulte ms crtica la carga

sobre el tren de aterrizaje de proa. (OACI, 1983)

Otra definicin de ACN es nmero que expresa el efecto relativo de una

aeronave de peso dado sobre un pavimento con una categora del terreno de

cimentacin especificada (Garcia Prez & Quevedo Sotolongo, 2008)

El PCN (Pavement Clasification Number) se define como Cifra que indica la

resistencia de un pavimento, para utilizarlo sin restricciones (OACI, 1983)

Garca y Quevedo definen el PCN como nmero que expresa la capacidad de

carga de un pavimento para un nmero limitado de operaciones (Garcia Prez &

Quevedo Sotolongo, 2008)

El mtodo ACN-PCN est concebido de manera tal que un pavimento con un

valor de PCN particular pueda soportar sin restricciones de peso, una aeronave que

posea un valor de ACN igual o menor que el valor PCN del pavimento. Esto es posible

hacerlo debido a que tanto el ACN como el PCN se calculan con base en los mismos

fundamentos tcnicos. (FAA, 2011).

El sistema ACN-PCN solo se concibe como un mtodo para reportar la

resistencia relativa de los pavimentos de manera que los operadores de aeropuertos

puedan evaluar la operacin aceptable de los aeropuertos. No debe entenderse como

un procedimiento de diseo o evaluacin de pavimentos. Tampoco restringe la

metodologa utilizada para disear o evaluar una estructura de pavimento. (FAA, 2011)

Para facilitar la utilizacin del mtodo, los fabricantes de aeronaves publicarn,

en los documentos que detallan las caractersticas de sus aeronaves, los ACN

calculados con dos masas diferentes, a saber: la masa mxima en la plataforma y una

masa representativa de operacin en vaco, tanto sobre pavimentos rgidos como

flexibles, y para las categoras normalizadas del terreno de fundacin (OACI, 1983)

El mtodo ACN-PCN, prev la notificacin de la siguiente informacin:


a) Tipo de Pavimento:

Flexible: Se denominan pavimentos flexibles todos aquellos que estn formados

por una capa bituminosa apoyada sobre una o varias capas de gran flexibilidad (base y

subbase) que transmiten los esfuerzos al terreno de soporte o fundacin mediante un

mecanismo de disipacin de tensiones, las cuales van disminuyendo con la

profundidad. (Higuera, 2011)

Rgido: Son aquellos que fundamentalmente estn constituidos por una losa de

concreto hidrulico de gran rigidez, apoyada sobre la subrasante o una capa de

material seleccionado que se denomina subbase del pavimento rgido. Debido a la alta

rigidez del concreto hidrulico, la distribucin de esfuerzos se produce en una zona

muy amplia. (Higuera, 2011)

b) Terreno de fundacin: dependiendo el tipo de pavimento evaluado, se

considera

CBR en pavimento flexible, el cual se aplica para la evaluacin de la calidad

relativa de los suelos de subrasante y el ensayo mide la resistencia al corte (esfuerzo

cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. (Higuera,

2011)

Mdulo de Reaccin (K) para pavimento rgido: conocido tambin como

coeficiente de balasto o mdulo de Westergaard, el cual cuantifica la capacidad de

soporte de la subrasante mediante la relacin de presin necesaria para producir una

deformacin dada, que se obtiene de someter el suelo a diferentes ciclos de carga y

descarga. (Higuera, 2011).

c) Presin mxima permisible de los neumticos

d) Mtodo utilizado para la evaluacin del pavimento.

Para la determinacin de la condicin estructural del pavimento, se emplearon

ensayos no destructivos, definidos como: aquellos que emplean cualquier equipo para

la recoleccin y anlisis de informacin. En la mayora de los casos, la informacin, la

informacin se utiliza para evaluar la condicin estructural y funcional del pavimento,

sin realizar pruebas que impliquen intervenir de manera invasiva a la estructura. Los

ensayos no destructivos permiten (OACI, 1983).

Evaluar la capacidad de carga del pavimento existente


Proveer las propiedades de los materiales de base, subbase y subrasante in

situ para el diseo de alternativas de rehabilitacin.

Permitir el seccionamiento homogneo de las zonas evaluadas.

Proveer informacin del comportamiento estructural como complemento al

ndice de condicin del pavimento (PCI).

Existen diferentes tipos de ensayos no destructivos, para la presente

investigacin emple el deflectmetro de impacto, el cual se define como: un equipo

ampliamente utilizado en el mundo para la evaluacin estructural de pavimentos. El

principio general de funcionamiento del Deflectmetro de Impacto se basa en la

generacin de una onda de carga sobre el pavimento. Esto se consigue por medio del

impacto provocado por la cada libre de una masa, impacto que es transmitido al

pavimento mediante un sistema de amortiguamiento elstico montado sobre una placa

de carga. La masa, el sistema de amortiguacin y la altura de cada pueden regularse

para obtener el impacto deseado sobre el pavimento.

Una serie de sensores miden las deflexiones verticales del pavimento bajo el

centro de la placa de carga y en diversas posiciones radiales a distintas distancias de

este centro. Normalmente slo se registran los valores mximos de la deflexin en

cada punto y de la carga aplicada, aunque es posible registrar todo el ciclo temporal de

carga y de deflexin en cada sensor. Estos datos de evolucin temporal pueden usarse

para la calibracin del equipo, y para la estimacin de factores correctores si ello es

necesario. Tambin se pueden emplear para realizar un anlisis dinmico (por ejemplo

espectro de frecuencias).

Los deflectmetros de impacto deben disponer de un nmero de sensores de

medida de deflexiones suficiente para proporcionar una buena descripcin de la forma

del cuenco de deflexiones, nmero tan amplio como requiera el objeto de las

mediciones. Las recomendaciones del grupo de estudio sobre deflectometra de

impacto COST336 proponen un nmero mnimo de seis sensores. (Higuera, 2012).


2.2 Marco terico

En 1977 la OACI cre un grupo de estudio para desarrollar un mtodo

internacional nico para reportar la capacidad soportante de los pavimentos. El grupo

de trabajo desarroll y la OACI lo adopt el mtodo Aircraft Classification Number

Pavement Classification Number (ACN-PCN). Mediante este mtodo es posible

expresar el efecto de una aeronave individual en los diferentes pavimentos mediante un

nico nmero que vara de acuerdo con el peso del aeroplano y su configuracin (sea

presin de llantas, geometra del tren de aterrizaje, tipos de pavimentos y capacidad de

la subrasante). Este nmero se denomina Aircraft Classification Number (ACN)

(Nmero de Clasificacin de Aeronave). Por otra parte la capacidad para soportar

carga del pavimento puede ser expresada como un nico nmero, sin necesidad que

indicar una aeronave particular o informacin detallada de la estructura del pavimento.

Este nmero es el Pavement Clasification Number (PCN) (FAA, 2011)

Es preciso tener presente desde un principio que el nico objetivo del ACN-PCN

es la difusin de los datos sobre resistencia de los pavimentos en las publicaciones de

informacin aeronutica (AIP). Su finalidad no es el clculo ni la evaluacin de los

pavimentos, ni en l se prev que las autoridades aeroportuarias empleen un mtodo

determinado, ya sea para el clculo o para la evaluacin de los pavimentos. El mtodo

ACN-PCN permite que los responsables del mantenimiento utilicen cualquier mtodo

de clculo o evaluacin (OACI, 1983)

La utilizacin del mtodo estandarizado de reporte de resistencia de pavimentos

aplica solamente cuando estos poseen resistencias mayores a 12,500 lbs (5,700 kg).

La metodologa para reportar capacidades de pavimentos menores a 12,500 lbs (5,700

kg) permanece invariable. (FAA, 2011)

El sistema ACN-PCN solo se concibe como un mtodo para reportar la

resistencia relativa de los pavimentos de manera que los operadores de aeropuertos

puedan evaluar la operacin aceptable de los aeropuertos. No debe entenderse como

un procedimiento de diseo o evaluacin de pavimentos. Tampoco restringe la

metodologa utilizada para disear o evaluar una estructura de pavimento. (FAA, 2011)

Para el clculo del ACN-PCN, se emplean las siguientes variables:


a) Categora del terreno de fundacin: En el mtodo se utilizan ocho valores

normalizados de terrenos de fundacin (es decir, cuatro valores K para pavimentos

rgidos y cuatro valores de CBR para pavimentos flexibles), en vez de una escala

continua de resistencias del terreno de fundacin. La concentracin de los terrenos de

fundacin con un valor normalizado en el trmino medio de cada grupo, se considera

un procedimiento totalmente adecuado para la notificacin. Las categoras del terreno

de fundacin se clasifican como alta, mediana, baja y ultrabaja. (OACI, 1983).

b) Frecuencia Operacional: La frecuencia operacional se define en trminos de

la interaccin (Coverage) la cual representa la aplicacin de la carga mxima sobre un

punto del pavimento. La palabra interaccin no debe confundirse con otros trminos

comunes utilizados en referencia al movimiento de aeronaves. Cuando un avin se

mueve a lo largo de una seccin del pavimento, a menudo lo hace con un patrn

perfectamente recto a la largo de la misma ruta que lo hizo anteriormente. Este taxeo

se asume que puede ser modelado como una distribucin normal estadstica. Cuando

una aeronave se mueve por una calle de rodaje o pista, puede pasar repetidamente

por un punto especfico que recibe la aplicacin de la carga mxima. Es fcil observar

el nmero de pasadas que una aeronave puede hacer sobre un pavimento, pero el

nmero de interacciones debe ser obtenido matemticamente con base en la relacin

pasada-interaccin para cada aeronave. (FAA, 2011).

c) Presin de los neumticos: Las conclusiones que se desprenden de las

investigaciones sobre pavimentos y la reevaluacin de los resultados de pasados

ensayos confirman que, salvo para la construccin de pavimentos fuera de lo comn

(pavimentos flexibles con una delgada cubierta de concreto asfltico o con capas

superiores dbiles), los efectos de la presin de los neumticos son secundarios con

respecto a la carga y a la separacin de las ruedas y, por lo tanto, la presin puede

clasificarse, a los fines de la notificacin, en cuatro categoras: altas, mediana, baja y

muy baja (OACI, 1983).

d) Clculo del ACN: Se calcula la carga para una rueda nica basada en una

derivacin matemtica que define la interaccin en aterrizaje de tren/pavimento,

utilizando los parmetros definidos para cada seccin del mismo. La carga para rueda

nica implica esfuerzos iguales en la estructura de pavimento y elimina la necesidad de


especificar un espesor de pavimento para efectos comparativos. Esto se logra

igualando el espesor derivado para un tren de aterrizaje dado con el espesor derivado

de la carga de rueda nica a una presin de inflado estndar de 181 psi (1,25 Mpa)

(12,74 Kg/cm2). Se define el valor ACN como el doble de la carga para rueda nica

derivada (expresado en toneladas mtricas). El ACN se puede obtener mediante la

siguiente frmula (Garcia Prez & Quevedo Sotolongo, 2008).

Ecuacin 1. Determinacin del ACN Con CRSE en Kg

Donde:

CRSE: Carga por rueda simple equivalente del tren de aterrizaje principal de la

aeronave.

2/1000: Coeficiente que se seleccion para que los ACN queden entre 0 y 100.

e) Clculo del PCN: se puede obtener mediante la siguiente frmula ( (Garcia

Prez & Quevedo Sotolongo, 2008).

Ecuacin 2. Determinacin del PCN Donde:

e: Espesor equivalente en cm, a partir de convertir el pavimento en un material

homogneo equivalente de E = 500 MPa

CBR: CBR de la cimentacin en %

f) Mtodo de evaluacin: Cuando sea posible, la notificacin de la resistencia

del pavimento deber basarse en una evaluacin tcnica. Comnmente, la evaluacin

es la inversin de un mtodo de clculo. El clculo comienza con la carga de la

aeronave que ha de soportarse, la resistencia del terreno de fundacin resultante de la

preparacin del terreno local e indica el espesor necesario y la calidad de materiales

para la estructura del pavimento que se necesita. En la evaluacin se invierte este


proceso. Comienza con la resistencia actual del terreno de fundacin, encuentra el

espesor y la calidad de cada componente de la estructura del pavimento y emplea un

tipo de procedimiento de clculo para determinar la carga de la aeronave que el

pavimento puede soportar. En los casos en que se disponga de los datos de clculo,

ensayo y construccin del terreno de fundacin y de los componentes de la estructura

del pavimento, con frecuencia se les puede utilizar para realizar la evaluacin. Por otro

lado, puede cavarse el pavimento para determinar el espesor de las capas, su

resistencia y la resistencia del terreno de fundacin para fines de evaluacin. Tambin

puede efectuarse una evaluacin tcnica con base en la medicin de la respuesta del

pavimento a las cargas. La deflexin de un pavimento bajo una placa esttica o la

carga del neumtico puede aprovecharse para predecir su comportamiento. Cuando

por razones econmicas o de otro tipo no sea factible una evaluacin tcnica, la

evaluacin puede basarse en la experiencia con las aeronaves usuarias. Un

pavimento que soporta satisfactoriamente las aeronaves que lo utilizan puede aceptar

otras aeronaves si las mismas no son ms exigentes que las aeronaves que no lo usan

normalmente (OACI, 1983).

Con lo anteriormente descrito, el cdigo a reportar se expresa como un cdigo de

cinco partes, separadas por barras, que describen el tipo de pavimento como por

ejemplo 90/R/B/W/T

El primer valor es un valor numrico que indica la resistencia calculada del

pavimento y, por tanto, el Nmero de Clasificacin de Aeronave (ACN) admisible.

El segundo valor es una letra: R o F y depende de si se trata de un

pavimento rgido o flexible.

El tercer valor es otra letra: de A a D en funcin de la resistencia de la

subrasante.

El cuarto valor es otra letra que indica la presin mxima de los neumticos

que puede soportar el pavimento.

El quinto valor describe el mtodo de clculo del primer valor del PCN, segn

si la evaluacin se ha realizado de forma tcnica (T) o emprica (U).


3. METODOLOGA 3.1 Enfoque

El enfoque de esta investigacin es de carcter cuantitativo, toda vez que se

busca determinar el cdigo ACN/PCN para las plataformas evaluadas del Aeropuerto

Internacional El Dorado.

3.2 Tipo de investigacin

Esta investigacin es analtica, dado que se refiere a estudiar la condicin

estructural del pavimento y determinar las aeronaves que pueden circular por las

plataformas sin restriccin.

3.3 Tcnicas e instrumentos

Para el desarrollo del proyecto, las tcnicas e instrumentos de investigacin

utilizados fueron, el anlisis de informacin de campo, ya que a partir de mediciones,

se determinar la condicin estructural de las plataformas Norte y Sur del Aeropuerto El

Dorado.

3.4 Fases de la investigacin

Con el fin de desarrollar los objetivos planteados para el presente proyecto, se

determinaron cuatro fases: la fase de planeacin, la fase de ejecucin y la de

verificacin y control. En la primera fase se desarroll la propuesta y el anteproyecto los

cuales una vez fueron aprobados, dieron va a la segunda fase donde se consolid el

desarrollo de las tareas para cumplir cada uno de los objetivos planteados. La fase final

corresponde a la verificacin y mejora, la cual es una fase que se aplica desde la fase

de planeacin con el fin de tomar acciones correctivas sobre el desarrollo de las tareas

que as lo exijan.


4. CARACTERSTICAS DE LA ZONA DEL PROYECTO

El presente capitulo describe caractersticas general del proyecto realizado.

4.1 Localizacin

El Aeropuerto El Dorado de Bogot, se encuentra ubicado en el permetro urbano

de la Ciudad de Bogot a 2,548 msnm, con latitud 4 42 54.74 N, longitud 74 8

49.01. La temperatura promedio del aeropuerto es de 19C (OPAIN, 2014). En la

Figura 1 se puede observa la localizacin de la zona del proyecto:

Figura 1. Localizacin del Proyecto.

Fuente: OPAIN S.A.

En la figura anterior se puede observar la localizacin de las plataformas norte y

sur, en las cuales se realiz la evaluacin estructural y que se describen con ms

detalle en el siguiente captulo.


4.2 Sectores en estudio

Los sectores que hacen parte de esta evaluacin, se presentan en la Tabla 1,

donde se describe, Plataforma, posicin y tipo de pavimento.

Tabla 1. Sectores en Estudio PLATAFORMA POSICIN PAVIMENTO

82

83

84

85

86

Sur

87

Rgido

22

25

29

35

41

45

Norte

49

Rgido

22

25

29

35

41

45

Calle de Servicio

Plataforma Norte

49

Flexible

Fuente: Elaboracin Propia.

Las plataformas corresponden a estructuras de pavimento rgido y la calle de

servicio es de pavimento flexible.


4.3 Informacin climtica

De acuerdo con la informacin disponible en los reportes de meteorologa de

IDEAM para el Aeropuerto El Dorado, se presentan en la tabla 2 los datos de

temperatura para la evaluacin de estructuras de pavimento, dado que los concretos

asflticos son materiales viscoelsticos susceptibles a las altas temperaturas, y los

materiales no ligados como las capas granulares y subrasante son susceptibles a los

cambios de humedad durante pocas de invierno y verano, razn por la cual resulta

valioso involucrar esta informacin dentro del anlisis estructural.

Tabla 2. Histrico de temperatura mensual.

Fuente: OPAIN S.A. Los resultados de temperatura promedio anual del proyecto varan desde 13.5

hasta 14.4 C con promedio de 14C; este ltimo ser el parmetro de entrada para el

anlisis estructural del pavimento.

La tabla 3 muestra los datos de precipitacin:

Tabla 3. Histrico de precipitacin mensual.

Fuente: OPAIN S.A

En cuanto a los resultados de precipitacin se tiene datos mensuales promedio

cercanos a 100 mm, con lo que puede clasificarse como una zona fra muy seca.


5. TRNSITO DE AERONAVES

Uno de los insumos importantes en la determinacin del PCN corresponde a la

flota de aeronaves actuantes en las zonas del proyecto. A continuacin en la tabla 4 y

tabla 5, se describen los tipos de aeronaves, pesos y repeticiones.

Tabla 4. Trnsito plataforma sur.

TIPODEAERONAVE

NOMBRECOMERCIAL PESO(libras)TRENDE

ATERRIZAJESALIDASANUALES

100 FOKKER100 98,5 Doble 1

A318 AIRBUS318100 150,796 Doble 364

A319 AIRBUS319100 150,796 Doble 1,936

A320 AIRBUS320200 162,92 Doble 4,94

A321 AIRBUS321200 207,014 Doble 1

A322 AIRBUS330200 515,661 TndemDoble 14

73H BOEING737800 174,7 Doble 14

73W BOEING737700 155 Doble 2,888

B752 BOEING757200 256 Doble 5

B763 BOEING767300 413 TndemDoble 20

AT5 ATR42500 40,994 Doble 861

AT7 ATR72600 50,265 Doble 195

BE1 BEECHCRAFT1900D 10,647 Doble 65

CR7 REGIONALJET700 72,5 Doble 25

D38 FAIRCHILDDORNIERDo328 30,84 Doble 159

DH2 DEHAVILLANDCANADADHC8200 36,3 Doble 1,633

E70 EMBRAER170 85 Doble 163


ER4 EMBRAERRJ145 48,5 Doble 82

F50 FOKKER50 45,9 Doble 142

J32 JETSTREAM32 15 Simple 1

J41 JETSTREAM41 25 Simple 5,672

L4T LET410 15 Simple 2

Fuente: OPAIN S.A.

Para la Plataforma Sur, las aeronaves crticas son: A320-200 y A330-200, el

primero debido a sus repeticiones y el segundo a su peso.


Tabla 5. Trnsito plataforma norte. TIPODE

AERONAVENOMBRECOMERCIAL PESO(libras)

TRENDE

ATERRIZAJE

SALIDAS

ANUALES

100 FOKKER100 98,5 Doble 13

A318 AIRBUS318100 150,796 Doble 324

A319 AIRBUS319100 150,796 Doble 3941

A320 AIRBUS320200 162,92 Doble 5093

A321 AIRBUS321200 207,014 Doble 2





B733 BOEING737300 140 Doble 15

73H BOEING737800 174,7 Doble 564

73W BOEING737700 155 Doble 3939




AT5 ATR42500 40,994 Doble 37

AT7 ATR72600 50,265 Doble 10

BE1 BEECHCRAFT1900D 10,647 Doble 6

CR7 REGIONALJET700 72,5 Doble 4

D38 FAIRCHILDDORNIERDo328 30,84 Doble 7

DH2 DEHAVILLANDCANADADHC8200 36,3 Doble 30


ER4 EMBRAERRJ145 48,5 Doble 7

F50 FOKKER50 45,9 Doble 1

J41 LET410 15 Simple 91

T20 TUPOLEVTu204 244,161 Doble 44

Fuente: OPAIN S.A.


Las aeronaves crticas para la plataforma norte son: por repeticiones A320-200 y

por peso A340-600. Esta consideracin para ambas plataformas se validara a travs

del mtodo ACN/PCN que se describe ms adelante.


6. ESTRATIGRAFA DEL PAVIMENTO

Las estructura de pavimento existente en las plataformas Norte y Sur, se

resumen en la Figura 2, Figura 3 y Figura 4, que se muestran a continuacin:

Figura 2. Pavimento plataforma norte.


La estructura de pavimento en la plataforma norte est compuesta por una losa

de concreto hidrulico MR 4.5 MPa de 45 cm, una base estabilizada con cemento tipo

P-304 de 41 cm y un granular existente de espesor variable.

Figura 3. Pavimento plataforma sur.



El pavimento de la plataforma sur corresponde a una losa de concreto hidrulico

MR 4.5 MPa de 40 cm, 30 cm de base estabilizada tipo P-304 apoyada sobre un

granular existente de espesor variable de 100 cm a 150 cm.

Figura 4. Pavimento calle de servicio plataforma norte.


La estructura de pavimento de la calle de servicio de la plataforma norte est

compuesta por 10 cm de concreto asfltico modificado con polmeros, 30 cm de

concreto asfltico P-401, 45 cm de base estabilizada con cemento P-304 y un granular

existente de 38 cm.


7. EVALUACIN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

Tomando como fundamento las mediciones de los desplazamientos verticales

que experimentan las estructuras de pavimento al aplicar cargas sobre estas, en el

presente captulo se presentan los resultados de la deflectometra, as como se

describe la tcnica del retro clculo de los mdulos de las capas existentes, y sus

resultados, lo cual es insumo importante para determinar el Nmero de Clasificacin

del Pavimento PCN.

7.1 Mediciones deflectomtricas con HFWD

Con el propsito de conocer la respuesta del pavimento ante la aplicacin de la

carga dinmica de referencia, se realizaron pruebas no destructivas con el

Deflectmetro de Impacto Pesado HFWD, dispositivo de carga dinmica remolcado por

una camioneta que satisface todos los requisitos estandarizados por la ASTM D 4694-

96 y el protocolo de calibracin de SHRP para equipos de este tipo.

Las deflexiones producidas por la carga aplicada con un plato circular de 0.45m

dimetro son medidas por un grupo de siete (7) sismmetros espaciados entre s

0.30m, permitiendo la obtencin de la curva completa del cuenco de deflexiones. Del

mismo modo, para el procesamiento de las mediciones, estas fueron estandarizadas a

cargas de 110kN, 130 kN y 150 kN, que son similares a las carga de diseo de las

aeronaves en estudio.

La evaluacin de las plataformas, se defini segn caractersticas de la

modulacin de cada una de la posiciones, tal como se muestra en la Figura 5:


Figura 5. Evaluacin de las posiciones en las plataformas.


Se definieron 5 lneas de medicin en cada una de las posiciones, con base en la

configuracin de las aeronaves y la disposicin de las losas: una (1) lnea central por

donde circula el neumtico delantero de la aeronave, dos (2) lneas ubicadas al lado

derecho y dos (2) lneas ubicadas al lado izquierdo, siempre en el centro de la losa. El

Apndice 1 muestra los valores de la deflectometra.


7.2 Estimacin del mdulo de reaccin K

El mdulo de reaccin K es una caracterstica de resistencia de los suelos a una

deformacin determinada y considera como constante la elasticidad de los mismos. El

ensayo de placa se utiliza para determinar el mdulo de reaccin K y tiene por objetivo

determinar la presin que se debe ejercer sobre el suelo para que presente una

deformacin de 13 mm (Londoo, 2004).

La carga se aplica con un gato hidrulico apoyado en un camin o volqueta que

sirve como estructura de reaccin. La determinacin de la deflexin se obtiene

promediando las lecturas de los extensmetros utilizados en el ensayo.

El valor de K se puede obtener, paralelamente, por el retro clculo de los

resultados de deflectometra obtenidos con el HFWD, mediante las siguientes frmulas

propuestas por la AASHTO 1998.

Para la determinacin del Mdulo de Reaccin del Soporte de una losa de

concreto a partir de la mediciones con deflectmetro de impacto (HFWD), se requiere

conocer las deflexiones a las siguientes distancias a partir del punto de aplicacin de la

carga: 0, 8, 12, 18, 24, 36 y 60 pulgadas (0, 20.2, 30.5, 45.7, 61.0, 91.5 y 152.4 cm).

La carga recomendada es de 50 kN. El procedimiento de clculo es como sigue:

1. Como primera medida, debe calcularse el parmetro AREA para el cuenco de

deflexiones, a partir de la siguiente ecuacin:

+

+

+

+

+

+=

0

60

0

36

0

24

0

18

0

12

0

87 121896564 d

ddd

dd

dd

dd

ddAREA

Ecuacin 3. Parmetro AREA Donde:

d0: Deflexin en el centro del plato de carga, en pulgadas

di: Deflexin a 8, 12, 18, 24, 36 y 60 pulgadas (20.3, 30.5, 45.7 ,61.0, 91.5 y

152.4 cm) a partir del centro del plato de carga, en pulgadas.

2. A continuacin, se debe determinar el radio de rigidez relativa asumiendo una

losa de dimensiones infinitas, empleando la siguiente ecuacin:


566.27

698.0708.289

60ln

=

AREA

l

Ecuacin 4. Radio de rigidez relativa

3. A partir del resultado anterior, se determina el mdulo de reaccin dinmico,

asumiendo una losa de dimensiones infinitas:

20

*0

l

= ddPk

Ecuacin 5. Mdulo de reaccin dinmico

Donde:

k : Mdulo de reaccin dinmico retrocalculado, para losa infinita, en

psi/pulgada

P: Carga en libras

d0: Deflexin medida en el centro del plato de carga, en pulgadas

l : Radio de rigidez relativa para losa infinita determinado en el paso anterior, en

pulgadas *0d : Coeficiente de la deflexin bajo el centro del plato de carga, adimensional

( )[ ]l=

07565.014707.0*0 1245.0

eed

Ecuacin 6. Coeficiente de deflexin bajo el centro del plato de carga

4. Se calculan los factores de ajuste para la deflexin central (d0) y el radio de

rigidez relativa ( l ) para dimensiones de losa finitas. 80151.0

0

71878.015085.11

= lL

d eAF Ecuacin 7. Factor de ajuste para la deflexin central

04831.1

61662.089434.01

= llL

eAF


Ecuacin 8. Factor de ajuste para el radio de rigidez relativa

Donde, si la longitud de la losa es menor o igual a dos veces el ancho de la

misma, L es igual a la raz cuadrada del producto de la longitud de la losa y el ancho

(ambos en pulgadas); si la longitud de la losa es mayor que el doble del ancho, L es el

producto de la raz cuadrada de dos y la longitud de la losa, en pulgadas.

Si wlwl LLLLL = 2 Ecuacin 9. Factor L, chequeo 1

Si lwl LLLL => 22 Ecuacin 10. Factor L, chequeo 2

5. Finalmente, se ajusta el valor de k para una losa de dimensiones finitas, por

medio de la siguiente ecuacin:

0

2dAFAF

kk

= l

Ecuacin 11. Mdulo de reaccin efectivo

El valor del mdulo de reaccin esttico es aproximadamente la mitad del mdulo

dinmico calculado mediante el procedimiento anterior.

Estos resultados se pueden observar en el Apndice 2 Parmetros estructurales

en pavimento rgido.

A continuacin en la Tabla 6 y la Tabla 7, se presentan los resultados del K para

cada uno de los sectores estudiados en pavimento rgido, parmetro indispensable en

el clculo del PCN, que se detallar en captulos posteriores.


Tabla 6. Mdulo de reaccin plataforma sur. MDULODEREACCIN(MPa/m) MDULODEREACCIN(PCI)

POSICIN LNEA110KN 130KN 150KN 110KN 130KN 150KN

Eje 127 122 137 469 448 506

1Der 123 119 148 452 439 544

2Der 104 142 123 382 523 452

1Izq 118 105 113 433 385 415

82

2Izq 99 112 144 365 413 530

Eje 179 186 167 661 686 617

1Der 125 154 130 460 569 480

2Der 83 91 83 305 335 304

1Izq 154 171 129 569 629 476

83

2Izq 147 136 146 542 500 537

Eje 139 138 161 510 509 595

1Der 159 169 150 587 622 551

2Der 140 141 139 515 521 513

1Izq 164 155 173 605 571 638

84

2Izq 145 111 137 534 410 506

Eje 161 171 207 593 631 761

1Der 189 189 190 697 697 699

2Der 160 156 165 590 576 606

1Izq 173 155 193 639 573 710

85

2Izq 147 165 216 543 608 796

Eje 145 197 218 534 727 803

1Der 181 197 247 666 725 910

2Der 159 197 194 587 725 715

1Izq 169 144 227 623 532 837

86

2Izq 162 142 213 598 525 785

Eje 125 110 120 460 406 441

1Der 133 141 140 489 519 516

2Der 134 148 134 495 544 494

1Izq 127 155 148 468 571 546

87

2Izq 120 127 134 442 469 494



Para la plataforma Sur, los valores del mdulo de reaccin, se encuentran

generalmente superiores al 120 MPa/m, los cuales se consideran altos. Lo anterior

corresponde a que la fundacin del pavimento est compuesta por materiales de

adecuada capacidad de soporte y de espesores considerables.

Tabla 7. Mdulo de reaccin plataforma sur.

MDULODEREACCIN(MPa/m) MDULODEREACCIN(PCI)POSICIN LNEA

110KN 130KN 150KN 110KN 130KN 150KNEje 66 70 71 245 258 2611Der 65 84 72 240 311 2672Der 75 76 118 276 281 4351Izq 122 74 94 451 273 345

22

2Izq 75 63 76 276 232 280Eje 158 147 155 581 541 5701Der 91 105 103 337 385 3792Der 123 126 140 453 464 5181Izq 129 107 149 474 395 550

25


29


35


41


45

2Izq 80 97 110 296 359 40749 Eje 163 147 168 600 543 618


MDULODEREACCIN(MPa/m) MDULODEREACCIN(PCI)POSICIN LNEA

110KN 130KN 150KN 110KN 130KN 150KN1Der 160 154 199 590 568 7332Der 167 131 200 614 483 7361Izq 153 103 195 562 380 7182Izq 153 123 187 564 454 689


De la tabla anterior, se puede decir que los mdulos de reaccin varan entre 80

y 200MPa/m; estos valores se consideran altos (superiores a 120 MPa/m), lo cual es

correspondiente a que, al igual que en la plataforma Sur, la estructura est conformada

por materiales de alta capacidad de soporte y de espesores considerables. Se aclara

que en el caso de la posicin 22 se determin el mdulo de reaccin nicamente en la

zona del pavimento nuevo.

En la Tabla 8 se resumen los resultados del mdulo de reaccin para la calle de

servicio de la plataforma sur.

Tabla 8. Mdulo de reaccin calle de servicio plataforma sur.

POSICIN MDULO DE

REACCIN (Mpa/m) MDULO DE

REACCIN (PCI)

83 36 132

84 43 157

85 25 91

86 57 208

87 62 230

Fuente: Elaboracin Propia. Los valores encontrados para la pista de servicio se consideran bajos, con

resultados menores a 60 MPa/m.


7.3 Retroclculo de mdulos calle de servicio plataforma norte

Para el clculo de mdulos de las distintas capas que conforman la estructura de

pavimentos, se utilizan programas basados en modelos multicapa de clculo regresivo

(Backcalculation Method); para lo cual, ha empleado el programa BAKFAA desarrollado

por la FAA, el cual se puede observar en la Figura 6:

Figura 6. Software BAKFAA.


Este programa permite la inclusin de diferentes capas con sus respectivas

caractersticas (espesor y relacin de Poisson) para, en funcin de las deflexiones

medidas con el HFWD, calcular en forma inversa los mdulos de los materiales. En el

Apndice 3 se encuentran las memorias tcnicas del procedimiento de retroclculo.

Teniendo en cuenta la sensibilidad del mdulo del concreto asfltico ante las

condiciones de temperatura, los valores de este parmetro han sido ajustados por

medio de la siguiente expresin (INVIAS, 2008).

FA : Factor de ajuste del mdulo del concreto asfltico por temperatura.


Tr : Temperatura de trabajo de la mezcla, C; para este estudio se adopt,

19.5C, en funcin de la temperatura promedio anual de la zona de estudio y el espesor

de la capa asfltica.

Tm : Temperatura de ensayo, C;

La temperatura ambiente promedio utilizada fue de 14C.

De otra parte, se ha adoptado ajustar el mdulo de la subrasante a condiciones

de laboratorio, con un factor de 0.75 para un pavimento asfltico con presencia de base

estabilizada, segn la recomendacin de la Gua de Rehabilitacin de Pavimentos

Asflticos del INVIAS.

En la Tabla 9, se sintetizan los mdulos encontrados (percentil 85) para cada una

de las capas en las diferentes lneas de evaluacin definidas para la calle de servicio

de la plataforma norte:

Tabla 9. Mdulos dinmicos calle de servicio plataforma norte.

POSICINCARPETA

ASFLTICA(MPa)

BASE

ESTABILIZADA

(MPa)

GRANULARES

EXISTENTES(MPa)SUBRASANTE(MPa)

22 4,475 1,5 300 75

25 4,811 1,42 300 83

29 4,475 2 300 84

35 4,674 1,6 300 90

41 5,383 1 300 94

45 4,475 1 230 78

49 4,475 2 200 75


De la tabla anterior se puede observar que los valores de mdulos elsticos

encontrados para la carpeta asfltica son en su mayora, superiores a 4,000 MPa. Por

su parte, los mdulos obtenidos para la fundacin o subrasante, indican buena

capacidad de soporte.


Para la determinacin del CBR a partir de los datos retrocalculados, se utiliza la

siguiente expresin de la AASHTO:

Ecuacin 12. Mdulo resiliente de la subrasante.

En la Tabla 10, se puede observar el valor de CRB obtenido por correlacin, el

cual ser un parmetro de entrada para la determinacin del ACN/PCN:

Tabla 10. CBR calle de servicio plataforma norte.

POSICINMDULORESILIENTEDELA

SUBRASANTE(MPa)CBR%

22 75 9.6

25 83 11.3

29 84 11.5

35 90 12.8

41 94 13.7

45 78 10.2

49 75 9.6


Lo valores de CBR obtenidos corresponden a valores entre 9% y 14%, los cuales

se consideran satisfactorios para el suelo de fundacin existente, en este caso una

capa de Rajn.


8. DETERMINACIN DEL ACNPCN

Este mtodo hace posible expresar el efecto individual de una aeronave sobre

diferentes pavimentos a travs de un nico nmero, que vara de acuerdo al peso y la

configuracin de la aeronave (tipo de tren de aterrizaje, presin de neumtico, entre

otros), el tipo de pavimento y la resistencia de la sub-base. Ese nmero es llamado

Nmero de Clasificacin de Aeronave (ACN). Por otro lado, la capacidad de carga de

un pavimento tambin puede ser expresado por un nico nmero de Clasificacin de

Pavimento (PCN).

ACN : Un nmero el cual expresa el efecto estructural relativo de una

aeronave en diferentes tipos de pavimentos para una especificada resistencia de la

subrasante en trminos de una carga estandarizada de rueda simple.

PCN : Un nmero el cual expresa la capacidad de soporte relativa de un

pavimento, en trminos de una carga estandarizada de rueda simple.

8.1 ACNPCNMtodo FAA

Para facilitar el uso del mtodo ACN-PCN, la Federal Aviation Administration

(FAA) desarroll un software llamado COMFAA que calcula los valores de ACN-PCN.

Para el clculo del PCN se debe especificar lo siguiente:

Grupo, tipo y caracterstica de la aeronave.

Resistencia de la subrasante, en pavimentos flexibles se usa el ensayo (CBR)

y en pavimentos rgidos el mdulo de reaccin (K).

Espesor equivalente.

Para el caso de los pavimentos rgidos, las entradas necesarias son: mdulo de

reaccin k (debajo de la losa) y el espesor de la losa de concreto hidrulico.

Para el caso de pavimentos asflticos, se hace necesario definir el espesor

equivalente de acuerdo a la recomendacin del numeral 1.1 del apndice 2 de la

circular AC 150/5335-5B de la FAA; esta metodologa considera una estructura

estndar conformada por 6 de concreto asfltico P401 y 8 de base granular P209. Los

excesos de materiales P-401 y P 209 de la estructura existente respecto a la estndar,


se convierten en espesores de material subbase granular P154, empleando factores de

equivalencia de 1.5 y 1.2 correspondientemente. En el caso de la base tratada con

cemento tipo P-304, se utiliza un factor de equivalencia 1.2 en relacin a la P-209.

Teniendo en cuenta lo anterior, se obtiene un Espesor Equivalente de 67.6. Estos

clculos pueden consultarse en el Apndice 4.

8.1.1 Valor numrico del PCN

El valor numrico del PCN, se determina con la ayuda de la herramienta

COMFAA en funcin del espesor equivalente y la resistencia (CBR o K) del material de

conformacin de la subrasante (mejoramiento y subrasante).

Una ilustracin tipo del modelo del COMFAA se presenta a en la Figura 7:

Figura 7. Software COMFAA.


Como se puede observar en la figura anterior, para la computacin del ACN PCN, el

software contiene por defecto la configuracin de gran cantidad de aeronaves, a lo que

se le suman los parmetros estructurales obtenidos anteriormente. Los reportes del

software se pueden observar en el Apndice 5.


8.1.2 Tipo de pavimento

Segn la metodologa, se utiliza el cdigo (R) para el pavimento rgido y (F) para

flexible.

8.1.3 Tipo de pavimento

La subrasante se categoriza usando la Tabla 11, de acuerdo al tipo de

pavimento.

Tabla 11. Categorizacin de la subrasante.

CATEGORA K(PCI) K(MN/m) CBR(%)LETRADE

DESIGNACINTIPODESUELO

Alta>de442

psi>de120 >de13 A GW,GP,GM

Media 221442 61120 ago13 B GC,SW,SM,SP

Baja 92221 2560 04ago C SC,ML,Cl,OL

Ultrabaja


Tabla 12. Categorizacin de la presin de inflado.

CategoraPresinde

Inflado(PSI)

Presinde

Inflado(MPa)

Cdigode

Designacin

Alto Ilimitado Ilimitado W

Medio 146217 1.011.50 X

Bajo 74145 0.511.0 Y

Ultrabajo 073 0.00.50 Z

Fuente: Federal Aviation Administration.

Como lo muestra la tabla anterior, para cada categora se emplea un cdigo de

designacin.

8.1.5 Tipo de evacuacin

Se reconocen dos mtodos, uno tcnico que se designa con la letra T, es cuando

se ha realizado una evaluacin tcnica a la estructura del pavimento. Con la letra U,

cuando se ha realizado una evaluacin al pavimento con base en la experiencia y al

tipo de aeronave que est utilizando la pista y para lo cual el pavimento no ha sufrido

deterioro.

8.2 Resultados ACNPCNplataforma sur

A continuacin en la Tabla 13 se presentan los resultados obtenidos para cada

posicin de la plataforma Sur, comparando el parmetro ACN de cada aeronave y el

mximo valor de PCN encontrado en cada unidad analizada. Es importante mencionar

que el valor de ACN, est en funcin de la resistencia de la subrasante.


Tabla 13. ACN/PCN Plataforma Sur. POSICIN ACN PCN AVINCRTICO

82 62 110/R/B/X/T AIRBUS330200

83 54 126/R/A/X/T AIRBUS330200

84 54 117/R/A/X/T AIRBUS330200

85 54 127/R/A/X/T AIRBUS330200

86 54 132/R/A/X/T AIRBUS330200

87 54 109/R/A/X/T AIRBUS330200


En trminos generales, con base en la metodologa OACI, se puede decir lo

siguiente:

Para las posiciones 82, 83, 84, 85, 86 y 87 de la plataforma Sur, en un periodo de

20 aos, la flota proyectada para cada uno de los tipos de aeronaves analizadas,

cumplen con la metodologa, dado que el efecto estructural ejercido por estas sobre el

pavimento, es menor que la capacidad de soporte del mismo. Para la plataforma sur, el

avin crtico corresponde al AIRBUS 330-200.

8.3 Resultados ACNPCNplataforma norte

En la Tabla 14, se puede observar los resultados obtenidos para la plataforma

norte, comparando el parmetro ACN de cada aeronave y el mximo valor de PCN

encontrado en cada unidad analizada.

Tabla 14. ACN/PCN plataforma norte. POSICIN ACN PCN AVINCRTICO

22 95 98/R/B/X/T AIRBUS340600

25 95 117/R/A/X/T AIRBUS340600

29 79 132/R/A/X/T AIRBUS340600

35 79 119/R/A/X/T AIRBUS340600


POSICIN ACN PCN AVINCRTICO

45 94 123/R/B/X/T AIRBUS340600

41 94 123/R/B/X/T AIRBUS340600

49 79 123/R/A/X/T AIRBUS340600


Para la flota proyectada a 20 aos en la Plataforma Norte, las posiciones 22, 25,

29, 41, 45 y 49 cumplan con la metodologa de la OACI, indicando que la capacidad de

carga del pavimento es superior a las solicitaciones del trnsito.

Es importante anotar que los resultados del PCN pueden tener un intervalo de

10%, dado que este parmetro es un indicador global de las condiciones de resistencia

del pavimento, ms no es un parmetro de diseo estructural del pavimento.

8.4 Resultados ACNPCNcalle de servicio plataforma sur

El PCN obtenido para el sector evaluado es 98/R/C/X/T, y el Avin crtico

corresponde al AIRBUS 330-200 con un ACN de 74.

8.5 Resultados ACNPCNcalle de servicio plataforma norte

Siguiendo lo descrito en la metodologa, se reporta un PCN para este sector de

>200/R/B/X/T. Este valor alto corresponde a que la estructura existente, tiene

espesores considerables de capa asfltica y base estabilizada con cemento, en

comparacin con la estructura estndar de 5 de P-401/403 y 8 de P-209 requerida

para este tipo de trnsito.

En el Apndice 6, se puede consultar las tablas con los reportes del PCN, y en el

Apndice 7, se muestra grficamente el resultado del ACN-PCN para cada una de las

posiciones evaluadas.


9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo a la informacin de construccin, el pavimento existente en las

plataformas norte y sur del Aeropuerto El Dorado, corresponde a una losa de concreto

hidrulico de 40 cm de espesor y Mdulo de Rotura de 5.0 MPa, apoyado sobre una

capa de Base Estabilizada con Cemento Tipo P-304 de 41 cm para la plataforma norte

y 30 cm para la plataforma sur. La fundacin del pavimento corresponde a materiales

granulares y mejoramientos con Rajn de espesor variable en 100 cm y 150 cm.

Los resultados de la evaluacin deflectomtrica HFWD, indican que los Mdulos

de Reaccin K (materiales bajo la losa) son generalmente elevados, concluyentes de

una buena capacidad de soporte (K superiores a 100 MPa/m). Estos resultados

guardan correspondencia con los espesores y tipo de materiales que constituyen la

estructura de pavimento. De igual manera se encontr que los resultados del mdulo

de reaccin, cumplen con las hiptesis del diseo y las especificaciones de la FAA para

este tipo de pavimentos. Se aclara que en el caso de la posicin 22, el mdulo de

reaccin se evalu nicamente en la zona del pavimento nuevo.

En cuanto a los resultados del PCN, determinado a travs de las mediciones

deflectomtricas HFWD, se encontraron resultados altos (superiores a 100), lo cual nos

indica que la capacidad de carga del pavimento es superior a las cargas producidas por

las aeronaves y pueden operar sin restricciones. Teniendo en cuenta la flota de

aeronaves, se ha encontrado que el avin crtico es: para la plataforma sur el AIRBUS

330-200 de aproximadamente 515,661 libras de peso bruto; y para la plataforma norte

el avin crtico es el AIRBUS 340-600 con un peso bruto de 837,756 libras.

En la Tabla 15 y la Tabla 16, se resumen los resultados de ACN/PCN para cada

una de las posiciones:


Tabla 15. Parmetro ACN/PCN plataforma sur. POSICIN ACN PCN AVINCRTICO

82 62 110/R/B/X/T AIRBUS330200

83 54 126/R/A/X/T AIRBUS330200

84 54 117/R/A/X/T AIRBUS330200

85 54 127/R/A/X/T AIRBUS330200

86 54 132/R/A/X/T AIRBUS330200

87 54 109/R/A/X/T AIRBUS330200


Tabla 16. Parmetro ACN/PCN plataforma norte. POSICIN ACN PCN AVINCRTICO

22 95 98/R/B/X/T AIRBUS340600

25 79 117/R/A/X/T AIRBUS340600

29 79 132/R/A/X/T AIRBUS340600

35 79 119/R/A/X/T AIRBUS340600

45 94 123/R/B/X/T AIRBUS340600

41 94 123/R/B/X/T AIRBUS340600

49 79 123/R/A/X/T AIRBUS340600


Para las calles de servicio tanto de la plataforma sur y norte, se realiz la

evaluacin en el sector correspondiente de cada posicin que se describen en las

tablas anteriores. Los resultados de PCN obtenidos fueron de 99/R/C/X/T y de

>200/R/B/X/T respectivamente. En el caso de la calle de servicio, el valor obtenido, el

cual se considera alto, alto corresponde a que la estructura existente, tiene espesores

considerables de capa asfltica y base estabilizada con cemento, en comparacin con

la estructura estndar de 5 de P-401/403 y 8 de P-209 requerida para este tipo de

trnsito segn la metodologa de la FAA.

Se recomienda en el caso de las calles de servicio, realizar la evaluacin en la longitud total de estas, para de esta manera tener un resultado ms representativo.


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OACI. (1983). Manual de aerdromos. En O. I. Civil, Parte 3 Pavimentos (pg.

354). Madrid: ICAO.

Apndice 1. Deflectometra

POSICION22EJEK0+000.fwdIKUABFWDFILE:POSICION22EJEK0+000.fwdHCALZADA:HCARRIL:EJEHTRAMO:POSICION22

IDropHeight:1234IImpactLoad:20.040.050.0100.0kNISensorNumber:0123456ISensorDistance:0.030.060.090.0120.0150.0180.0(cm)ISensorPosition:CENTERFRONTFRONTFRONTFRONTFRONTFRONT

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evaluaciÓn estructural del pavimento en las … · estructura, y en el caso de la ... del...

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