METODO DE DISEO DE LA FAA

METODO DE DISEO DE LA FAACURSO: PAVIMENTOS

INTRODUCCION

En 1978, la Administracin Federal de Aviacin de Estados Unidos ,adopt el mtodo del ndice de resistencia de California (CBR) para el clculo de pavimentos flexibles, la hiptesis de carga sobre los bordes para el clculo de los pavimentos rgidos y el sistema de clasificacin de terrenos unificados (SUCS). En base a estas teoras, se desarroll diversos bacos que son usados en el clculo de espesores de los pavimentosMETODOGIA DE LA FAA

La clasificacin de suelos, se ve en la la divisin principal en suelos granulares y finos se hace con el 35% que pasa el tamiz N 200 teniendo en cuenta solamente la fraccin que pasa el tamiz N 10LA CLASIFICACIN DE SUELOS: se ve en la divisin principal en suelos granulares y finos se hace con el 35% que pasa el tamiz N 200 teniendo en cuenta solamente la fraccin que pasa el tamiz N 10 FACTORES DE DISEO

VOLUMEN DE TRFICO

CONCRENTRACION DEL TRFICO

Las caractersticas fsicas de los aeropuertos abarcan la siguiente rea de movimiento:

CALLE DE RODAJEPISTA DE ATERRIZAJE

CALIDAD DEL SUELO DE LA SUBRASANTEla determinacin del espesor de sbase sobre una subrasante de capas delgadas, se basa en relacin entre los espesores de las dos capas de suelos que se expresa mediante la siguiente formula:

Dnde:Z: espesor requerido para sbaseX: espesor de sbase para suelos de la capa AY: espesor de sbase para suelos de la capa Bt: espesor de la capa A

ESPECIFICACIONES DE LAS CAPAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE

la FAA divide la estructura del pavimento flexible en una capa de mezcla de asfalto caliente apoyada sobre una capa base y, dependiendo de las condiciones de la subrasante, se colocar una capa sbase

PROCEDIMIENTO DE DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE METODO FAA

Procedimiento de diseo para pavimento flexible, de aeronaves con peso mayor a 30,000 lb:

PRIMERO: determinar la aeronave de diseo, la cual no necesariamente es la de mayor peso de despegue, sino es aquella que solicite el mayor espesor de pavimento total.

SEGUNDO Una vez determinada la aeronave de diseo, se debe calcular las salidas anuales equivalentes de todas las aeronaves operativas, en funcin a dicha aeronave crtico

TERCERO Dependiendo del tren de aterrizaje de la aeronave de diseo, se elige el baco a emplear para el diseo de las capas del pavimento estructural

CUARTO Para poder ingresar al baco seleccionado, se deben recopilar los siguientes datos:

CBR de la subrasante,peso de despegue de la aeronave de diseo

DISEO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS RIGIDOS METODO FAA

La estructura de los pavimentos rgidos en un aeropuerto est formada por una losa de concreto de cemento portland, suprayacente a una capa subbaseEl pavimento rgido esta conformado por:Capa de rodaduraSubbaseJuntas y sellos

VENTAJA DE LOS PAVIMENTOS RIGIDOS

La estructura de los pavimentos rgidos presenta una mnima deflexin bajo la accin de cargas, esto es debido al alto valor del mdulo de elasticidad que posee la capa de rodadura

De la misma forma, debido a la alta rigidez del concreto la distribucin de cargas se reparte sobre un rea considerable.

FIGURA: DISTRIBUCION DE CARGAS EN UN PAVIMENTO RIGIDO

COMPONENTES DE UN PAVIMENTO RIGIDO SEGN LA FAACAPA DE RODADURA, es la capa que est en contacto con las ruedas de los aviones

SUBBASE, es la capa subyacente a la capa de rodadura

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO, Las juntas se colocan con la finalidad de disminuir los esfuerzos y grietas que se generan por los cambios de volumen y deformaciones en la losa, producto de las variaciones de temperatura y del contenido de humedad en el concreto

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETOLa FAA clasifica a las juntas segn la funcin que desempeenJuntas de Expansin (A, B), Su funcin consiste en aislar intersecciones de pavimentos o estructuras contiguas a un pavimento

El tipo A, est provisto de dowels y es usado cuando se requiere transferir cargas a travs de la junta.

El tipo B, se utiliza cuando las condiciones no permitan la utilizacin de dowels. Estas juntas estn formadas por el aumento del espesor del pavimento a lo largo del borde de la losa.

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETOJuntas de contraccin (F,G,H) Su funcin es proporcionar control de las grietas del pavimento cuando ste se contrae debido a la disminucin del contenido de humedad o al descenso de temperatura

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETOJuntas de construccin (C,D,E)Se emplean cuando se colocan dos losas de pavimento en diferentes momentos

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETOEspaciado de juntas: La FAA sugiere ciertas recomendaciones en el espaciado de juntas cuando se tiene una subbase sin estabilizar:

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETOAcero en las juntas: La FAA menciona que el acero en juntas puede ser de dos tipos:

Barras de amarre: Se emplean para mantener las caras de las losas en contacto cercano, no actan como dispositivos de transferencia de carga. Es recomendable que estas barras sean de 5/8 pulg (16 mm) de dimetro, tengan 30 pulg (7.5 cm) de longitud y que la separacin entre varillas sea de 30 pulg (7.5 cm).

Doweled: Se emplean para transferir carga a travs de una junta. Los dowels previenen el desplazamiento vertical en los bordes de las losas adyacentes, sin embargo si permiten los movimientos longitudinales a lo largo de estas.

Distribucin de juntas: La FAA recomienda la distribucin de juntas, mostrada en la siguiente figura, cuando se tenga una interseccin de 90 entre la pista de aterrizaje y calle de rodaje.

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

METODOLOGA DE DISEO PARA PAVIMENTO RGIDO DE AERONAVES CON PESO MAYOR A 30,000 LB (13,500 kg)Para el diseo del pavimento rgido, la FAA propone seguir el siguiente procedimiento.

Determinar la aeronave de diseo siendo sta la que requiera el mayor espesor de losa de concreto

Calcular las salidas anuales equivalentes a la aeronave de diseo, luego en base a su tren de aterrizaje se debe elegir el baco de diseo para determinar el espesor de la losa de concreto del pavimento estructural en zonas crticas

Ingresar a los 24 bacos propuestos por la FAA

Los primeros 14 se usan en caso se considere que la aeronave cruza paralela o perpendicularmente a la junta o borde de losa; bajo esta consideracin, las aeronaves cuyos trenes de aterrizaje son single o dual generan los mximos esfuerzos en la losa

Los 10 restantes se usaran para las aeronaves cuyos trenes de aterrizaje son dual tndem o de fuselaje ancho generan los mayores esfuerzos en la losa cuando cruzan la junta formando un ngulo agudoMETODOLOGA DE DISEO PARA PAVIMENTO RGIDO DE AERONAVES CON PESO MAYOR A 30,000 LBUna vez elegido el baco de diseo se debe recopilar los datos necesarios para su uso: la resistencia a la tensin por flexin del concreto, el mdulo de fundacin, el peso de despegue de la aeronave de diseo y salidas anuales equivalentes.

Conociendo los datos mencionados anteriormente y empleando el baco de diseo, se podr determinar el espesor de la capa de rodadura del pavimento estructural para zonas crticas.

En aquellos casos donde las salidas anuales equivalentes superen el valor propuesto en los bacos de diseo (25,000), se dimensionarn las capas empleando la cantidad mxima de salidas equivalentes y luego se realizar la correccin respectiva.

Una vez obtenidos los espesores de las capas del pavimento estructural para zonas crticas, se calculan los espesores de las capas de los mrgenes y franjas en dichas zonas

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAPara obtener el diseo definitivo del pavimento rgido, se debe asumir distintos espesores para la capa subbaseEs por ello que el anlisis consiste en asignar espesores de 10, 12 y 14 para lacapa subbaseDATOS DE SUELOSLos datos referentes a la calidad del terreno (CBR), para:Capa Subbase: 38%Capa Subrasante: 19%La resistencia a la flexin del concreto, para la cual se emplear un valor de 55 Kg/cm2 (782 psi) a los 90 das de edad

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAADETERMINACION DE LA AERONAVE DE CLCULO PARA DISTINTOS ESPESORES DE CAPA SUBBASE El mdulo de reaccin de la subbase se determinar para cada espesor de subbase determinado (10, 12 y 14),

Empleando la figura 9.1 se determina el mdulo de reaccin de la subrasante(K), el cual est en funcin a su valor de CBR (19%). En este caso obtenemos que el mdulo de reaccin de la subrasante es7 Kg/cm3 (263 PCI).

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAESPESOR DE LA SUBBASE ES IGUAL A 10.Una vez que tenemos el mdulo de reaccin de la subrasante (K), procedemos a calcular el mdulo de reaccin de la subbase (k), cual se obtiene empleando la figura9.2 que est en funcin del espesor de la capa subbase10 (25 cm)y del mdulo de reaccin de la subrasante 7 Kg/cm3Del estudio de canteras, se conoce que el material de la subbase es arena. Para este caso tenemos que el mdulo de reaccin de la subbase es 320 lb/pulg3 (320 pci).

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACon los valores obtenidos, procedemos a determinar la aeronave de clculo

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAComo podemos ver en la tabla anterior, el B 767 400 (Tren dual tandem) corresponde a la aeronave de clculo, ya que es la que exige el espesor mximo de losa de concreto (16.8pulg), la cual no es la aeronave con mayor peso de despegue.Para calcular el espesor de la losa del pavimento rgido, se utilizar lafigura 9.3, la cual corresponde a la aeronave de clculo (tren dualtandem)Los datos de entrada son los siguientes:Avin de clculo: B 767400 (Dual Tandem)Peso bruto del avin de clculo: 450,008 lb (204,120 Kg)Nmero total de salidas anuales equivalentes: 38,423Resistencia del concreto a la flexin: 55 Kg/cm2 (782 psi)Mdulo de reaccin de la subbase: 320 lb/pulg3 (320 pci).

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAUSO DE LOS ABACOS PROPUESTOS POR LA FAA

PRIMERO.- En el eje Y se registra el valor del esfuerzo a flexin del concreto (782 psi), SEGUNDO. Se traza una proyeccin horizontal hacia la derecha, hasta intersecar con la curva que corresponde al mdulo de reaccin de la subbase (320 pci),TERCERO. Se traza una proyeccin vertical hasta intersecar con la recta correspondiente al peso bruto de la aeronave (450,008 lb), CUARTO. Desde este punto se proyecta una horizontal a la derecha hasta intersecar con la recta de la salida anual equivalente (38,423), QUINTO. Finalmente se obtiene el espesor de la losa de concreto. Como el total de salidas anuales equivalentes supera el lmite establecido en el grfico (25,000); se calcula el espesor de la losa considerando dicho lmite, donde se obtiene un espesor de la losa igual a 17.0 (42.5 cm).

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAA

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAA continuacin se muestra el resumen de los espesores de las capas del pavimento rgido:

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAADe la misma manera se determina para los espesores de 12 y 14

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACOMPARACION ECONOMICA DE LOS TRES DISEOSPor tanto, la solucin ms econmica para la construccin del pavimento rgido es con un espesor de 12 (30 cm) de subbase, ya que el costo en un m2 de pavimento cuesta S/. 173.00.

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACALCULO DEL ESPESOR DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO RIGIDO PARA UNA ZONA CRTICA

Las zonas crticas estn conformadas por la pista de aterrizaje, la plataforma, los apartaderos de espera y las calles de rodaje (con salida de 90).El espesor de la losa de concreto se calcula empleando las tablas quecorrespondan a la aeronave de clculo y al ngulo que forman los trenes deaterrizaje con los bordes de las juntas.

Los datos de entrada que se requieren para el clculo del espesor de la losa de concreto del pavimento estructural son los siguientes:

Avin de clculo: B 767400 (Dual Tandem)Peso bruto del avin de clculo: 450,008 lb (204,120 Kg)Nmero total de salidas anuales equivalentes: 38,423CBR de la subbase o cimiento: 38%Esfuerzo a flexin del concreto: 782 psiMdulo de reaccin de la subbase: 325 pci (con un espesor de subbase igual a 12).DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAAPrimer caso: Cuando el tren de aterrizaje interseca el borde de la juntaformando un ngulo agudo. El espesor de la losa de concreto ya fue calculado en el punto 9.3, cuandoel espesor de la subbase tomaba un valor de 12 pulg.

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAASegundo caso: Cuando el tren de aterrizaje cruza paralela o perpendicularmente al borde de junta.se calcula el espesor de la losa empleando este mximo valor, donde se obtiene un espesor de 15.5 (38.8 cm)Debido a que el espesor de losa de concreto fue calculado para 25,000salidas, ser necesario aplicarle el porcentaje de correccin (103.07%),donde obtenemos un espesor de losa de 16 (40 cm).

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAA

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACALCULO DEL ESPESOR DEL MARGEN CRTICOEl margen se encuentra adyacente a la pista estructural y segn la FAA el espesor de la losa de concreto se va adelgazando a medida que se aleja de la pista, hasta alcanzar un valor mnimo de 0.7 veces el espesor de la losa del pavimento estructural.

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACALCULO DEL ESPESOR DE LA FRANJA NIVELADA CRITICALa franja se encuentra adyacente al margen, es por eso que los espesores de las capas toman los mismos valores que el margen adelgazado y se mantienen constantes en toda la franja nivelada.

DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAACALCULO DEL ESPESOR DE LAS CAPAS DEL PAVIMENTO RIGIDO NO CRITICOAl igual que el pavimento flexible, las zonas no crticas en los aeropuertos estn conformadas por las calles de salida rpida. Por ello, el clculo de espesores se determinar cuando el tren de aterrizaje cruce paralelo o perpendicularmente al borde de junta (segundo caso).

Segn la FAA el espesor de la losa de concreto es igual al 90% del espesor de la misma capa del pavimento estructural crtico. Cabe resaltar que el espesor total del pavimento se mantendr contaste.DISEO DEL PAVIMENTO RIGIDO SEGN EL METODO DE LA FAA

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GRACIAS