METODO DE DISEO DE LA FAA (FEDERAL AVIATION ADMINISTRACIN DE LOS ESTADOS UNIDOS)Es el mtodo ms utilizado para el diseo de pavimentos flexibles en aeropuertos, el cual consta de una serie de curvas que sirven para determinar los espesores de las llamadas reas criticas, siendo estas aquellas por las cuales se desplazan las aeronaves a carga mxima.Parmetros de Entrada. Propiedades de los suelos de la subrasante Magnitud de Cargas Geometra del Tren de aterrizaje Volumen de transitoPara la evaluacin geotcnica de la subrasante, el mtodo tiene su propia clasificacin de suelos basada en la granulometra, el lmite liquido el ndice plstico. Por medio de la cual establece el valor relativo del suelo como material de fundacin y el requerimiento o no de la subbase, considerando adems las condiciones de drenaje existentes y la influencia de las heladas de la siguiente manera:Tambin se ha encontrado una relacin entre el tipo de suelo y un rango de valores tpicos de CBR de subrasante as:TIPO DE SUBRASANTEEn cuanto a la magnitud de las cargas, el mtodo considera para el diseo el llamado peso bruto mximo para el de colaje, que a su vez es funcin del tipo de avin de la altura de la pista sobre el nivel del mar y la temperatura ambiente de la regin.De la geometra del tren de aterrizaje, pues los grficos de diseo han sido separados teniendo en cuenta dichas distribuciones en los aviones convencionales y graficas especiales llamados de cabina ancha.Finalmente el espesor del pavimento depende no solo de la Magnitud de las Cargas, si no tambin de las frecuencias para lo cual hay que tener en cuenta que sobre las pistas circulan aviones de diferentes caractersticas, por lo tanto, para efectos del diseo se debe de trabajar con un solo tipo de avin que es el Avion de Diseo y este es aquel con el que harn uso de la pista, requiere un mayor espesor de pavimento para su respectivo numero de de colajes.Es necesario disponer pronsticos de salida anuales por tipo de aeronave, para el diseo del pavimento. La aeronave de calculo deber seleccionarse como la que requiera mayor espesor de pavimento, la cual no es necesariamente la mas pesada.Pues depende de la cantidad de decolages, Sin embargo el pronostico del trafico es una mezcla de diferentes aeronaves que poseen diferentes tipos de trenes de aterrizaje y diferentes pesos, razn por la cual se deben utilizar los siguientes factores de conversin.Una vez se hayan agrupado los aviones en la misma configuracin del tren de aterrizaje. Debe de realizarse la conversin de salidas anuales equivalentes de la misma aeronave, mediante la siguiente expresin.DONDE:R1 = Salidas anuales equivalentes de la aeronave de calculo.R2 = Salida anuales expresadas en el tren de aterrizaje del avion de calculo.W1 = Carga sobre la rueda de la aeronave de calculo.W2 = Carga sobre la rueda de la aeronave en cuestion.

PARA EL LIGANTE ASFALTICO 0 METODO DE DISEO DE LA FAA (FEDERAL AVIATION ADMINISTRACIN DE LOS ESTADOS UNIDOS) Es el mtodo ms utilizado para el diseo de pavimentos flexibles en aeropuertos, el cual consta de una serie de curvas que sirven para determinar los espesores de las llamadas reas criticas, siendo estas aquellas por las cuales se desplazan las aeronaves a carga mxima. Parmetros de Entrada. Propiedades de los suelos de la subrasante Magnitud de Cargas Geometra del Tren de aterrizaje Volumen de transito Para la evaluacin geotcnica de la subrasante, el mtodo tiene su propia clasificacin de suelos basada en la granulometra, el lmite liquido el ndice plstico. Por medio de la cual establece el valor relativo del suelo como material de fundacin y el requerimiento o no de la subbase, considerando adems las condiciones de drenaje existentes y la influencia de las heladas de la siguiente manera: Tambin se ha encontrado una relacin entre el tipo de suelo y un rango de valores tpicos de CBR de subrasante as: TIPO DE SUBRASANTE En cuanto a la magnitud de las cargas, el mtodo considera para el diseo el llamado peso bruto mximo para el de colaje, que a su vez es funcin del tipo de avin de la altura de la pista sobre el nivel del mar y la temperatura ambiente de la regin. De la geometra del tren de aterrizaje, pues los grficos de diseo han sido separados teniendo en cuenta dichas distribuciones en los aviones convencionales y graficas especiales llamados de cabina ancha. 23 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL Finalmente el espesor del pavimento depende no solo de la Magnitud de las Cargas, si no tambin de las frecuencias para lo cual hay que tener en cuenta que sobre las pistas circulan aviones de diferentes caractersticas, por lo tanto, para efectos del diseo se debe de trabajar con un solo tipo de avin que es el Avion de Diseo y este es aquel con el que harn uso de la pista, requiere un mayor espesor de pavimento para su respectivo numero de de colajes. Mtodos Indirectos: Descripcin del Mtodo de N:W. McLeod. PROYECTO DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL SIMPLE CON AGREGADOS GRADUADOS El Ing. McLeod despus de varias experiencias lleg a la conclusin de que el porcentaje de vacos del agregado suelto, establecido como el 50 % por el mtodo de Hanson, en la realidad excepcionalmente se cumple, a su vez muy ocasionalmente este porcentaje es menor a 40 %. La hiptesis de Hanson de que el trfico pesado y las condiciones de clima reducen este porcentaje al 20 %, en la realidad no ocurre. Si consideramos que el porcentaje de vacos del agregado suelto es del 40 %, el porcentaje de vacos del tratamiento simple despus de la apertura al trfico ser igual a: 40/50 * 20 = 16 % Por lo tanto utilizando la hiptesis de Hanson se tendr un exceso en la cantidad de asfalto, especialmente si se utiliza agregado graduado. Por esta razn es necesario introducir una correccin a la fraccin de vacos: FORMULA CORREGIDA PARA EL CLCULO DE LA CANTIDAD DE AGREGADO 24 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL donde: C= cantidad de agregado en libras por yarda cuadrada [Lb/Yd2]H= agregado de dimensin media, que corresponde al tamao del 50 % de las partculas del agregado [Pulgadas] G= peso especfico del agregado, dado por el mtodo ASTM.E = factor en % que representa la prdida del agregado por segregacin o distribucin. Adems: donde: V= fraccin de vacos del agregado suelto W= peso del agregado suelto [Lb/pie3] (Mtodo ASTM C-29) VALORES DEL FACTOR DE PERDIDA E Tabla III.7. Valores del Factor de Perdida E 25 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL FORMULA CORREGIDA PARA EL CLCULO DE LA CANTIDAD DE LIGANTE donde: B cantidad total de asfalto a ser aplicado en galones por yarda cuadrada H agregado de dimensiones medias en pulgadas T factor de trfico que depende del volumen de trfico pronosticado S factor de correccin por textura A es la correccin por absorcin en Gal/Yd2 medida a 60 F (15,5 C) R es la fraccin de asfalto residual del ligante asfltico seleccionado 26 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL VALORES DEL FACTOR DE TRAFICO T Tabla III.8. Valores del Factor de Trafico T Para agregados redondeados el factor de trfico se debe incrementar en 0,05 en cada caso. Correccin por la textura de la superficie en Gal/Yd2: Representa la prdida o ganancia que producen las caractersticas de textura de la superficie existente. FACTORES DE CORRECCIN POR TEXTURA S Tabla III.9. Valores de Correccin por la Textura de la Superficie S Cuando la superficie tiene exceso de ligante la correccin es negativa en relacin a una superficie considerada lisa y firme. Para las superficies vidas la correccin tiene que ser sumada. 27 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL Para la determinacin de la rugosidad se recomienda el procedimiento de la arena, descrito en el mtodo de Tagle-Podest. No se debe confundir rugosidad o textura de superficie con porosidad. La porosidad se refiere a los espacios vacos internos del pavimento, que producen la absorcin de una cantidad importante de asfalto, ocasionando la prdida de agregados en la superficie por falta de ligante. Una superficie porosa se identifica aplicando unas gotas de aceite lubricante en su superficie, si el aceite permanece, se considera que no existe porosidad perjudicial, por lo cual basta aplicar los valores de correccin S para superficies vidas. Si se presenta absorcin regular del aceite en pocos minutos, la superficie se considera porosa. En este caso se recomienda efectuar un pre-tratamiento utilizando 0,5 L/m2 de asfalto diluido RC-0 RC-1, de emulsin RS-1, a continuacin se esparce el agregado de 6 a 10 libras por yarda cuadrada (3,25 a 5,42 kg/m2), para posteriormente liberar al trfico por varias semanas, antes de aplicar el tratamiento superficial. Correccin por absorcin en galones por yarda cuadrada medida a 60 F (15,5 C): Esta correccin representa la prdida de material ligante por absorcin dentro de las partculas de agregado. Para los materiales que usualmente no tienen absorcin no se toma en cuenta la correccin. En cambio cuando el agregado es de naturaleza absorbente es necesaria una correccin, incrementando la cantidad de ligante en 0,136 L/m2 (0,03 Gal/Yd2). Fraccin de asfalto residual: Cuando se utilizan asfaltos diluidos, se debe agregar la cantidad de disolvente que perder el ligante seleccionado, como consecuencia de su evaporacin. Los valores de este factor se detallan en el cuadro siguiente: 28 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL VALORES DE LA FRACCIN RESIDUAL R Tabla III.10 Valores de la Fraccin Residual R FRMULAS CORREGIDAS EXPRESADAS EN UNIDADES MTRICAS Para agregado: Para el ligante asfltico: 29 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL PROYECTO DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES MLTIPLES El mtodo recomendado por McLeod, parte de los siguientes presupuestos: a. En los tratamientos superficiales mltiples la cantidad de ligante bituminoso y de agregado requerido para cada capa es la misma, con pequeos ajustes. b. La cantidad de ligante bituminoso y de agregado de cobertura que ser aplicado en cada capa, se debe considerar como si fuera un tratamiento simple. De esta forma es posible utilizar las frmulas anotadas anteriormente, con ligeras modificaciones: Para el agregado [kg/m2] Para el asfalto [L/m2] Para aplicar estas frmulas se deben cumplir las siguientes condiciones: 1. Graduacin de agregado para cada capa. 30 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL 2. Se debe determinar para cada capa, el valor del tamao medio (H) del agregado. 3. Volumen del trfico pronosticado. 4. Correccin del ligante asfltico debido a las caractersticas de textura (rugosidad) de la superficie sobre la cual se aplicar la primera capa del tratamiento superficial. 5. Cada capa del tratamiento mltiple debe ser construida inmediatamente despus de la capa anterior, sin permitir ningn trfico durante la construccin. 6. El espesor de cada capa del tratamiento mltiple debe ser igual al tamao del agregado correspondiente a esa capa. 7. Si fuera posible, para la primera capa debera utilizarse agregado de una sola dimensin. Se podr utilizar agregado graduado, con un control adecuado de la cantidad de finos. 8. El dimetro del agregado seleccionado para cada capa, debe ser de 0,5 a 0,6 del dimetro de la capa que le antecede. 9. La cantidad de agregado y de asfalto se calcular suponiendo que cada capa corresponde a la capa de un tratamiento superficial simple. 10. La cantidad de agregado para la primera capa se determinar utilizando la frmula: kg/m2 31 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL 11. Para calcular la cantidad de agregado para la 2 capa de tratamiento doble, o para la 2 y 3 capa de un tratamiento triple, se utiliza la frmula anterior corregida por un factor M, cuyo valor es determinado por la experiencia, de acuerdo con las condiciones locales de clima, trfico, caractersticas de agregados, etc. Dependiendo de las condiciones de cada caso el valor de M puede variar de 0,80 a 1,10. por lo tanto la frmula corregida ser: kg/m2 12. La cantidad de asfalto para cada capa se calcula mediante la formula: [L/m2] Siendo K un factor de correccin que depende de las condiciones locales de clima, trfico, tipo de agregado, etc. El autor recomienda el valor de K = 1. Para climas tropicales y trfico pesado K = 0,9, u otro valor determinado experimentalmente. En algunos casos puede ser necesario un valor mayor a uno. 13. La correccin del valor de S para la cantidad de ligante asfltico requerida para la primera capa, debe ser hecha en base a las caractersticas de textura (rugosidad) de la superficie donde se va aplicar el tratamiento. No es necesaria ninguna correccin para las siguientes capas de un tratamiento mltiple. 32 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL MTODO DE KANSAS Este mtodo, presentado originalmente en 1943 por Herbert. E. Worley, utiliza la prueba triaxial para el diseo de pavimentos flexibles. La prueba triaxial se recomienda ejecutarla con muestras cilndricas saturadas, de 2,8 pulgadas de dimetro por 8 pulgadas de alto, o con muestras de 5x 14 cuando el material es grueso, es decir, cuando tiene partculas mayores de 3/8. En este mtodo, la prueba triaxial es empleada para determinar los mdulos de deformacin del material, basndose en la curva esfuerzo -deformacin. Al hacer la prueba, se recomienda que la carga lateral sea aplicada por medio de glicerina a presin. La aplicacin de la carga vertical, debe hacerse a una velocidad de 0,005 pulgadas por minuto para las muestras pequeas y de 0,01 pulg. /minuto para las muestras grandes. La prueba se contina hasta que se haya obtenido una deformacin de 0,2. MODULO DE DEFORMACION El modulo de deformacin Es del terreno de fundacin es obtenido de la respectiva curva esfuerzo deformacin. Las deformaciones son medidas mediante extensmetros dispuestos convenientemente. Como el modulo de deformacin varia para, diferentes cargas laterales, se sugiere ejecutar la prueba triaxial aplicando una presin lateral constante de 1,4 Kg/cm2 (20 lb/pulg2). Sin embargo, si se desea se puede ejecutar esta prueba bajo diferentes presiones laterales (se recomienda 10 lb/pulg2 y 30 lb/pulg2). En tal caso, se tomara el valor promedio de los mdulos obtenidos. INTENSIDAD DE TRANSITO La carga legal mxima, en el Estado de Kansas as como en la mayora de los que integran los Estados Unidos, es de 18.000 libras por eje, o sea de 9.000 lb, por rueda. Generalmente esta carga por rueda est repartida sobre llantas dobles. Considerando la repeticin de cargas como una funcin de la intensidad del trnsito, se han sugerido los siguientes coeficientes: AREA DE CONTACTO El rea de contacto de llanta, se supone circular e igual a: 33 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL A=(carga por rueda /presin de inflado) PRECIPITACION ANUAL Uno de los factores que se toma en consideracin, es la mayor o menor saturacin del terreno de fundacin a causa de la precipitacin anual del lugar. Con este fin, se han preparado los coeficientes de saturacin que se indican a continuacin, para diferentes precipitaciones anuales. CALCULO DEL ESPESOR DE UN PAVIMENTO Una vez determinados los valores de Es, as como los coeficientes m y n, el clculo del espesor de un pavimento podr hacerse por medio de la formula. La expresin que relaciona la carga por rueda, el rea de contacto de llanta, los mdulos de deformacin del terreno de fundacin, sub-base y capa de rodamiento y los coeficientes m y n, con el espesor del pavimento, es la siguiente: T = ((((3*P*m*n )/ (2*Pi*Es*S))^2 - a^2)^(1/2))*((Es/Ep)^(1/3)) Donde: T = Espesor total del Pavimento. P = Carga por rueda. m = Coeficiente de transito. n = Coeficiente de saturacin. S = Deflexin mxima permisible (generalmente se toma 0,1). Es = Modulo de deformacin del terreno de fundacin o sub-base. Ep = Modulo de deformacin de la capa de rodamiento. a = Radio del rea de contacto, supuesta circular. El valor de Ep podra determinarse directamente de la curva esfuerzo - deformacin, ejecutando pruebas triaxiales con muestras de las mezclas bituminosas a emplearse; pero, generalmente, se toma para Ep el valor de 1.050 kg/cm2 (15.000 lb/pulg2). Para los clculos de espesores de base se recomienda emplear la siguiente frmula: Tb = (T-Tp)*(Ep/Eb)^(1/3) 34 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL Siendo: Tb = Espesor de la base. Tp = Espesor de la capa de rodamiento. Ep = modulo de deformacin de la capa de rodamiento. Eb = modulo de deformacin de la base. METODO DE HVEEM El mtodo de Hveem para proyecto y comprobacin de mezclas asflticas comprende los tres ensayos principales siguientes: 1. Ensayo del estabilometro 2. Ensayo del cohesiometro 3. Ensayo del equivalente centrifugo en queroseno (CKE) Los ensayos del estabilometro y del cohesiometro son aplicables a mezclas que contengan betn asfltico o asfaltos lquidos y ridos cuyo tamao no exceda de 1. Las probetas de 2 de altura y 4 de dimetro se compactan por procedimientos normalizados en un compactador por amasado. PROCEDIMIENTO ESTABILOMETRO Se determina la densidad y huecos de la probeta compactada, que se calienta despus a 60C y se somete a ensayo en el estabilometro de Hveem. Este ensayo es un tipo de ensayo triaxial en que se aplican cargas verticales y se miden las presiones laterales desarrolladas para determinados valores de la carga vertical. El ensayo se representa esquemticamente en la figura. 35 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL La probeta esta encerrada en una membrana de goma rodeada por un lquido que transmite la presin lateral desarrollada durante el ensayo. Los valores obtenidos durante el ensayo son de carcter relativo. Se ha establecido la escala sobre la base de que, si la probeta fuera un liquido, la presin lateral seria igual a la presin vertical, en cuyo caso se considera que la estabilidad relativa es nula. En el otro extremo de la escala se considera un slido incompresible, que no transmite presin lateral, y al que se atribuye una estabilidad relativa de 90. Los ensayos sobre las mezclas asflticas para pavimentacin dan valores comprendidos en el intervalo 0- 90. La estabilidad relativa de la probeta se calcula por formula establecida. Donde Pv=Presin Vertical Aplicada Ph= Presin horizontal en el manmetro D= Desplazamiento horizontal de la muestra, registrado por el numero de vueltas de la manivela para pasar de Ph a 7 kg/cm2 R se mide para Pv= 11.2 Kg/cm2 Usualmente, despus de realizado el ensayo del estabilometro, se somete la probeta al ensayo del cohesiometro, que es un ensayo de flexin en el que la probeta se rompe por traccin. 36 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL MTODO AASHTO-PAVIMENTO FLEXIBLE Ecuacin de Diseo El modelo de ecuacin de diseo est basado en la prdida del ndice de serviacibilidad durante la vida de servicio del pavimento; siendo ste un parmetro que representa las bondades de la superficie de rodadura para circular sobre ella. La ecuacin de diseo es la siguiente: Donde K = 1/C En que: T = Trnsito, expresado en ejes equivalentes a 8,16 Ton.Para la vida de diseo. NE = Nmero Estructural en cm NE = a1*h1 + a2*h2*m2 +a3*h3*m3 ai ,hi : Coeficiente estructural y espesor de la capa i del pavimento. mi : Coeficiente de drenaje de las capas de base y subbase granulares. Po = Indice de servicialidad inicial Pt = Indice de servicialidad final MR = Mdulo resilente del suelo de subrasante (kg/cm2) FR = Factor de confiabilidad del diseo FR = 10Zr*So Zr = Coeficiente de Student para el nivel de confiabilidad (R%) adoptado So = Desviacin normal del error combinado en la estimacin de los parmetros de diseo y modelo de deterioro. Capacidad de Soporte Suelo de Fundacin La capacidad del suelo se mide mediante los ensayes de C.B.R. y Mdulo Resiliente, dependiendo de los equipos disponibles. " C.B.R. (Esttico) Mdulo Resiliente (Dinmico) Relaciones C.B.R. - Mdulo de Resiliencia En nuestro pas no existe experiencia ni equipos suficientes para determinar el Mdulo Resiliente. Ante esta falencia se recurre a las siguientes relaciones con el C.B.R. Mdulo Resiliente Relacin 37 MAMANI CHAYA ARMANDO WILSON SEMENTRE VI SECCION A 22 de dic. DISEO DE PAVIMENTO FLEXIBLE VIAL MR (kg/cm2) 180 *CBR*0,64 (1)2