Pavimentos en Aeropuertos

PAVIMENTOS EN AEROPUERTOS

¿ PAVIMENTOS ?

Las obras viales o vías de comunicación (calles y carreteras, aeropistas y vías férreas) son formadas básicamente por dos elementos: las terracerías y el pavimento

DEFINICION

Para definir lo que es un pavimento y comprender su funcionamiento estructural, se toma lo establecido en las Normas de Construcción . ( EG ,DG 2013 Y OTROS)

SEÑALA QUE ..

Es la capa o conjunto de capas comprendidas entre la subrasante y la superficie de rodamiento y cuya función principal es soportar las cargas rodantes y transmitirlas a las terracerías, distribuyéndolas en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales en ellas.

FUNCIONES DEL PAVIMENTO

SUPERFICIE DE RODAMIENTO

seguro, cómodo y de características permanentes ante las cargas del tránsito a lo largo del tiempo, vida de diseño, o ciclo de vida. Durante este periodo debe haber tan sólo algunas acciones esporádicas de conservación o mantenimiento locales, de poca magnitud en importancia y costo.

DISEÑO

Resistir las solicitaciones del tránsito previsto durante la vida de diseño, y distribuir las presiones verticales ejercidas por las cargas, de tal forma que sólo llegue a la capa subrasante una pequeña fracción compatible con su capacidad de resistencia. Las deformaciones recuperables que se produzcan tanto en la subrasante como en las diferentes capas del pavimento, deberán ser admisibles sin dejar de tomar en cuenta la repetición de cargas y la resistencia a la fatiga de los materiales.

FACTORES CLIMATOLOGICOS

Construir una estructura que resista los factores climatológicos, como son temperatura y agua, por ser los más adversos en el comportamiento del pavimento y de los suelos de cimentación.

PAVIMENTOS

CONCEPTOS BÁSICOS Los pavimentos son estructuras que consisten en

capas superpuestas de materiales procesados por encima del terreno natural con la finalidad de distribuir las cargas aplicadas por un vehículo a la subrasante.

La estructura del pavimento debería ser capaz de proveer:› Una calidad de manejo aceptable› Una adecuada resistencia al ahuellamiento,

deslizamiento y agrietamiento› Apropiados niveles de reflejo de luz, y un nivel bajo de

ruido.

El objetivo final de la estructura es transmitir las cargas de la llanta de tal manera que no se sobrepase la capacidad portante de la subrasante.

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Cargas de

Llanta

Carpeta

Base

Subrasantes

PAVIMENTOS

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Funciones:

Proporcionar una superficie de rodamiento seguro, cómodo y de características permanentes ante las cargas del tránsito a lo largo del tiempo, vida de diseño, o ciclo de vida.  

Resistir las solicitaciones del tránsito previsto durante la vida de diseño, y distribuir las presiones verticales ejercidas por las cargas, de tal forma que sólo llegue a la capa subrasante una pequeña fracción compatible con su capacidad de resistencia.

Construir una estructura que resista los factores climatológicos, como son temperatura y agua, por ser los más adversos en el comportamiento del pavimento y de los suelos de cimentación.

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TIPOS DE PAVIMENTOS

Básicamente hay tres tipos› Flexible (asfalto)

Concreto asfaltico Superficie estabilizadas con asfalto Superficie asfáltica de uso ligero

› Rígido (concreto)› Compuesto (ambos)

Rehabilitación concreto sobre asfalto Rehabilitación asfalto sobre concreto

Los términos se refieren a como los materiales en los respectivos pavimentos transmiten los esfuerzos y las deflexiones a las capas subsecuentes

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PAVIMENTOS FLEXIBLES Estructura típica Subrasante

› Compactada (hasta 10 cm)

› Natural Se puede encontrar

roca madre en cualquier nivel

Dependiendo de la carretera, a veces no se necesita subbase

Concreto Asfaltico (CA) consiste en› Ligante Asfaltico = 4% – 6%› Agregados = 94% – 96%

Base

Concreto Asfaltico

Subbase

Subrasante

Riego de Liga

Capa Sellante

Geotextil

Calentados a 150oC, mezclados y luego compactados

PAVIMENTOS FLEXIBLES Capa Base

› EstabilizadaCTB = Cement Treated Base o Base Estabilizada

con CementoBTB o ATB = Bitumen/Asphalt Treated Based o

Base Estabilizada con Betumen/Asfalto› No Estabilizada (solo agregados)› Los agregados en la capa base por lo general no son

mayores a 1 pulgada = 2.5 cm Capa Subbase

› Agregados, con mejores propiedades que la subrasante Subrasante

› Normalmente se compactan las primeras capas (10 cm)

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PAVIMENTOS FLEXIBLES

Diseño de Pavimentos› Se determinan los espesores de las diversas capas › Espesores típicos

Capa de rodadura (asfaltos): 1” a 12” (2.5 a 30 cm) Base: 4” a 12” (10 cm a 30 cm) Subbase: 4” a 20” (10 cm a 50 cm)

Diseño de Mezclas› Se determinan las proporciones de los materiales a

usar en cada capa› Resistencia de la capa de rodadura (asfaltos)› Resistencia de los agregados y de la capa existente

(subrasante)Prof. Andrés Sotil

PAVIMENTOS RÍGIDOS

La capa de rodadura de concreto de cemento Portland (PCC)

puede ser:› Normal o convencional› Reforzado (acero)

Subbase› Estabilizada con cemento o

asfalto› No estabilizada

Subrasante compactada y natural

Subbase

Concreto Portland

Subrasante

6”-14” (15 cm – 35 cm)

6”-12” (15 cm – 30 cm)

FLEXIBLE vs. RÍGIDOFLEXIBLE Vida Estimada de

Servicio entre 10 a 20 años

Costos iniciales bajos

Requiere mantenimiento continuo

Reparación fácil pero continua si no se hace mantenimiento

RÍGIDO Vida Estimada de

Servicio entre 20 a 30 años (en Lima hasta 50)

Costos iniciales altos Requiere

mantenimiento continuo pero mínimo (primordialmente las juntas)

Reparación difícil pero esporádica

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FLEXIBLE vs. RÍGIDOFLEXIBLE Se puede añadir

capas en cualquier momento

No pierde propiedades antideslizantes

Es mas suave y menos ruidosa

Soporta un mayor rango de temperaturas

RÍGIDO Poner capas encima

produce grietas de reflejo

Soporta inundaciones y contaminación de la napa freática (JUL vs PEM)

Requiere capas inferiores bien niveladas

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TRANSFERENCIA DE CARGA

Pavimentos Flexibles› Las cargas son transmitidas de “grano a grano” a

través de la estructura granular del pavimento.› Ya que es flexible tiene menor capacidad portante,

y esta actúa como una capa elástica.

Pavimentos Rígidos› Las cargas de la llanta son transmitidas a la

subrasante por la fuerza estructural del pavimento como conjunto que actúa como un plato rígido.

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PAVIMENTOS FLEXIBLES La carga de la llanta se

distribuye de la zona de contacto a una área mucho más amplia a través de las capas.

Las deformaciones ocurridas en las capas bajas se reflejan en la superficie (ondulaciones, huecos, etc.).

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PAVIMENTOS RÍGIDOS Estos pavimentos tienen

suficiente fuerza de flexión para transmitir la carga de la llanta a un área mas amplia en la capa inferior.

El análisis se hace usando la teoría de placas en vez de la teoría de capas usada en los pavimentos flexibles

La carga de la llanta se transmite por la capacidad de doblarse de la losa

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TIPOS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Pavimentos Flexibles Convencionales

› Materiales caros colocados en las capas superiores y los baratos en las partes bajas

Pavimentos de Profundidad Total (Pavimentos Perpetuos)› Las capas bituminosas se colocan enciman de la

subrasante sin necesidad de bases o subbases. › Esto es apropiado cuando no hay materiales disponibles y

el trafico es muy pesado Capas asfálticas con roca

› Se colocan capas de agregados entre dos capas asfálticas› De esta manera se protege mas la subrasante y la parte

superior del pavimento.

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TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

Losas de Concreto Simple (JPCP)› Pavimentos construidos con concreto simple y con juntas

de contracción espaciadas de manera continua (5 a 10 metros)

› Barras de refuerzo o mecanismos de agarre son usados para transferir la carga de una capa a otra.

Losas de Concreto Reforzado (JRCP)› Las losas son reforzadas con barras de acero, que aunque

no aumentan la capacidad portante de la losa, aumenta el espaciamiento de las juntas de 10 m a 30 m.

Pavimento Continuamente Reforzado (CRCP)› Proceso mecanizado en la cual se elimina las juntas de

contracción

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Junta de Construcción

Portland Concrete

Barra de Transferencia

Acero de Refuerzo

Junta Rellenada

Barra de Transferencia

JPCP

JRPC

CRCP

Junta de Expansión

TIPOS DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

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Barra de Transferencia

FUNCIONES DE BASE Y SUBBASE

Pavimentos Flexibles1) Soporte Estructural2) Drenaje3) Prevencion/Control del Congelamiento4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la

subrasante

Pavimentos Rígidos1) Drenaje2) Prevención del bombeo3) Prevencion/Control del Congelamiento4) Reducir el efecto del cambio del volumen de la

subrasante5) Plataforma de construcción

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CARACTERÍSTICAS ÚNICAS DE LOS PAVIMENTOS COMO ESTRUCTURA

Deterioro Continuo y Rápido con el Tiempo› Comparado con estructuras como edificios, los

pavimentos se deterioran mucho mas rápido› Edificios o represas tienen tiempos de vida útil

mayor a los 50 o 100 años.

Sufre cargas repetidas (dinámicas)› Edificios tienen cargas estáticas y dinámicas› Carreteras y aeropuertos no tienen cargas estáticas

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PISTA DE ATERRIZAJE  

El autor CRESPO VILLALAZ (2008) dice que: “La pista de aterrizaje tiene un área rectangular definida en un aeródromo terrestre preparada para que los aviones tomen tierra y frenen, Además son al mismo tiempo la pista de despegue, en la que los aviones aceleran

hasta alcanzar la velocidad que les permite despegar”.

 La FAA considera que las pista de aterrizaje y

despegue en campos de aviación en los que operen aeronaves de peso mayor o igual a 30,000 lb (13,000

kg) deben estar pavimentadas con asfalto, concreto hidráulico o un pavimento mixto; en caso contrario, las pistas pueden ser de superficie natural como la

hierba o sobre la tierra 

La pista de aterrizaje comprende los siguientes elementos: la pista, los márgenes, las franjas, las

áreas de seguridad de extremo de pista, las zonas libres de obstáculos y las zonas de parada.

Pista: Es un pavimento estructural diseñado específicamente para soportar los

despegues y aterrizajes de las aeronaves que operan sobre ella. La superficie de la pista debe construirse sin irregularidades ya que estas pueden causar rebotes, cabeceo o vibración excesiva, u otras dificultades en el manejo del avión

Margen de pista:

Los márgenes son bandas de terreno preparado o construido que bordean la pista de tal manera que sirven como transición hasta la franja no pavimentada. Además contribuyen a la prevención de erosión del suelo causada por el chorro de reactor y mitigan los daños de los reactores producidos por objetos extraños.

Los márgenes de pista pueden ser empleados para el tránsito de los equipos de mantenimiento y de emergencia.

Franjas de pista: La franja de pista es una superficie definida que comprende la pista y la zona de

parada, si la hubiese. Su función principal es reducir el riesgo de daños a las aeronaves que se salgan de la pista y proteger a las aeronaves que sobrevuelan durante las operaciones de despegue y aterrizaje.

La franja incluye una porción nivelada que debe prepararse de forma tal que no cause el desplome del tren de proa al salirse la aeronave de la pista.

Áreas de seguridad de extremo de pista (RESA): El área de seguridad está presente en los extremos de las pistas de aterrizaje con la

finalidad de minimizar los daños que puedan sufrir los aviones al realizar aterrizajes o despegues demasiados cortos o largos. El ancho de la RESA debe ser por lo menos el doble del ancho de la pista correspondiente

FRANJA NIVELADA

MARGEN

NORMA ASTM D 5340INDICE DE CONDICION DE

PAVIMENTOS EN AEROPUERTOS (PCI)

El PCI para pavimentos de aeropuertos fue desarrollado por el cuerpo de Ingenieros de la US Army con fondos provistos por la US Air Forcé. Posteriormente fue verificado y adoptado por la FAA y la US Naval Facilities Engineering Command.

TERMINOS ESPECIFICOS A ESTA NORMA

Superficie de Concreto Asfáltico (AC) Rama del Pavimento Índice de Condición de pavimento (PCI) Fallas del Pavimento Pavimento de hormigón de cemento

Pórtland Seccion de pavimento

DESCRIPCION DEL METODO

El pavimento se divide en componentes que a su vez son divididos en secciones. Cada sección es dividida en unidades de muestra. El tipo y grado de severidad de las fallas en el pavimento del aeropuerto son establecidos mediante la inspección visual de las unidades de muestra

SIGNIFICADO Y USO

El PCI proporciona una medición de las condiciones actuales del pavimento basada en las fallas observadas en su superficie, indicando también su integridad estructural y condiciones operacionales (rugosidad localizada y seguridad)

HERRAMIENTAS Hojas de datos, o

cualquier sistema de almacenamiento de información en campo que permita registrar: fecha, ubicación, componente, sección, tamaño de la unidad de muestra, número y tamaño de losa, tipos de falla, grado de severidad, cantidades, y nombre del encargado de la inspección

MUESTREO Y UNIDADES DE MUESTRA

Identificar en el plano áreas de pavimento con diferentes usos.

Dividir cada uno de los componentes del pavimento en secciones de acuerdo a su diseño, historia de construcción, tráfico y condición

Dividir las secciones en unidades de muestra. Si las juntas entre losas de un PCC tienen separaciones mayores a los 25 ft (8m) subdividir las losas en losas imaginarias

Las unidades de muestra a ser inspeccionadas deben ser marcadas o identificadas de tal forma que permita a los inspectores y al personal de control de calidad ubicarlas fácilmente en la superficie del pavimento