Evaluación y Gestión de Pavimentos de Aeropuertos

El Grupo de Compañías
Dynatest
International
Evaluación y Gestión de
Pavimentos de Aeropuertos
ALACPA 2011 – Buenos Aires, Argentina
Erwin Kohler
Managing Director, Dynatest Chile
Dynatest UK
Dynatest
Denmark
Dynatest
Florida
Dynatest
Chile
Dynatest
Middle East
Dynatest Asia
Pacific
Dynatest
California
Dynatest
Peru
Dynatest
Office
Italy
Dynatest
Michigan
Office
Netherland
Dynatest
Texas
New Zealand
July 2011
Acerca de Dynatest
Consultoría
• Evaluación, rehabilitación y diseño de soluciones
para Vías, Aeropuertos, y Puertos.
• Especialistas en pavimentos con experiencia
internacional.
• Predicción de vida remanente de pavimentos.
Empezó en Dinamarca en 1976, dedicada a
la ingeniería de pavimentos.
Sistemas de gestión de pavimentos,
– Equipos de evaluación, y
– Consultoría en ingeniería de pavimentos
–
Gestión
Equipos
• Sistemas evaluados y verificados
internacionalmente basados en análisis
mecanicista-empíricos de pavimentos.
• Líderes mundiales en el desarrollo y fabricación
de equipos para evaluar pavimentos y de
software para análisis.
• Atendiendo las necesidades de los ingenieros,
administradores, y demás interesados.
• Equipos diseñados y producidos por ingenieros y
para ingenieros
• A disposición de la industria junto con ingeniería
de software, para facilitar la preservación, el
diseño, y la gestión de pavimentos
Metodología Dynatest
• Énfasis en las características estructurales y las condiciones
funcionales de los pavimentos para predecir el
comportamiento futuro.
• Integra los beneficios de sofisticados equipos de ensayos de
pavimentos con el conocimiento especializado y la experiencia
que está presente en nuestros productos y principios.
Ejemplos de proyectos
• Aeropuertos Internacionales Fiumicino y
Ciampino (Italia 2011)
Implementación de un Sistema de Administración de
Pavimentos de Aeropuertos (APMS) mediante
software AIRPORTS PMS de Dynatest. La base de
datos contiene resultados de evaluación nodestructiva y PCI basado en identificación visual
automática de deterioros.
Ejemplos de proyectos
• Bintulu Airport (Malasia 2010)
Evaluación estructural con deflectómetro para
investigar la causa de los problemas encontrados en
la losas de la plataforma.
Ejemplos de otros aeropuertos evaluados:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Copenhagen International Airport (Dinamarca 2010)
Berlin International Airport (Alemania 2009)
King Abdulaziz International Airport Jeddah (Arabia Saudita 2009)
Brussels International Airport (Bélgica 2008)
Bangalore International Airport (India 2008)
Phoenix Sky Harbor International Airport, Phoenix, AZ (EEUU 2008)
Kuwait International Airport (Kuwait 2007)
Queen Alia International Airport Amman (Jordania 2007)
Kotoka International Airport (Ghana 2007)
Lima International Airport (Perú 2005)
Ejemplos de proyectos
• Kilimanjaro International Airport (Tanzania 2009)
Investigación de agrietamiento severo ocurrido en las
plataformas de estacionamiento y las calles de
rodaje. El proyecto se basó en evaluación visual de
condición, extracción de testigos, y evaluación
estructural.
Tipos de Evaluación de Pavimentos
De la Superficie (funcional):
• Fricción
• Textura
• Regularidad
Estructural:
• Agrietamiento (PCI)
• Deflexiones
Datos para la administración de pavimentos
 Más de 130 aeropuertos en los últimos 10 años!
Deflectómetro (Heavy Weight Deflectometer)
Fricción(Runway Friction Tester)
Imágenes del pavimento y Rugosidad (Multi-function Vehicle)
Administración de Pavimentos – Sistemas visuales tradicionales?
Cambio en la Condición del Pavimento
Esperan a que las fallas ocurran
Permitiendo daño hasta la fundación:
Ingreso de agua
Cargas dinámicas aumentadas
Tráfico y
envejecimiento
BUENO
Estos sistemas no siempre pueden
diferenciar entre fallas funcionales
y fallas estructurales
Tráfico y
envejecimiento
Reconstrucción
18X /km
REGULAR
MALO
Tráfico y
envejecimiento
Opciones de mantenimiento
general son siempre más costosas
• Demostrar racionalmente
la necesidad de fondos
para el(los) aeropuerto(s)
Rehabilitación 6X /km
Sello
1X /km
No pueden identificar la causa, ni
seleccionar la estrategia óptima de
rehabilitación
Para qué hacer administración de pavimentos?
MUY BUENO
MUY MALO
Tráfico y
envejecimiento
GRAVA
Tráfico y
envejecimiento
Calidad es central
•
Calidad es esencial para el éxito de un Pavement
Management System (PMS)
• “Garbage In => Garbage Out”
• Claramente priorizar
cómo y dónde usar los
fondos
QUALITY
• Describir la efectividad
con que se gastaron los
fondos
• Errores se propagan y combinan su impacto.
Beneficios de la administración de pavimentos
Airport Information Retrieval for Pavement
Optimization of Rehabilitation Treatments System
• Predecir el momento y el modo de los deterioros
• Cuantificar el impacto del tráfico, permitiendo escenarios para
evaluar cargas mayores/menores
• Evaluar objetivamente el efecto de estrategias de mantención de
largo plazo
• Modelos de comportamiento se pueden ajustar para reflejar las
condiciones observadas
• Determinar presupuestos óptimos para mantener los pavimentos
en diferentes niveles de condición
• Planificación financiera de largo plazo
FAA April 99
Modelación de comportamiento
•Posibilidad de usar análisis mecanicista incremental recursivo
•Posibilidad de usar modelos puramente empíricos
•Posibilidad de calibrar modelos usando información histórica
APMS - Introducción
GPR (Radar)
DCP/Coring
Ground
Penetrating
Ground Penetrating
Radar
(GPR) Radar (GPR)
APMS - Introducción
GPR (Radar)
DCP/Coring
GPRdeSurvey
Output
Resultados de evaluación
espesores
con GPR
Extracción de testigos y Cono de Penetración Dinámica (DCP)
Condición Visual usando Método Pavement Condition Index (PCI)
• Categorías visuales de deterioros basados en índice
de condición 0-100
• Identifica los lugares críticos con la mayor cantidad
de deterioros y especifica el valor del índice en ese
lugar
Deterioros Típicos de Pavimentos
Desconche
Parches
Corrugación
Ahuellamiento
Raveling
Agrietamiento
(ASTM D 5340 & FAA AC 150/5380150/5380-6)
Runway Friction Tester
Entrega coeficientes de fricción deslizante
seco (o con aplicación propia de agua) en
pistas de aeropuertos.
Evalúa la pérdida de fricción
superficial debida a: factores
climáticos, alto uso, envejecimiento, y
contaminantes.
Cuantifica la resistencia de la superficie al
deslizamiento – mu
Identifica lugares con baja resistencia al
deslizamiento
Indica cuándo remover caucho
Evaluación Funcional usando Perfilómetro
• Perfilómetros Laser miden el perfil longitudinal de la
superficie
• Identifica rugosidad (“saltos”) en la pista
– Por qué hacerlo?/ hidroplaneo
– Piloto pierde el control
– Daño excesivo al tren de aterrizaje
Notas:
1. FAA-RD-76-64, “Collection of Commercial Aircraft Characteristics for Study of Runway Roughness”, U.S.
Department of Transport, 1977
2. FAA, AC 150/5370-10A, “Standards for Specifying Construction of Airports, U.S. Department of Transport, 1977
Gracias
Evaluación Funcional–Perfilómetro Laser (RSP MKIV)
Erwin Kohler
Dynatest Chile
[email protected]
Notas:
1. ASTM E-1274-88, “Standard Test Method for Measuring Pavement Roughness Using a Profilograph”, ASTM
International, 1 Nov. 1988
2. Boeing Commercial airplane Group Airport Technology Organisation D6-81746, “Runway Roughness Measurement,
Quantification, And Application – The Boeing Method”, Undated.
Medición con Perfilómetro
Perfiles Longitudinales
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Rugosidad
Perfil Longitudinal
IRI & Ride Number
Perfil Transversal
Ahuellamiento
Datos geométricos: pendientes
transversal y longitudinal, &
Radio de Curvatura
Macrotextura: MPD, RMS &
SMTD
Escalonamiento
Eventos
Otros Datos: Calidad Laser,
velocidad del vehículo, GPS
Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)
Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)
- Ensayo no destructivo
- Exactitud y precisión
- Cargas 30-240kN
- Entrega cargas y deflexiones
Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)
Principios – Heavy Weight Deflectometer (HWD)
El ensayo simula las condiciones de cargas reales
Falling Mass
Rubber Buffer
Load Cell
Deflection Transducer
Deflection Basin
(not on scale)
Principios– Heavy Weight Deflectometer (HWD)
Principios– Heavy Weight Deflectometer (HWD)
• Mediciones generales
200 100 150
150
400
500
500
500
Geófono
Plato de carga
Superficie
h1, E1
1
5
6
7
h2, E2
4
3
2
1
Ensayos HWD – Heavy Weight Deflectometer (HWD)
h3, E3
h4, E4
Cálculo del PCN
• Módulos elásticos se obtienen con ensayos HWD
• Los módulos se modifican con factores estacionales
• Se calcula la carga equivalente de rueda simple, que
cumple la relación de fatiga para “uso sin restricción”
• Pavimentos Rígidos: tensiones sólo en el hormigón
• Pavimentos Flexibles: tensiones sólo en la subrasante
Clasificación PCN
Clasificación PCN
Tipo de Pavimento
Método de Evaluación
96/F/A/W/T
(A (bueno, CBR 13) hasta D (débil<CBR6))
c = máxima presión autorizada de las ruedas:
Número ACN
Presión de Neumático
Categoría subrasante
• PCN/a/b/c/d , donde: 41/F/A/W/T
• PCN = el CAN más alto permitido
a = tipo de pavimento: R=rígido, F=flexible
b = Categoría de la subrasante
W = alto, sin límite
X = medio, limitado a 1.5 MPa
Y = bajo, limitado a 1.0 MPa
Z = muy bajo, limitado a 0.5 Mpa
d = método de diseño o evaluación del pavimentos
T = técnico, U = por experiencia (de aviones que lo han usado)
Método de Diseño Mecanicista Empírico
Stress, σ
Strains, ε
Deflections, δ
Evaluación
Estructural
Modulus, E
Poisson Ratio, ν
Distress Equation
Nf = f{δ
f{δ,σ,ε,ν,E}
Pavement Failure, Nf
Rutting
Cracking
etcs
Elmod 6
Programa ELMOD
Resultados HWD
Fricción
Cálculo de los módulos de las capas (E)
Cálculo de tensiones y
deformaciones críticas
Vida remanente y diseño de recapado
Perfil
(irregularidad)
Deflexiones
(capacidad estructural)
PCN
Gracias
Gráficos de deflexiones
AOR- -3mR
CL Deflections
AOR
Deflections
4000
4000
2000
2000
3000
3000
1500
1500
2000
2000
1000
1000
D1
D1
1000
1000
500
500
Stress (kPa)
(kPa)
Stress
D3
D3
D4
D4
D5
D5
D6
D6
D7
D7
D8
D8
D9
D9
00
3.0
3.0
2.9
2.9
2.7
2.7
2.6
2.6
2.4
2.4
2.3
2.3
2.1
2.1
2.0
2.0
1.8
1.8
1.7
1.7
1.5
1.5
1.3
1.3
1.2
1.2
1.1
1.1
0.9
0.9
0.8
0.8
0.6
0.6
0.5
0.5
0.3
0.3
0.2
0.2
Stress
Stress
00
0.0
0.0
Deflection
Deflection (Microns)
(Microns)
D2
D2