Pavimentos para aeropuertos Parte 1 David Padilla Georgge Contenido Función de los pavimentos Tipos de pavimentos Diferencias entre pavimentos de carreteras y aeropuertos Características de pavimentos flexibles y rígidos Diseño Evaluación estructural Función de los pavimentos Un pavimento es un conjunto de capas de materiales seleccionados que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten adecuadamente distribuidas a las capas inferiores, proporcionando una superficie de rodamiento de manera que se tenga una operación rápida y cómoda. Tipos de pavimentos Flexible Estructura compuesta por: carpeta asfáltica, base, subbase y subrasante. La distribución de las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores se hace por medio de fricción y cohesión de las partículas de los materiales que conforman la estructura. La carpeta asfáltica se pliega a las pequeñas deformaciones de las capas inferiores sin que se rompa la estructura Rígido Estructura constituida por una losa de concreto hidráulico, subbase y subrasante. La distribución de las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores se realiza por medio de toda la superficie de la losa y las capas adyacentes trabajando en forma conjunta. Este tipo de pavimento, por la rigidez de la losa, no puede plegarse a las deformaciones de las capas inferiores sin que se presente una falla estructural. Conceptos Superficie de rodamiento. Capa de contacto con las aeronaves y más superficial de la estructura. Base. Capa de apoyo de la superficie de rodamiento. Subbase. Capa de mejoramiento del terreno Subrasante. Terreno Geotextil. Separación entre fases para evitar crecimiento de raíces o paso de agua. ¿Dónde se usa cada tipo de pavimento? Rígidos. Estacionamiento Zonas de aeronaves de espera Flexibles. Calles Pistas de rodaje de aeronaves Ejemplo Variables que influyen en desempeño Cargas y su repetición Medio ambiente Precipitación pluvial Temperatura Diseño estructural Construcción Mantenimiento Tipos de trenes de aterrizaje principal Valor relativo de soporte Define el espesor de las capas de un pavimento flexible. Es simple de aplicar Es un método empírico Se define como: Rigidez de una losa La resistencia a la deformación depende: Del medio que soporta Rigidez propia de la losa Westergaard la definió de la siguiente manera. Módulo de reacción del terreno Considerando que: La relación de Poisson del concreto hidráulico es m = 0.15 El módulo de rigidez es igual a E = 4'000,000 lb/plg² (281,227.83 kg/cm²) Módulo de reacción típicos Esfuerzos por temperatura Los cambios de temperatura generan alabeo Efectos Si una losa está sujeta a un gradiente de temperatura a través de su espesor, la superficie tenderá a alabearse o combarse. Cambios de temperatura en losas largas provocan agrietamientos o incluso fallas por este tipo de esfuerzos y se presentarán independientemente de las cargas a las que esté sometida la losa. Para evitar que se presente agrietamiento pueden tomarse estas medidas. Usar losas cortas para que la magnitud de los esfuerzos de tensión sea pequeña. Usar refuerzo de acero para soportar los esfuerzos de tensión. Permitir el movimiento de las losas (expansión o contracción) adicionando juntas de expansión Tipos de juntas Fenómeno de bombeo Ascenso de materiales finos y húmedos a la superficie a través de las juntas. Se produce por una mala calidad de la subbase ¿Cómo se produce? 1ª etapa 3ª etapa 2ª etapa Diseño de pavimentos Son dos los factores principales: El La suelo donde se desplantará flota de aeronaves que lo utilizará durante su vida útil Arena Grava Orgánico Tipos de suelo Arcilla Limo Sistema Unificado de Clasificación de Suelos Tipo de suelo Prefijo Subgrupo Sufijo Grava G (Gravel) Bien graduado (partículas de tamaño diverso) W (Well-graded) Arena S (Sand) Pobremente graduado (partículas de tamaño uniforme) P (Poorly-graded) Limo M (Silt) Limoso M (Silty) Arcilla C (Clay) Arcilloso C (Clayed) Orgánico O (Organic) Baja plasticidad L (Low plasticity) Alta plasticidad H (High plasticity) Clasificación por tamaño Dimensión de la Clasificación Internacional partícula en [mm] o Attemberg 0.001 Arcilla 0.002 0.005 Limo 0.01 0.02 0.05 0.1 Arena fina 0.2 0.25 0.5 Arena gruesa 1 2 3 Grava fina 4 10 Grava 20 Grava gruesa Mas de 20 Características de suelos para estructuras de pavimento Código GW GP GM GC SW SP SM SC ML MH CL CH OL OH PT Uso para cimentación no sujeto a heladas Grava bien graduada Excelente Grava pobremente graduada Bueno Grava limosa Bueno Grava arcillosa Excelente a bueno Arena bien graduada Bueno Arena pobremente graduada Regular a bueno Arena limosa Bueno Arena arcillosa Regular a bueno Limo baja plasticidad Regular a bueno Limo alta plasticidad Pobre a regular Arcilla baja plasticidad Regular a bueno Arcilla alta plasticidad Pobre Organico baja plasticidad Pobre Organico alta plasticidad Pobre Turba y otros suelos orgánicos fibrosos No adecuado Nombre Uso como base Bueno Pobre a regular Regular a bueno Pobre Pobre a no adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado No adecuado Compresividad y expansión Casi nula Casi nula Muy ligera Ligera Casi nula Casi nula Muy ligera Ligera a media Ligera a media Alta Media Alta Media a alta Alta Muy alta Drenaje Excelente Excelente Regular a pobre Pobre a impermeable Excelente Excelente Regular a pobre Pobre a impermeable Regular a pobre Regular a pobre Prácticamente impermeable Prácticamente impermeable Pobre Prácticamente impermeable Regular a pobre Peso seco unitario 2,025 1,944 2,106 1,944 1,620 1,701 1,944 1,701 1,620 1,296 1,620 1,458 1,458 1,296 2,268 2,106 2,349 2,268 2,106 1,944 2,187 2,106 2,025 1,620 2,025 1,782 1,701 1,701 K (kg/cm3) VRS (kg/m3) 60 35 25 20 20 15 20 10 5 4 5 3 4 3 80 60 50 40 40 25 40 20 15 8 15 5 8 5 8.30 8.30 8.30 5.54 5.54 5.54 5.54 5.54 2.77 2.77 2.77 1.38 2.77 1.38 y más y más y más 8.30 8.30 8.30 8.30 8.30 5.54 5.54 5.54 2.77 5.54 2.77 ¿Cómo clasificar un suelo? ¿Qué porcentaje pasa el tamiz? Más del 50% Suelo fino Tamiz # 200 (0.075 mm) Menos del 50% Suelo grueso Usar Carta de Plasticidad Usar tamiz # 4, #200 y Carta de Plasticidad Carta de plasticidad Curva granulométrica Representación gráfica de la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de sus partículas. (Ejemplo) Coeficiente de uniformidad 𝐷60 𝐶𝑢 = 𝐷10 Coeficiente de curvatura 2 𝐷30 𝐶𝑐 = 𝐷10 𝐷60 Porcentaje de la muestra que pasa Diámetros o aperturas de las mallas correspondientes al 10, 30 y 60% en peso del material según la curva granulométrica Tamaño del grano en milímetros ¿Cómo distinguir entre gravas y arenas? Representación gráfica de la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de sus partículas. (Ejemplo) Más del 50% Arena Tamiz # 4 (4.75 mm) Menos del 50% Grava Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 3 Suelo VRSmín VRSmáx VRS prom SP 15 25 20 SC 10 20 15 17.5 Tarea 9 (Optativa) Determine la clasificación del suelo para los siguientes casos y de ser posible determine el valor promedio del VRS y k: Caso 1: Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 200 = 61% Límite Líquido = 59% Límite Plástico = 43% Caso 2: Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 200 = 2% Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 4 = 36% D10 = 0.045 mm, D30 = 0.19 mm, D60 = 0.29 mm Caso 3: Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 200 = 8% Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 4 = 55% D10 = 0.075 mm, D30 = 0.18 mm, D60 = 0.22 mm LL = 26%, LP = 12% Caso 4: Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 200 = 16% Porcentaje de suelo que pasa la Malla # 4 = 42% D10 = 0.090 mm, D30 = 0.21 mm, D60 = 0.24 mm LL = 30%, LP = 19% En todos los casos utilice la carta de plasticidad cuando aplique
