La misión de los pavimentos de pistas y plataformas

La misión de los pavimentos de pistas y plataformas es la de transmitir las cargas de los trenes de aterrizaje de los aviones al terreno. Existen dos tipos principalmente:

a) Pavimentos flexibles

b) Pavimentos rígidos

Ambos, junto con el avión y el terreno de fundación, forman un sistema interactivo, y así debe tenerse en cuenta en los cálculos a través de variables interrelacionadas que intervienen en los mismos. Las variables que se utilizan en el sistema de cálculo F.A.A. son:

- Tipo I: Los que se refieren al tráfico que debe soportar el pavimento, como son: los distintos tipos de aviones. Volumen del tráfico.

- Tipo II: Los que se refieren al avión, como son: La forma del tren de aterrizaje (disposición de ruedas). La carga sobre el tren principal. Área de contacto del neumático.

- Tipo III: Los que se refieren a la calidad del terreno, como son: El valor del CBR del terreno para el cálculo de pavimentos flexibles. El coeficiente de balasto K del terreno y de la subbase para el cálculo de pavimentos rígidos.

- Tipo IV: Composición de las distintas capas del pavimento.

Las curvas de diseño que proporciona F.A.A. se basan en el método CBR de diseño para pavimentos flexibles. Para el diseño de pavimentos rígidos el método utilizado es el del análisis de tensiones que se forman en el borde de la losa .A continuación se realizará el cálculo del espesor necesario para pavimento flexible y rígido, así como la determinación el valor PCN, para un terreno de CBR=8 y la siguiente previsión de tráfico:

PAVIMENTO FLEXIBLE. Está formado por una capa de rodadura asfáltica de unos 10-16 cm. De espesor, apoyado sobre una capa de firme, y cuando las condiciones del terreno de fundación lo requieren, se añade una capa de cimiento. FAA indica que tanto el firme como el cimiento deben construirse con capas estabilizadas cuando el pavimento deba soportar aviones de 100.000 libras (45.400 Kg) o más de peso al despegue.

CONSIDERACIONES DE LOS AVIONES. El método de diseño está basado en el peso bruto del avión. Para propósitos de diseño, el pavimento debe ser diseñado para el máximo peso estimado de salida del avión. El procedimiento de diseño asume que el 95% del peso bruto del avión es absorbido por los trenes de aterrizaje y 5% por el mecanismo de la nariz. El tipo de mecanismo de aterrizaje y su configuración dictamina como el peso del avión es distribuido al pavimento, y determina la respuesta del pavimento a las cargas impuestas. La presión de los cauchos varía desde 75 psi hasta 200 psi, dependiente de la configuración del mecanismo y el peso bruto.

SELECCIÓN DEL AVIÓN DE DISEÑO. La previsión anual de las salidas por tipo de avión se traducirá en una lista de un número de aviones diferentes. El Avión de Diseño debe ser seleccionado sobre la base del que requiera el mayor espesor del pavimento. Cada tipo de avión se debe revisar para determinar el espesor del pavimento entrando en el gráfico de diseño adecuado, con el número de salidas anuales. El Avión de Diseño es aquel que produce el mayor espesor del pavimento. El Avión de Diseño no es necesariamente es el más pesado.

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE SALIDAS EQUIVALENTES DEL AVIÓN DE DISEÑO. Dado que el tráfico es una mezcla de una gran variedad de aeronaves de distintos tipos de tren de aterrizaje y de diferentes pesos, los efectos de todo el tráfico deben tomarse en cuenta en términos del avión de diseño. En primer lugar, todas las aeronaves que se debe convertir al mismo tren de aterrizaje que el Avión de Diseño. Se utilizan factores de conversión. Estos factores son constantes y se aplican a ambos pavimentos flexibles y rígidos. Una vez convertidos todos los aviones al mismo tren de aterrizaje del avión de diseño, se deben convertir el número de salidas anuales de todos los aviones en número de salidas anuales del Avión de Diseño a través de la siguiente fórmula:

Donde: R1: Salidas anuales equivalentes del avión de diseño. R2: Salidas estimadas del avión en cuestión. W1: Carga por rueda del avión de diseño. W2: Carga por rueda del avión en cuestión. La determinación del número de salidas equivalentes de los aviones de cabina ancha (B-747, DC-10, L1011-1, etc.) se hace de manera algo diferente. El procedimiento consiste en suponer, únicamente para efectos de cálculo de salidas anuales, que cada avión de cabina ancha es igual a uno convencional de 300.000 lb de peso bruto máximo de salida con un tren de aterrizaje del tipo tándem doble.

PROPIEDADES DE LOS SUELOS DE LA SUBRASANTE. La resistencia de los suelos para efectos de diseño debe determinarse mediante el ensayo de CBR. El CBR de diseño será el percentil 85%, es decir, todos los valores de CBR de la subrasante serán iguales o menores al CBR de diseño en un 85%.

SECCIONES TIPICAS. Espesor Total (T) para Áreas Críticas. Espesor 0,9T para Áreas No Críticas. Espesor 0,7T hacia los Bordes.

CURVAS DE DISEÑO. Las curvas de diseño requieren del valor del CBR de la subrasante, peso bruto del avión de diseño y número anuales de salidas. Las curvas indicadas abajo proporcionan el espesor total del pavimento requerido y el espesor de concreto asfáltico en áreas crítica y no críticas.

BASE Y SUBBASE ESTABILIZADA. Bases y subbases estabilizadas son necesarias para aviones de diseño con peso bruto para salidas iguales o mayores 100.000 lb.

A veces es ventajoso sustituir materiales de más alta calidad para bases y subbases que los utilizados comúnmente por FAA para base y subbase. Los beneficios estructurales de utilizar un material de más calidad son expresados en la forma de los factores de equivalencia. Los factores de equivalencia indican los espesores de sustitución aplicables para varias capas de más alta calidad. Materiales de base y subbase estabilizadas son diseñados de esta manera. Tenga en cuenta que la sustitución de materiales de menor calidad por uno de calidad más alta, independientemente del espesor, no está permitida. El espesor total calculado del pavimento después que todas las sustituciones y equivalencias hayan sido hechas, no debe ser menor que el espesor total requerido para una Subrasante con un CBR de 20%, entrando en la apropiada curva de diseño.

1.- SUBBASE GRANULAR

El material estándar utilizado por la FAA como subbase granular es el ítem P-154. Algunas veces resulta ventajoso utilizar Subbase granular no estabilizada de un material de más alta calidad que la P-154. En el desarrollo de los factores de equivalencia el

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