Este documento presenta la aplicación del concepto de deriva y curvas de daño acumulado (CDF) al diseño de pavimentos. Explica la evolución de los métodos de diseño de la FAA, desde el uso de aeronaves críticas hasta el enfoque actual basado en la flota de aeronaves. Luego describe el modelo de cálculo FAARFIELD utilizado por la FAA, incluido el cálculo de ancho efectivo de neumático, relación pasada-cobertura y curvas CDF. Finalmente, analiza algunas aplicaciones práctic

1. Aplicación del concepto de deriva y curvas CDF al diseño de pavimentos Autor: P.Álvarez Ruffa-A.Mariscal-F.Schvartzer
XV Seminario ALACPA de Pavimentos Aeroportuarios
XIII Taller Federal Aviation Administration
VIII Curso Rápido de Mantenimiento
de Pavimentos de Aeródromos
17 al 21 de junio 2019 – San José – Costa Rica
Aplicación del concepto de deriva y curvas
de CDF para el diseño de pavimentos
Ing. Pablo A. Álvarez Ruffa
Ing. Alejandro Mariscal
Ing. Fabián A. Schvartzer 1

2. Aplicación del concepto de deriva y curvas CDF al diseño de pavimentos Autor: P.Álvarez Ruffa-A.Mariscal-F.Schvartzer
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Aplicación del concepto de deriva y curvas de CDF para
el diseño de pavimentos
• OBJETIVO
• INTRODUCCIÓN
• DISEÑO SEGÚN FAA CON FAARFIELD
• APLICACIÓN PRÁCTICA
• CASOS DE ESTUDIO
• CONCLUSIONES
2

3. Aplicación del concepto de deriva y curvas CDF al diseño de pavimentos Autor: P.Álvarez Ruffa-A.Mariscal-F.Schvartzer
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OBJETIVO
3

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OBJETIVO
• Analizar la metodología de cálculo de
pavimentos de la FAA (AC 150/5230-6F)
• Comprender el funcionamiento del FAARFIELD
• Optimizar los diseños y evaluaciones de
pavimentos mediante FAARFIELD
4

5. Aplicación del concepto de deriva y curvas CDF al diseño de pavimentos Autor: P.Álvarez Ruffa-A.Mariscal-F.Schvartzer
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INTRODUCCIÓN
Evolución de los métodos de diseño
5

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INTRODUCCIÓN
• 1967: 150/5320-6A
– Cartas de Pickett y Ray
– Curvas de diseño para
ejes simple, dual y
tándem-dual
• 1978: 150/5320-6C
– Ábacos de diseño para
aeronave crítica
Fuente: David Brill, 53º Congresso Brasileiro do Concreto 2011
6

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INTRODUCCIÓN
• 1995: 150/5320-6D
– Diseño mediante flota
usuaria: LEDFAA 1.2
– LEDFAA 1.3: incorporación
eje tridem-dual B777 (2003)
• 2007: 150/5320-6E
– FAARFIELD 1.2
– FAARFIELD 1.3 (2011)
• 2016: 150/5320-6F
– FAARFIELD 1.4
7

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EVOLUCIÓN Y CAMBIOS
8
DISEÑO CON AERONAVE CRÍTICA DISEÑO CON FLOTA DE AERONAVES
Método CBR/k (Boussinesq, Westergaard) Método de capas elásticas
Ábacos por tipo de tren de aterrizaje Software de cálculo con métodos elásticos
multicapas y método de elementos finitos
Asume que todas las aeronaves solicitan
el mismo sector del pavimento
Consideración de distintos trenes de
aterrizaje y la aplicación de carga en
distintos sectores (curva CDF)

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DISEÑO SEGÚN FAA CON FAARFIELD
Modelo de cálculo de FAARFIELD
Curvas de daño acumulado (CDF)
Relación Pasada-Cobertura
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Modelo de cálculo de FAARFIELD
• Cálculo para rodajes: Tráfico con desplazamiento lateral
según distribución normal con desviación estándar de
773mm (75% del tráfico en 1,778 m)
• División en 82 franjas de análisis de 10’’ (25,4 cm)
• Cálculo de CDF para cada franja de análisis:
– Cálculo de ancho efectivo de neumático
– Relación pasada – cobertura
10

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¿Cuál es la incidencia real de un tipo
de aeronave en los pavimentos?
11Fuente: David Brill, ALACPA 2018

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Ancho efectivo del neumático
12
Pavimento Flexible Pavimento Rígido
Fuente: FAA AC 150/5320-6F. Figure 3-2 Effective Tire Width
Flexible:
Depende del
espesor estructural
Rígido:
No depende del
espesor estructural

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Relación Pasada-Cobertura
13
Fuente: FAA “Introducing FAARFIELD 1.41” 2017
Relación Pasada-Cobertura
(P/C) para una franja de
análisis:
Probabilidad que el ancho
efectivo del neumático
pise el centro de la franja.

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• CDF = Cumulative Damage Factor (Coeficiente
de daño acumulado)
• Ley de Miner:
𝐶𝐷𝐹 𝑚𝑖𝑥 = 𝑖=1
𝑛
𝐶𝐷𝐹𝑖
14Fuente: FAA AC 150/5320-6F. Pag 3-13
𝐶𝐷𝐹𝑖 de cada aeronave:
Modelo de cálculo de FAARFIELD

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Modelo de cálculo de FAARFIELD
• CDF de diseño como el máximo CDF de la flota
calculado en las 82 franjas.
• En un diseño nuevo el CDF para la mezcla de tráfico
debería ser ≤ 1 para TODAS las franjas evaluadas
15
En general:
CDF = 1 en solo una franja
CDF < 1 en TODAS las otras franjas

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APLICACIÓN PRÁCTICA
Diseño de zonas laterales en rodajes o plataformas
16

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Aplicación práctica de las curvas CDF
• Diseño de zonas laterales de pista
• Diseño de zonas laterales en rodajes o
plataformas
• Verificación de pavimentos existentes en
rehabilitación por cambio de tráfico
• Incidencia del tráfico
• Conclusiones
17

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Aplicación práctica de las curvas CDF
Pista: Diseño de zonas
laterales.
• Según FAA:
– Recomienda estructuras
uniformes en todo el
ancho.
– Permite diseñar el tercio
lateral de la pista para 1%
del tráfico total.
18
Fuente: FAA AC 150/5320-6F. Figure E-1 Variable Runway Cross-Section

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Aplicación práctica de las curvas CDF
Rodaje: Diseño de zonas laterales.
• Según FAA:
– Recomienda estructuras uniformes en todo el
ancho.
19
¿Se justifica diseñar / evaluar los laterales
de rodaje con el criterio de máximo CDF?

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Aplicación práctica de las curvas CDF
Rodaje: Diseño de zonas laterales.
20
¿Se justifica diseñar / evaluar los laterales
de rodaje con el criterio de máximo CDF?
CDF < 1
Tercio
Lateral
Tercio
Lateral
Tercios Centrales

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Aplicación práctica de las curvas CDF
Rodaje: Diseño de zonas laterales.
Ejemplo de CDF en tercio lateral de rodaje para
aeronaves Clave E:
Boeing 777-300ER MD-11ER
21

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Aplicación práctica de las curvas CDF
Rodaje: Diseño de zonas laterales.
Ejemplo de CDF en tercio lateral de rodaje para
aeronaves Clave F:
Boeing 747-8 Airbus 380
22
0.58

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CASOS DE ESTUDIO
Diseño de zonas laterales en rodajes o plataformas
23

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24
RECONSTRUCCIÓN Y
AMPLIACIÓN DE RODAJE HOTEL
Aeropuerto de Ezeiza
CASOS DE ESTUDIO:

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE RODAJE HOTEL.
Aeropuerto de Ezeiza.
Ancho estructura existente = 18 m
Ancho estructura proyectada = 25 m => Ensanche 3,50m a cada lado
Reconstrucción de rodaje existente ancho 18m:
Reclamado de Base granular existente
25
Ampliación.
Estructura de
espesor total
Ampliación.
Estructura de
espesor total
Relleno Existente

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26
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE RODAJE HOTEL
Aeropuerto de Ezeiza
CASOS DE ESTUDIO:

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE
RODAJE HOTEL – Aeropuerto de Ezeiza.
Estructura de ampliación considerando CDF máx:
• Estructura rígida:
• Hormigón P501: espesor diseñado 45 cm
• Base tratada con cemento P304: 20 cm
• Subbase granular: 40 cm
• Subrasante mejorada con cal: 20 cm
• Subrasante existente: CBR 4
• Flota de aeronaves: tráfico de
operaciones de despegue de Ezeiza con
MTOW proyectado a 20 años
27
1,0

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE
RODAJE HOTEL – Aeropuerto de Ezeiza.
Estructura de ampliación considerando CDF máx:
28
1,0
El CDF = 1 resulta a los 5,50 metros del eje.
En la zona de ampliación, el CDF es prácticamente 0 => Estructura sobredimensionada
No Aplica la estructura de ampliación. Estructura de Ampliación.Estructura de Ampliación.

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE
RODAJE HOTEL – Aeropuerto de Ezeiza.
Estructura de ampliación considerando CDF máx (Sobredimensionada):
29
Problemáticas de la estructura sobredimensionada:
• Mayores materiales
• Mayor tiempo de obra
• Dificultades constructivas por apertura de caja
debajo de bases de estructura existente
contigua:
 Posibilidad de infiltración de agua de lluvia
 Alteración de las características de compactación
del relleno existente

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE
RODAJE HOTEL – Aeropuerto de Ezeiza.
Estructura de ampliación considerando CDF < 1
en zona de ensanche:
30
• Estructura rígida:
• Hormigón P501: espesor verificado 45 cm
• Base tratada con cemento P304: 20 cm
• Subrasante existente: CBR 4
• Flota de aeronaves: tráfico de operaciones
de despegue de Ezeiza con MTOW
proyectado a 20 años
CDF < 1 en zona
de ampliación
4.0
3.0
2.0
1.0
CDF > 1 fuera de
obra de ampliación

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CASOS DE ESTUDIO:
RECONSTRUCCIÓN Y AMPLIACIÓN DE
RODAJE HOTEL – Aeropuerto de Ezeiza.
Estructura de ampliación considerando CDF < 1
en zona de ensanche:
31
• Beneficios:
 Menor cantidad de materiales
 Menor tiempo de obra
 Facilidad constructiva

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CASOS DE ESTUDIO:
GESTIÓN INTEGRAL DE PAVIMENTOS. RODAJES Y PLATAFORMA
Rodaje de Pavimento Flexible.
32
Estudio de pavimentos para la
recategorización del aeropuerto
(para recibir aeronaves Clave D)

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CASOS DE ESTUDIO:
GESTIÓN INTEGRAL DE PAVIMENTOS. RODAJES Y PLATAFORMA
Rodaje de Pavimento Flexible.
33
Estudio de pavimentos para la
recategorización del aeropuerto
(para recibir aeronaves Clave D)

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CASOS DE ESTUDIO:
GESTIÓN INTEGRAL DE PAVIMENTOS. RODAJES Y PLATAFORMA
Rodaje de Pavimento Flexible.
34
• Diferencias encontradas en los 14 metros centrales
y los 4,5 metros laterales a cada lado:
Rodaje Central Lateral
PCI (Estado Superficial) 76 76
ISM (Deflectometría) 832 lbs/mils 451 lbs/mils
Asfalto (Geotecnia) 18 cm 10 cm
ISM

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CASOS DE ESTUDIO:
GESTIÓN INTEGRAL DE PAVIMENTOS. RODAJES Y PLATAFORMA
Rodaje de Pavimento Flexible.
35
• Diferencias encontradas en los 14 metros centrales
y los 4,5 metros laterales a cada lado:
Rodaje Charlie Central Lateral
PCI (Estado Superficial) 76 76
ISM (Deflectometría) 832 lbs/mils 451 lbs/mils
Asfalto (Geotecnia) 18 cm 10 cm
Vida Útil < 20 años 7,8 años

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CASOS DE ESTUDIO:
GESTIÓN INTEGRAL DE PAVIMENTOS. RODAJES Y PLATAFORMA
Rodaje de Pavimento Flexible.
36
• Distribución lateral de CDF para la estructura encontrada
en los 4,50 metros laterales del rodaje:
2.0
1.0
CDF máximo en
zona lateral < 1
¿La estructura en la zona lateral cumple la vida útil?
¿Se justifica realizar un refuerzo en la zona lateral?

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Análisis de los resultados
• Si bien las normas de diseño no especifican medidas de
reducción de estructuras para zonas laterales en calles
de rodaje o plataforma, mediante la aplicación de la
ingeniería y las herramientas de cálculo existentes es
posible determinar las solicitaciones que afectarán
cada sector y consecuentemente los requisitos
estructurales que deberán considerarse.
• Esto es aplicable tanto para la verificación de
estructuras existentes (rehabilitaciones) como para el
proyecto de nuevas estructuras (ampliaciones). 37

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CONCLUSIONES
38

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CONCLUSIONES
¿sobredimensionamiento de estructuras?
¿obras innecesarias?
¿gasto de recursos innecesarios?
39

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Muchas gracias por su atención
Ing. Pablo A. Álvarez Ruffa (pabloar@peesa.com.ar)
Ing. Alejandro Mariscal (alejandrom@peesa.com.ar)
Ing. Fabián A. Schvartzer (fabians@peesa.com.ar) 40

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Fuentes
• FAA AC 150/5320-6E - Airport Pavement Design and Evaluation
• FAA AC 150/5320-6F - Airport Pavement Design and Evaluation
• Review of 10 Years of Concrete Airport Pavement Studies at the NAPTF, David R. Brill, P.E., Ph.D., 2011
• FAA-RD-74-036 - Field Survey and Analysis of Aircraft Distribution on Airport Pavements, Victor A.
HoSang, 1975
41