diseño de pavimento de aereopuertp

1. Introducción
Pavimentosesunaestructurade unao varias capas de materialesseleccionadosque se colocan
sobre la subrasante,diseñada,construidaymantenidatécnicamente de tal formaque sea
resistente ydurable,paraproporcionaral usuariounasuperficiecómodaysegura,buscandoque
seajustificabledesdeel puntode vistaeconómico.

2. 1. METODOLOGÍASUTILIZADASPARAELDISEÑO
El dimensionamiento de un pavimento en general, se puede abordar desde dos puntos de vista
diferentes:
a) Analíticoo racional,el cual consideralosfactoresbásicos de diseño estructurales, tráfico,
variablesclimáticas,costosyfactoresintrínsecos,de maneraexplícita, para determinar el
estado de esfuerzos, deformaciones y desplazamientos.
b) Empírico,considerandolos anteriores de manera global en forma implícita, mediante un
proceso basado en la experiencia sobre el comportamientos de los pavimentos.
La principal utilidad técnica de estos procedimientos, radica en la posibilidad de obtener
diferentes soluciones que permiten su comparación.
1.1 Variables que participan en el diseño y comportamiento de pavimentos
Para lograr unabuenaelecciónde losparámetrosde entradaesnecesarioprimeroidentificarlas
diferentesvariablesque intervienenenel diseñoycomportamientode lospavimentos.
Estructurales:
 Terrenode fundaciónosubrasante,determinarlaresistenciade lossuelossubrasante
para el cual esnecesariorealizarla evaluaciónde laspropiedadesmecánicasde lossuelos,
tiposde suelo,suscondicionesde humedad,compactaciónypotencialde cambio
volumétricoentre otros.
 Tipode pavimentos,de acuerdoconel tipode estructuraescogidael diseñoy
comportamientodel mismoseráparticularparacada caso, lostiposde pavimentospara
aeropuertosson: PavimentosFlexibles,consisteenunaestructuraconformadaporuna
capa de superficiebituminosa,unacapade base de material seleccionadoyunacapa de
subbase generalmente de material granular; Pavimento Rígido,cuyaestructuraconsiste
enuna losade concretode cementoportland,unacapa de subbase,colocadasobre una
subrasante compactada.
Transito:
Cuya finalidadesconocerel nivel de solicitaciónque produce lacirculaciónde lascargassobre la
estructuradel pavimento;paralocual es importe analizarlossiguientesfactores:
 Magnitudde lascargas: estoes determinar lacarga que se considerapara el diseñoosea
el llamadopesobrutomáximoparael decolaje,el cual esfuncióndel tipode avióncomo
de la altura de la pistasobre el nivel del maryla temperaturaambientede laregión.
 Geometríadel trende aterrizaje,laformay distribuciónde lasruedasencadapata del
trende aterrizaje principalde unavión comercial esde tresdisposicionestípicas:simple,
doble ytándemdoble.
 Volumendel tránsito,ademásde laestimaciónde lamagnitudde lascargas,esnecesario
determinartambiénsufrecuencia,entérminosdel aviónde diseño.

3. Climay CondicionesRegionales:
Es el conjuntode las condiciones atmosféricasde laregióngeográficaendonde se desarrollael
proyecto,determinadosporlosvaloresmediosde la temperatura,humedad,presión,nevadas,
régimende lluvias,vientosynubosidad.
Costosde los Pavimentos:
 Costosde construcción,loscualesse debenracionalizardesdeel diseño,tratandode
balancearlosaspectostécnicos,conel procedimiento constructivo.
 Costode conservaciónymantenimiento,se debe proveerunprogramade gestiónparala
estimaciónde dichoscostos.
FactoresIntrínsecos:
Son aquellosque tienenque verconel comportamientomismode laestructuracomo:
 Resistenciaestructural
 Deformabilidad
 Durabilidad
2. TIPOSDE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO
2.1 Pavimento Flexible
La estructuraestáconformadapor capas de rodaduray capas de base.En las capas de rodadurase
puedenutilizarcapasbituminosastratadasconligantes hidráulicos debidoaque el tipode cargas,
lasbajas velocidadesde movilizacióny operaciónocasionandeformacionespermanentesenlas
capas asfálticas. Capasque conformanlaestructurade PavimentoFlexible:
Subrasante: Es la capa de terrenosobre laque se soportala estructurade pavimentoyque se
extiendehastaunaprofundidadalacual no se veaafectadapor la carga de diseñoque
corresponde al tránsitoprevistoasoportar.
Subbase:Es lacapa de la estructurade pavimentodestinadafundamentalmenteasoportar,
transmitirydistribuirconuniformidadlascargasaplicadasenlasuperficie de rodadurade
pavimento,de tal maneraque lacapa de subrasante seacapazde soportarlosesfuerzos
generadospordichascargas, absorbiendolasvariacionesinherentesadichosueloque puedan
afectara lasubbase. Se utilizaademáscomocapade drenaje ycontralor de ascensióncapilardel
agua, protegiendoasía la estructurade pavimento, porloque generalmente se usan materiales
granulares.
Base: Es la capa de pavimento que tiene comofunciónprimordial,distribuirytransmitirlascargas
ocasionadasporel tránsito,a la subbase ya travésde éstaa la subrasante,ysobre la cual se
soportala capa de rodadura.
 Base Granular: Material constituidoporagregado gruesode buenacalidad,trituraday
mezcladaconmaterial de rellenoseleccionadoobien porunacombinaciónde piedrao
grava, con arenay suelo,ensuestadonatural.

4.  Base estabilizada:Material conformadoporlacombinaciónde agregadogruesoograva
trituradas, combinadasconmaterial de relleno,mezcladosconmaterialesoproductos
estabilizadores,preparadaaplicandotécnicasde estabilización,paramejorarsus
condicionesde estabilidadyresistencia
2.2 PAVIMENTOSDE CONCRETORÍGIDO
Estos pavimentosse diferencianbastante de los flexibles; los pavimentos de concreto reciben la
carga transmitida por los vehículos y la distribuyen en una superficie de la subrasante. La losa
debidoasu alta rigidezyaltomóduloelástico, tiene un comportamiento estructural similar al de
una viga. Ella absorbe prácticamente toda la carga.
DiferentesTiposDe PavimentosRígidos:
 PavimentosDe ConcretoSimple,SinGravillaPasa Junta.
 PavimentosDe ConcretoSimple,ConGravillasPasaJuntas.
 PavimentosDe ConcretoReforzado(Refuerzo Continuo).
 PavimentosDe ConcretoPre Esforzado.
 PavimentosDe ConcretoReforzadoConFibrasCortasDe Acero.
Capas que conformanlaestructurade PavimentoRígido:
 Subrasante.
 Subbase.
 Superficie de rodadura.
3. DISEÑODE PAVIMENTOS FLEXILE METODOSDE LAFAA
Dentro de los diferentes métodos tradicionales utilizados para el diseño de las estructuras de
pavimento para aeropuertos se puede decir que el más utilizado es el desarrollado e
implementadoporlaAdministraciónFederal de Aviación(FAA) de los Estados Unidos de América,
el contiene unaserie de curvasque permitendeterminarlosespesoresrequeridosen las zonas de
desplazamiento de las aeronaves a carga máxima o zonas críticas, las cuales están basados en un
periodo de diseño de 20 años y aeronaves con peso bruto para el decolaje superior a 13600 Kg o
30000 Lb.
Las curvas de diseñoque proporcionaF.A.A.se basanenel métodoCBRde diseñopara
pavimentosflexibles.Parael diseñode pavimentosrígidosel métodoutilizadoesel del análisisde
tensiones que se formanenel borde de la losa.
Calcularun pavimentoflexible esdeterminarlosvaloresde T1,T2,T3 y T.
El métodode cálculopropugnadoporF.A.A.se basa:
I. En la formadel trende aterrizaje.
II. En el CBR del terreno.

5. III. En el pesomáximoal despegue del llamado"aviónde cálculo".
IV. En el númerode "salidas(despegues) anualesequivalentes"del "avión de cálculo".
Para la evaluación geotécnicade lasubrasante,el métodotiene supropiaclasificación de suelos
basada enla granulometría,el límite líquidoyel índice plástico,pormedio de lacual establece el
valorrelativodel suelocomomaterial de fundaciónyel requerimientoonode subbase,
considerandoademáslascondicionesde drenaje existenteylainfluenciade las heladascomose
muestraenla tabla 1.
Tambiénse tiene encuentaunarelaciónentre el tipode subrasante ylosvalores de CBRde la
mismacomo se muestraenla tabla 2.
Lo que concierne a la magnitud de las cargas, como se mencionó anteriormente, se considera el
pesobrutomáximopara el decolaje,el trende aterrizaje,siendoesteúltimo de gran importancia,
puestoque existen diferentesgráficosde diseño,teniendoencuenta esta característica propia de
cada aeronave, tanto para los convencionales como para los denominados de cabina ancha.
En concordancia con los parámetros anteriores, el espesor de la estructura no depende
únicamente de estos, sino también de la frecuencia con que se presentan las cargas, para lo cual
se hace necesario tener en cuenta que en un aeropuerto circulan diferentes aeronaves, con
características propias y frecuencias diferentes, por lo tanto, se debe determinar un avión de
diseñoel cual requeriráunmayorespesorde pavimentoparasurespectivo número de decolajes.
Finalmente,parapoderrealizartodoesto,esnecesariodisponerde datosy pronósticos actuales y
futuros de salidas anuales por tipo de aeronave, así como de tendencias de crecimiento e
incursiónde nuevasaeronavesalasflotasoperantes en el aeropuerto, teniendo presente que el
aviónque requiere mayor espesor de pavimento no necesariamente es el más pesado, sino que
tambiénesto depende del número de decolajes; no obstante, dicho tráfico deberá ser llevado a
una carga equivalente a la aeronave de diseño mediante factores de conversión, los cuales
dependen de la geometría del tren de aterrizaje los cuales se presentan en la tabla 3.
DETERMINACIÓNDE LA AERONAVE DE CÁLCULO
Se define laaeronave de cálculocomoaquellade entre todaslasque vana utilizardeterminada
pista,que para el númerode salidasmáximasestimadas paraunaño y para un CBR del terreno
dado,necesitael mayorespesorde pavimento.
Lo primeroseráconocerlas aeronavesque operan,asícomo suMTOW, el tipo de tren principal
que tieneny el númerode salidasmáximasanuales (determinadasatravésde lasprognosis
necesarias).Conestosdatosse entraen lascurvas de la F.A.A.obien enlosábacos del Airport
Planningparadeterminarel espesornecesariode mezclabituminosaparacada tipode avión.
No obstante,enel caso de que el númerode salidassea superiora25000, losresultadosde
espesorresultantedebensercorregidos,mediantelasiguiente expresión:
𝑒 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑒25000 (1 + 0.133 log (
𝑁
25000
))

6. Donde: 𝑁 = 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑠
DETERMINACIÓNDE LAS SALIDAS EQUIVALENTESDE LA AERONAVE DE CÁLCULO
Consiste encalcularel númerode salidasequivalentesde todaslasaeronavesque operanenel
aeropuerto,enrelaciónalassalidasque hace la aeronave tipoode diseño.
Lo primeroque se hace esconvertirel trende aterrizaje de lasdemásaeronavesal trende
aterrizaje de laaeronave de diseño.Paraello,conlasnormasdadaspor la F.A.A.,se aplicaun
factor de correcciónque se muestraenla tabla 3 al númerode salidasrealesde laaeronave,que
se denominaráncomo 𝑅2.
Posteriormente se hade calcularel valorde carga sobre cada ruedade cada avión(W).Se usa la
siguiente expresión:
𝑊 = 0.95
𝑀𝑇𝑂𝑊
𝑛
Donde 𝑛 esel númerode ruedasen el trenprincipal
Así mismose tienesencuentacalcularel pesosobre cadarueda de la aeronave de diseño(Wac):
𝑊𝑎𝑐 = 𝑀𝑇𝑂𝑊
𝑛⁄
Finalmente,el númerode salidasequivalentesde laaeronave de cálculo(R1) se determinan
mediante laexpresión:
log 𝑅1 = log 𝑅2√
𝑊
𝑊𝐴𝐶
CÁLCULO DE ESPESORES DE PAVIMENTO FLEXIBLE SEGÚN EL MÉTODO DE
LA F.A.A.
Los datosde partidasonlos siguientes:
 Aviónde cálculo
 MTOW
 Númerode despegues
 CBR del terreno

Los pavimentosflexiblesconsistenenuna"capade rodadura"formadapor una mezclaencaliente
colocadasobre una subbase ofirme y si fuese necesario(comoresultageneralmente) unasubbase
inferiorque se apoyasobre lacimentaciónoel terreno.Paraavionesde másde 100.000 librasde
pesose requiere que labase y la subbase sean estabilizadas(FAA).
Para calcularlos espesoresestabilizados,primerose debendeterminarlosespesoresde
pavimentosinestabilizar,yposteriormenteaplicarunacorrección paradeterminarlos
estabilizados.

7. Se denominaT4 al valorresultante:T4=T-T3,esdecir:T4=T2+T1
El espesortotal del pavimentoT se obtiene directamentede losgráficosF.A.A.correspondiente al
trende aterrizaje del aviónde cálculo,odel gráfico obtenidodel AirportPlanning,yatravésdel
CBR del terreno,del pesomáximoal despeguedel aviónde cálculoydel máximode operaciones
equivalentesanuales.
El valorT1 se obtiene directamente enlosábacos Figura # para tren de aterrizaje del aviónde
diseño,marcandoéstosque parazonascríticas el espesordebe serde 4 in(10 cm.) y enaquellas
zonasno consideradascríticasel valordel espesordebe serde 3 in(8 cm.).
El valorde T4 se puede obtenertambiénde losábacos,considerandoque lasubbase esunterreno
de CBR mayor del dado.
Por tanto,el valorde labase no estabilizadoseráde T2=T4-T1.
Por último,el valordel espesorde lasubbase seráde T3=T-T4
EspesoresMínimosDe Base SegúnAC-150/5320-6D de 1995 se muestranenlatabla #
En lospavimentosque debensoportaraeronavesde pesoigual osuperiora
100.000 libras,lasbasesylas subbasesdeberánserestabilizadasoal menos serbasesgranulares
de áridosmachacados del tipoP-209. Al utilizarestos materialesde máscalidadse podrán
disminuirlosespesoresde lospavimentos que proporcionanlascurvasde cálculo,locual puede
resultarventajoso.
En el Método FAA esto se tiene en cuenta a través de unos factores de
equivalencia iguales o superiores a la unidad, de forma que para obtener los
espesores de las capas mejoradas o estabilizadas basta dividir el espesor de la
capa estándar por el factor de equivalencia.
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 =
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
Los factores de equivalencia recomendados por la normativa FAA son:
 Subbase: P-209, factor equivalencia (1.4-2.0).
 Base: P-401 (de mezcla bituminosa), factor de equivalencia (1.2-1.6).
CÁLCULO DELPCN
Para conocimiento de Compañías Aéreas y demás operadores del aeropuerto,
en las publicaciones de información aeronáutica del mismo (API) y con objeto
de que los operadores conozcan la resistencia del pavimento sobre el que van
a operar, el Manual de Proyecto de Aeródromos, Parte 3, Pavimentos y el

8. Anexo 14 recomienda el sistema ACN-PCN.
Se trata de un sistema para informar de la capacidad de un pavimento
aeroportuario para recibir un determinado tipo de avión. Esto se hace a través de
las cifras llamadas ACN y PCN.
El ACN (Aircraft Classification Number) de un avión es una cifra que indica el
efecto relativo de una aeronave sobre un pavimento para una determinada
resistencia normalizada del terreno de fundación.
El PCN (Pavement Classification Number) de un pavimento es una cifra que indica
la resistencia de un pavimento para poderlo utilizar sin restricciones.
Ambas cifras, aunque relativas, son comparables y así cuando el ACN de un avión
es igual o inferior al PCN del pavimento del aeropuerto, la aeronave puede operar
sobre ese pavimento a reserva de cualquier limitación que pueda imponerse a la
presión de los neumáticos, o a un tipo determinado de aeronave.
Esto puede dar lugar a un sistema de cálculo de pavimentos, ya que si conocemos
el ACN del avión más crítico que va a operar sobre el pavimento, bastará
determinar el espesor del mismo de forma que el PCN sea superior o igual al ACN
crítico.
Es decir; el PCN de un pavimento indica la capacidad que tiene este para
recibir un determinado avión. De este modo, se puede conocer la capacidad de
operación de determinada aeronave en determinado aeropuerto. Esto se producirá
siempre que 𝐴𝐶𝑁𝐴𝑒𝑟𝑜𝑛𝑎 𝑣𝑒 ≤ 𝑃𝐶𝑁 𝑃𝑎𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
A la información de PCN se deben añadir unas letras referidas a:
a) Tipo de pavimento: letra F, por ser el pavimento flexible.
b) Resistencia del terreno de fundación: al ser CBR=8 se considera que es un
terreno de resistencia media (8 < CBR < 13): letra B.
c) Presión de inflado de los neumáticos: consideramos que no hay límite en la
presión de inflado, así que se añade la letra W.
d) Método de evaluación del PCN: al realizarse un estudio específico, se
añade la letra T.
Así, la nomenclatura del terreno es PCN 51/F/B/W/T.
Para Convertir de a Multiplicar por
Rueda Simple Rueda gemela o doble 0.8
Rueda simple Bogie 0.5
Rueda Gemela o doble Bogie 0.6
Bogie doble Bogie 1
Bogie Rueda simple 2
Bogie Rueda gemela o doble 1.7
Rueda Gemela o doble Rueda simple 1.3
Bogie doble Rueda gemela o doble 1.7

9. Tabla 3. Factor de conversión tren de aterrizaje
Suelo Análisis Mecánico LL IP Subrasante
Re N°10 % Pasa N°10 Buen
Drenaje
Drenaje Pobre
Ret. 40 Ret. 200 Pasa 200 SinHelada Con Helada
Gran.
E-1 0-45 40- 60- 15- 25- 6- Fa Fa F1
E-2 0-45 15- 85- 25- 25- 6- Fa F1 F2
E-3 0-45 25- 25- 6- F1 F2 F3
E-4 0-45 35- 35- 10- F1 F3 F4
Fino
E-5 0-55 45- 40- 15- F3 F5
E-6 0-55 45- 40- 10- F4 F6
E-7 0-55 45- 50- 10--30 F5 F7
E-8 0-55 45- 60- 15-40 F6 F8
E-9 0-55 45- 40- 30- F7 F9
E-10 0-55 45- 70- 20-50 F8 F10
E-11 0-55 45- 80- 30 F9 F10
E-12 0-55 45- 80- F10 F10
Tabla 1 Clasificación de los suelos de la FAA
Subrasante CBR
Fa 20>
F1 16-20
F2 13-16
F3 11--13
F4 9--11
F5 8--9

10. F6 7--8
F7 6--7
F8 5--6
F9 4--5
F10 3--4
Tabla 2 Relación de CBR
CONCLUSIONES
 En el diseñode lospavimentosflexiblesparalosaeropuertos,esde vital importanciatener
encuenta que losespesorespropuestosporlaFAA y calculadosa partirdel CBR, debenser
evaluados pormétodosmecánicosque aplicanlateoríade capas elásticasLED,puestoque
al serevaluadosdichosespesores,se obtiene unasignificativareducción en los espesores
de base asfáltica y subbase granular, sin que se vea afectada la vida útil de servicio o
calidad de la estructura de pavimento.
 Cuando se presenta una frecuencia baja de decolajes dentro de un aeropuerto, con
aeronaves con pesos máximos para el despegue menores a 13 600 Kg, no se hace
necesario sustituir, inicialmente, parte de la capa de subbase por capas asfálticas o

11. estabilizadas; sin embargo, se recomienda evaluar dichos modelamientos teniendo en
cuentala teoría de capas elásticas,parapoderdefinirde acuerdoa diferentes variaciones
en los espesores de las capas, la necesidad de utilizar materiales estabilizados.
 Los pavimentosaeroportuariosdiseñadosconmétodosempíricosbasadosenel CBRhan
proporcionadogeneralmente unbuenserviciodurante suvidaútil;noobstante,laventaja
principal de lasmetodologíasbasadasenteoríade capas elásticasreside enque se pueden
tenerencuentadiferentesparámetrosque el métodoCBRnocontempla,porejemplo,la
modelamientode losdiseñosatemperaturaspropiasde lazonadonde se encuentra
situadoel aeropuerto.
 A manerade observación,cabe resaltarque todoslosgráficosutilizadosenesta
investigaciónfuerontomadosdesde diferentesfuentesyreconstruidosalgunosde ellos
para su clara observaciónyentendimiento,yaque muchosde estossony no se
encuentranenbuenacalidadvisual.