1. Método de diseño de la FAA
Las variables que se utilizan en el sistema de cálculo F.A.A. son de cuatro tipos:
1ro: Las referidas al tráfico :
- Los distintos tipos de aviones
- Volumen del tráfico
2do: Las referidas al avión:
- La forma del tren de aterrizaje
(disposición de ruedas)
- La carga sobre el tren principal
- Área de contacto del neumático
3ro: Las referidas a la calidad del terreno:
- El valor de CBR del terreno para el cálculo de pavimentos flexibles
- El coeficiente de balasto K del terreno y de la sub-base para pavimentos rígidos
4to: Composición de las distintas capas del pavimento
Las curvas de diseño se basan en el método CBR de diseño para pavimentos flexibles.
Para pavimentos rígidos el método utilizado es el del análisis de tensiones que se
forman en el borde de la losa.
2. Cartas de influencia
- Las cartas de influencia son útiles para
el diseño de pavimento de aeropuertos.
Evalúan el efecto de la carga combinada
de distintos tipos de distribución y
cantidad de ruedas de tren de aterrizaje.
- Se dibujan las ruedas a una escala
apropiada de la carta de influencia. Se
coloca el dibujo sobre la carta respecto
del sitio de cálculo deseado para que
este coincida con el centro de la carta y
se cuentan los bloques de la carta
cubiertos por los dibujos de las ruedas.
- En pavimentos rígidos con las cartas de
influencia se calculan deflexiones y
momentos de las losas.
3. El Método de la FAA para Pavimento Flexible
Considera al pavimento formado por tres capas:
- La capa asfáltica de rodadura
- La base (de material granular)
- La sub-base (de material granular)
Existen factores de equivalencia de espesores
en caso de utilizar bases estabilizadas.
Para realizar el cálculo con el método de la F.A.A. se debe determinar
1º. La forma del tren de aterrizaje de los aviones y carga por rueda
2º. El CBR del terreno
3º. El peso máximo al despegue del llamado "avión de cálculo".
4º. El número de "salidas (despegues) anuales equivalentes" del "avión de cálculo".
Existen ábacos para determinar T1 y T de la zona crítica (espesores de capas de
rodadura y base)
Zona crítica son aquellas por las que se desplazan las naves con carga máxima
4. Distribución de las cargas
El porcentaje de carga que lleva cada tren (de proa y principal) depende de la posición
del centro de gravedad del avión.
En la mayoría de los casos el tren
principal al momento del
despegue se lleva entre el 90 y
96% de la carga total. Como
seguridad se adopta el 95%. En
un tren de dos patas cada una se
lleva el 47,5 % de la carga total.
En algunos ábacos como el de la FAA se
ingresa con el peso total del avión, pero
el cálculo se realiza considerando el
95% del peso total. Pero en otros como
los de Airport Planning se ingresa con el
peso sobre el tren principal.
5. Tipo de trenes de aterrizaje
a) Aviones con tren de rueda simple
o única (Single Wheel)
b) Aviones con tren de ruedas
gemelas (Dual Wheel)
c) Aeronaves con tren formado por
bogies de cuatro ruedas (Dual
Tandem, Figura 8.3.3)
d) Aeronaves de fuselaje ancho
(W.B.) (Double Dual Tandem), con
trenes de aterrizaje especiales
como el doble bogie de cuatro
ruedas y otros.
Rueda simple
o única
Ruedas gemelas
Tandem de
ruedas únicas
Tandem de
ruedas gemelas
o bogie de cuatro
ruedas gemelas
ruedas gemelas
Bogie de seis
Triple tandem
de ruedas
únicas
(T.R.U.)
(R.U.)
(T.T.R.U.)
(R.6)
(B.4)
(B.6)
Tipos de trenes
Los diferentes tipos de tren de aterrizaje fueron analizados por la FAA y se llegó a
la conclusión que podrían agruparse en cuatro tipos principales:
6. Ábaco de cálculo para distintos aviones
Ábaco de la FAA Airport Planning
7. El Avión de cálculo y
El Número de salidas equivalentes
Con el objeto de simplificar el sistema de
cálculo, la F.A.A. introduce dos conceptos
unificadores:
- El avión de cálculo
- El número de despegues anuales equivalentes
El avión de cálculo no es necesariamente el más pesado, sino el que por su carga y
número de salidas requiere mayor espesor de pavimento.
Se reduce el cálculo de pavimento que es utilizado por muchos aviones a un sólo tipo de
avión llamado "avión de cálculo", modificando convenientemente el número de salidas
de cada avión para convertirlo en las salidas equivalentes del avión de cálculo, de forma
que los efectos sobre el pavimento sean iguales en uno y en otro caso
8. Determinación
del avión de
cálculo
De acuerdo al tráfico del
aeropuerto se calcula el
espesor requerido por cada
tipo de avión utilizando el
ábaco correspondiente a
cada avión.
El avión que requiera
mayor espesor es el
denominado avión de
cálculo, al que deben
convertirse el número de
salida del resto de los
aviones.
9. Cálculo del Número de salidas equivalentes
Primero se convierte cada avión al avión de cálculo de acuerdo al tipo de tren de
aterrizaje por medio de una tabla de conversión
Luego se calculan las salidas equivalentes con la fórmula:
en donde:
R1 = Salidas anuales equivalentes de la aeronave de cálculo.
R2 = Salidas anuales de cada avión expresadas en el tren de aterrizaje de la
aeronave de cálculo (aplicando la Tabla anterior)
W1 = Carga sobre una rueda de la aeronave de cálculo.
W2 = Carga sobre una rueda de la aeronave que se está reconvirtiendo.
10. Cálculo del Número de salidas equivalentes
Finalmente se suman las salidas equivalentes de cada tipo de avión para obtener
el Número de salidas anuales equivalentes de cálculo.
11. Cálculo de los
espesores del
pavimento
Se elige el ábaco correspondiente al
tren de aterrizaje del avión de cálculo
Entrando con el CBR de la subrasante y
conocido el peso máximo al despegue y
el número de salidas equivalentes
anuales, se determina el espesor total T
y el espesor de T1 de las áreas críticas,
para 20 años de vida útil.
Con el valor de CBR de la subbase se
determina el espesor total T1+T2 y por
diferencias con los anteriores se hallan
T2 y T3. Deben verificarse espesores
mínimos de cada capa.
12. Corrección por mayor Número de salidas equivalentes
Cuando el número de salidas equivalentes para el año de referencia es mayor a
25.000, que es el máximo que figura en los ábacos, el espesor total del pavimento
obtenido de las curvas debe corregirse por:
N = Número de salidas (superior a 25.000)
13. Zonas Críticas y no críticas
Zonas críticas son aquellas por las que se desplazan las naves con carga máxima. Se
definen como zonas críticas las plataformas y la franja central de la pista de vuelo
(15m de ancho).
El cálculo del pavimento corresponde a las zonas críticas, pero puede disminuirse el
espesor total en áreas no críticas de acuerdo a valores establecidos respecto del
calculado.
El espesor de la capa de rodadura aparece en los gráficos en ambos casos.
Para calles de salida rápida se toma 0,9T y para bordes de pista 0,7T.
14. Método de diseño computacional FAARFIELD
- Utiliza un método analítico de diseño estructural de pavimento, se basa en
el estado de esfuerzos y deformaciones producido por las solicitaciones en un
sistema multicapa, y un modelo de elementos finitos tridimensionales.
- Consta de un modelo de respuesta y uno de
falla basado en sistemas multicapas y
ecuaciones elásticas.
- El programa tiene una amplia biblioteca de
aviones con las cargas máximas de cada avión,
tipo y dimensiones de la distribución de ruedas
del tren del aterrizaje de cada avión.
15. Conservación
Las tareas de conservación incluyen las tareas usuales de cualquier tipo de pavimento:
- Sellado de fisuras y grietas
- Bacheos, correcciones superficiales
- Mantenimiento de juntas de hormigón
- Reparación de losas
Pero existen algunas tareas que tienen especial importancias:
- Limpieza de piedras, arena y objetos
- Corrección de irregularidades superficiales
- Limpieza de hielo y nieve de la superficie
Deben evaluarse periódicamente
- Condiciones mínimas de rozamiento
- Baja resistencia de rodadura
- Adecuado drenaje de la pista
