Tesis asfalto

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles
“DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DE LA
PISTA DEL AERÓDROMO DE PANGUIPULLI”
Tesis para optar al Título de:
Ingeniero Civil en Obras Civiles
Profesor Patrocinante:
Dra.- Ing. Diana Movilla Quesada
Profesor Co. Patrocinante:
Dr.- Ing. Aitor Cristian Raposeiras Ramos
MIGUEL ENRIQUE BÓRQUEZ BERTRÁN
VALDIVIA – CHILE
2014

Diseño de la estructura de pavimento de la pista del Aeródromo de Panguipulli
Ingeniería Civil en Obras Civiles | Planteamiento del Problema 2
Agradecimientos
A mi esposa Vanessa, a mis hijos Vicente y Valeria,
Y a mis padres por todo su apoyo durante esta etapa.

Abstract
The objective of this project is based on the design of the pavement structure of the Panguipulli’s
Airfield. Today, this airfield has a non-pavement runway, so the operations depend on ground conditions
limiting the air connectivity of the “Región de los Ríos”+ The pavement design developed based on soils
characterization and its CBR value, along the frequency of use and the kind of airplane which will use the
runway considering a lifetime of 20 years. For this purpose, flights statistics and information were provided by
the “Dirección de Aeropuertos de la Región de los Ríos” and the Flight Club who administers the Airfield of
Panguipulli.
Resumen
El presente proyecto tiene por finalidad el diseño de la estructura de pavimento del Aeródromo de
Panguipulli. En la actualidad, el aeródromo posee una pista no pavimentada por lo que las operaciones
dependen de las condiciones del terreno, limitando la conectividad aérea de la Región de los Ríos. El diseño
de pavimento se hará en base a la caracterización del suelo y de su capacidad de soporte, junto con la
frecuencia de uso y el tipo de aeronave que utilizaría la pista considerando una vida útil de 20 años. Para esto,
se cuenta con estadísticas de vuelo, y datos de la Dirección de Aeropuertos de la Región de los Ríos y del Club
Aéreo que administra el aeródromo.

Índice de contenidos
1 Planteamiento del Problema..........................................................................................................................................8
1.1 Introducción..........................................................................................................................................................8
1.2 Objetivos ...............................................................................................................................................................9
1.3 Estado del Arte....................................................................................................................................................10
1.4 Estructura del Informe........................................................................................................................................16
2 Marco Teórico ..............................................................................................................................................................17
2.1 Tipos de Pavimento.............................................................................................................................................19
2.2 Generalidades de Diseño de Pavimento Aeroportuario.....................................................................................20
2.3 Generalidades de Diseño de Pavimento Flexible ...............................................................................................23
2.4 Mezcla Asfáltica en Caliente................................................................................................................................25
2.5 Riego de Liga.......................................................................................................................................................28
2.6 Imprimante..........................................................................................................................................................28
3 Metodología..................................................................................................................................................................29
4 Diseño de la Estructura de Pavimento.........................................................................................................................31
4.1 Situación actual del Aeródromo .........................................................................................................................31
4.2 Determinación de materiales..............................................................................................................................32
4.2.1 Base Chancada................................................................................................................................................33
4.2.2 Subbase granular............................................................................................................................................34
4.2.3 Imprimación Bituminosa................................................................................................................................35
4.2.4 Riego de Liga...................................................................................................................................................35
4.2.5 Pavimento Bituminoso ...................................................................................................................................36
4.3 Análisis de suelo..................................................................................................................................................43
4.3.1 Estrato Nº1......................................................................................................................................................45
4.3.2 Estrato Nº2......................................................................................................................................................46
4.3.3 Selección CBR de diseño................................................................................................................................47
4.4 Combinación de Tráfico de Diseño ....................................................................................................................48
4.5 Diseño con FAARFIELD.......................................................................................................................................52
4.5.1 Pavimento Flexible..........................................................................................................................................54
4.5.2 Estructura de pavimento ................................................................................................................................59
5 Conclusiones................................................................................................................................................................62
6 Bibliografía ...................................................................................................................................................................64

7 ANEXOS........................................................................................................................................................................68
Anexo 1: Configuración de tren de aterrizaje de aeronaves consideradas en la combinación de tráfico............................69
Anexo 2: Análisis de suelos....................................................................................................................................................72
Estrato Nº1...............................................................................................................................................................72
Estrato Nº2...............................................................................................................................................................77
Anexo 3: Fotografías..............................................................................................................................................................78

Índice de figuras
Figura 1: Transmisión de esfuerzos en pavimento flexible y rígido ....................................................................17
Figura 2: Estructura típica de pavimento para aeronaves ligeras ........................................................................24
Figura 3: Riego de Liga aplicado en Aeródromo Pichoy......................................................................................28
Figura 4: Aplicación Imprimante en Aeródromo Pichoy......................................................................................28
Figura 5: Ubicación del aeródromo de Panguipulli.............................................................................................31
Figura 6: Pista no pavimentada del aeródromo de Panguipulli...........................................................................32
Figura 7: Sección de la estructura de pavimento.................................................................................................32
Figura 8: Esquema de ubicación de calicatas.......................................................................................................43
Figura 9: Laboratorio en obra Aeródromo Pichoy...............................................................................................44
Figura 10: Estratigrafía del terreno......................................................................................................................44
Figura 11: Sección de la estructura de pavimento...............................................................................................48
Figura 12: Actividades de vuelo en el aeródromo ...............................................................................................49
Figura 13: Combinación de Tráfico de Diseño....................................................................................................52
Figura 14: Interface FAARFIELD...........................................................................................................................53
Figura 15: Selección de pavimento flexible.........................................................................................................54
Figura 16: Estructura de Pavimento FAARFIELD..................................................................................................55
Figura 17: Ingreso de combinación de tráfico de diseño ....................................................................................56
Figura 18: Factor de daño acumulativo (CDF) ....................................................................................................57
Figura 19: Ancho efectivo de neumáticos............................................................................................................58
Figura 20: Estructura de pavimento final.............................................................................................................59
Figura 21: Diseño de la estructura de pavimento................................................................................................61

Índice de tablas
Tabla 1: Ventajas y desventajas de pavimento flexible y rígido ...........................................................................20
Tabla 2: Vida útil remanente de pavimentos basado en el valor del CDF...........................................................22
Tabla 3: Requisitos de calidad par base chancada ...............................................................................................33
Tabla 4: Granulometría requerida para base chancada .......................................................................................33
Tabla 5: Granulometría requerida para subbase granular...................................................................................34
Tabla 6: Requisitos de calidad para subbase granular .........................................................................................34
Tabla 7: Especificaciones Imprimación Bituminosa ............................................................................................35
Tabla 8: Especificaciones Riegos de Liga .............................................................................................................36
Tabla 9: Especificaciones de Cemento Asfáltico ..................................................................................................38
Tabla 10: Tipo de cemento asfáltico en base a zona térmica...............................................................................39
Tabla 11: Datos climatológicos de Panguipulli....................................................................................................40
Tabla 12 Datos climatológicos Asturias................................................................................................................41
Tabla 13: Granulometría agregados para pavimento bituminoso .......................................................................42
Tabla 14: Granulometría de Estrato Nº1 .............................................................................................................45
Tabla 15: Clasificación del suelo, USCS y AASHTO Estrato Nº1..........................................................................45
Tabla 16: Límites de Atterberg Estrato Nº1..........................................................................................................46
Tabla 17: Resultados de Proctor y CBR Estrato Nº1 ............................................................................................46
Tabla 18: Granulometría de Estrato Nº2 .............................................................................................................46
Tabla 19: Clasificación de suelo, USCS y AASHTO Estrato Nº2...........................................................................47
Tabla 20: Resultados de Proctor y CBR Estrato Nº2 ............................................................................................47
Tabla 21: Número de Actividades de Vuelo.........................................................................................................49
Tabla 22: Número de operaciones anuales..........................................................................................................50
Tabla 23: Configuraciones de tren de aterrizaje..................................................................................................51
Tabla 24: Factor de daño acumulativo de cada aeronave (Additional Airplane Information).............................57
Tabla 25: Resumen de resultados entregados por FAARFIELD ...........................................................................60

1 Planteamiento del Problema
1.1 Introducción
Durante la práctica profesional realizada en la Dirección de Aeropuertos (en adelante DAP) del Ministerio
de Obras Públicas (en adelante MOP), Región de los Ríos, se hizo una visita al Aeródromo de Panguipulli,
propiedad de la Municipalidad de Panguipulli. El aeródromo cuenta con una pista no pavimentada de 670
metros de longitud, no posee cercos perimetrales por lo que las condiciones de seguridad son mínimas y las
operaciones de vuelos solo son realizables cuando las condiciones ambientales lo permiten y el terreno no se
encuentra saturado.
De esta visita, surge la intención por parte de la DAP, Región de los Ríos, de contar con un proyecto a
futuro para acondicionar y normalizar la situación de este aeródromo. Dentro de este proyecto se requiere
hacer un diseño de la estructura de pavimento.
El diseño de la estructura de pavimento de la pista del aeródromo de Panguipulli permitirá que el
aeródromo pueda ser utilizado por una mayor cantidad y variedad de aeronaves. Mejorando la conectividad
aérea de la Región de Los Ríos.
La estructura de pavimento consistirá en un firme compuesto por un pavimento flexible de mezcla
asfáltica en caliente, base, subbase, y mejoramiento de subrasante si las condiciones del terreno así lo
requieren.

1.2 Objetivos
Objetivos Generales
Diseñar la estructura de Pavimento del aeródromo de Panguipulli, determinando el espesor total de la
estructura de pavimento junto a los espesores individuales de las capas de mezcla asfáltica en caliente, base y
subbase, basado en análisis de suelos realizado en el Aeródromo de Panguipulli, y normativas de diseño
utilizadas por el Ministerio de Obras Públicas
Objetivos Específicos
- Determinar el valor de CBR de diseño en base a los análisis de suelos y conveniencia económica y
técnica.
- Determinar la combinación de tráfico del Aeródromo de Panguipulli en base a análisis estadístico,
requerimientos de la DAP, requerimientos del Club Aéreo y una proyección de 20 años.
- Determinar el tipo de material a utilizar, tipo de asfalto, características de la base, de la subbase y del
mejoramiento de la subrasante si este fuera necesario.

1.3 Estado del Arte
El método de suelos ligeros tratados (LWTS) ha sido desarrollado para reutilizar suelos dragados,
como geo materiales ligeros artificiales, y la densidad en rangos de 1.0 a 1.2 gr/cm3. Por ejemplo, en ciertos
puertos japoneses alrededor de seis millones de metros cúbicos de suelos arcillosos blandos son dragados
anualmente y son botados en sitios establecidos. La escasez de estos lugares, ha hecho que la reutilización de
estos materiales incremente. El método de suelos ligeros tratados (LWTS) ha sido aplicado para proyectos en
puertos y aeropuertos en Japón. Las propiedades de este suelo han sido investigadas, como por ejemplo su
densidad, llegando a alcanzar valores desde 0.6 a 1.5 gr/cm3
(incluyendo aire, algún aditivo o el contenido de
agua). La fuerza del LWTS está dada por la solidificación de agentes estabilizantes, como el cemento siendo un
método efectivo para disminuir costos y tiempos constructivos. Sin embargo, en la zona costera a causa de la
fuerza producida por los cambios de marea, el uso de estos materiales es más dificultoso (Tsuchida y Kang,
2003).
El diseño de un pavimento flexible se basa en un análisis elástico multicapa. Idealmente se asume que
las capas tienen fricción completa entre ellas y que no existen desplazamientos laterales. Sin embargo, este no
es siempre el caso, ya que debido a las condiciones del tráfico, cambios de temperatura, exposición a la
humedad, la unión entre capas puede variar debilitando su estado de adhesión. Esto hace que los esfuerzos
recibidos por el pavimento, cambien distribuyendo de manera significativa los esfuerzos hacia el suelo
(Kulkarni et al., 2005).
Por otro lado, los efectos de cargas horizontales aceleran el proceso de deterioro cuando existe
pérdida de fricción entre capas. El esfuerzo de tensión producido por debajo de la carpeta asfáltica y los
esfuerzos de compresión producidos sobre la subrasante, son factores determinantes para el diseño. Por lo
tanto, estudiar el comportamiento real entre capas ayuda a poder predecir y diseñar de mejor manera los
pavimentos (Kulkarni et al., 2005).
Una muestra de la falla de la unión entre capas, son las grietas de deslizamiento que aparecen con el
corte producido por las cargas de tráfico, cuando las capas se mueven lateralmente sobre el resto de
superficie. El deterioro producido por estas grietas, deja atrás una superficie insegura y de baja calidad.

Dentro de las causas de los problemas entre capas se estudia la incorrecta selección y aplicación de riego de
liga y los efectos adversos de humedad (Kulkarni et al., 2005).
En el estado de Idaho, en la ciudad de Hailey se llevó a cabo una reconstrucción de pista en escasos
30 días, ahorrando cerca de un millón de dólares en el proceso. El aeropuerto siguió un procedimiento
constructivo llamado “recuperación de profundidad completa” (FDR) utilizando cemento Portland, el cual
permitió reciclar y estabilizar el pavimento asfáltico antiguo, creando una nueva base con una fundación
excelente para el comportamiento del pavimento a largo plazo. Los pavimentos flexibles necesitan
mantención constante y se vuelve complejo a veces definir el método correcto para hacer reparaciones,
aunque ocasionalmente se hacen tratamientos superficiales que mejoran su aspecto sin solucionar el
problema que originó la falla, por lo que dura poco tiempo.
Según el autor Halsted (2009), las soluciones a largo plazo consisten en la colocación de una nueva
capa de asfalto, o si el daño es mayor, remover la base existente y rehacer la capa de asfalto. Se han evaluado
nuevas alternativas reciclando el asfalto por medio de un proceso llamado recuperación de profundidad
completa (full-depth reclamation, FDR), que es ambientalmente amigable por el uso de material reciclado, lo
que conlleva a una disminución en el costo. Este método es apropiado cuando el daño es serio y no puede ser
reparado con sellos superficiales.
Otra técnica utilizada es el uso de asfalto reciclado (reclaimed asphalt pavement, RAP) mezclado con
material nuevo, para ahorrar materiales. En el año 2009, se realizó un estudio para verificar si una inclusión
importante de material reciclado en la mezcla asfáltica tenía alguna incidencia en la resistencia. Los resultados
obtenidos indican que en porcentajes de 20 a 45% de material reciclado, la mayoría de los ensayos fueron
exitosos. Sin embargo no se puede establecer una norma de uso, sino más bien un precedente en la
utilización de esta técnica (West et al., 2009).
El Aeropuerto de Adelaide localizado en el estado de Australia del Sur es la principal vía internacional
con aproximadamente 100.000 movimientos de aeronaves y sobre 7 millones de pasajeros al año. Durante los
años 2010 y 2011, se llevó a cabo un proyecto de recarpeteo de pista y áreas de rodaje, el cual fue considerado
como la restauración a mayor escala llevada a cabo en Australia. El proyecto fue completado satisfactoriamente
dentro del presupuesto aprobado y del programa. Las actividades aéreas no fueron interrumpidas durante la
construcción. El pavimento es inspeccionado periódicamente para establecer su condición y edad. En el año
2007, las observaciones indicaron que un gran número de sectores de pavimento estaban llegando al fin de su

vida útil y requerirían un recarpeteo de tres a cinco años. El área que debía repararse estaba entre 400.000 a
475.000 m2
así que el proyecto planteó objetivos claves, como la seguridad (libre de accidentes, incidentes y
lesiones), financieros (fiel al presupuesto aprobado), de programa (dentro de la escala temporal acordada),
calidad (construcción dentro de especificaciones), ambiental (sin incidentes significativos), operación (sin
impacto operacional no programado significativo). El tiempo disponible para los trabajos fue desde las 11
p.m. a las 6 a.m. del día siguiente, pero por motivos de seguridad, en cuanto a retorno de vuelos y
emergencias, la ventana de trabajo se redujo de 1.30 a.m. a 5.30 a.m. Durante los trabajos se instalaron 58.000
toneladas de asfalto, el trabajo requirió de 230 trabajadores y de 190 vehículos. Esto significó, un total de
75.000 horas, además de hombres sin tiempo perdido por lesiones y un gasto de 25 millones de dólares
australianos dentro del presupuesto en un plazo de seis meses (Low and Scanlon, 2011).
Por otro lado, los autores El-Badawy et al. (2012) realizan experimentos que les llevan a conclusiones
determinantes, las cuales se basan en que el pavimento es diseñado de acuerdo a las cargas recibidas durante
su vida útil, por lo que el tráfico vehicular es uno de los factores más importantes. Esto es requerido para la
estimación de la frecuencia y la magnitud de las cargas que son aplicadas. Sin embargo, estos datos son
difíciles de obtener con certeza. El método Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) requiere
de unas determinadas variables como la inclusión del volumen de tráfico de camiones anuales, factores de
ajuste de volumen (de acuerdo a temporadas y crecimiento poblacional e industrial), factores de distribución
de carga y entradas generales de tráfico. Este método permite una predicción más acertada en el diseño de
pavimentos.
Otro método para el diseño de pavimentos es el “Alberta Transportation Flexible Pavement Design”
que involucra modelos de elementos finitos y que se basa en el análisis de daño incremental (Saha et al.,
2012).
Actualmente, un factor importante a tener en cuenta es la sustentabilidad, crear materiales y procesos
limpios, con menor cantidad de residuos y emisiones. Se han realizado investigaciones sobre inclusión de
polvo de neumático en el asfalto cuya misión principal está relacionada con la reducción de desechos
industriales, los cuales serían reciclados y que traería consigo otras propiedades beneficiosas, como la
reducción del ruido provocado por la vibración de los neumáticos y/o el incremento de la fricción del
pavimento. Existen dos métodos para la inclusión del polvo de neumático: el proceso en seco y el húmedo
que de acuerdo a experiencias en laboratorio otorgan distintas propiedades (Losa et al., 2012).

Muchas de las fallas que aparecen en los pavimentos asfálticos, son producto de la falta de
mantención del mismo, existiendo para ello técnicas de rejuvenecimiento y sello de grietas. El tratamiento de
“Microsurfacing” es un método preventivo que debe ser aplicado previo estudio, ya que requiere el correcto
pavimento, tiempo y condiciones para su aplicación. Con estos parámetros controlados, su aplicación afecta
positivamente la vida útil del pavimento sin hacer intervenciones mayores. Cada dólar invertido en
mantenimiento preventivo resulta desde 6 a 10 dólares de ahorro para el futuro, por lo que este método es
una alternativa económica y ambientalmente factible cuando es usada correctamente. Por otro lado, es
importante destacar que el tratamiento “Microsurfacing” es una emulsión asfáltica modificada con polímeros
(3% del peso del cemento asfáltico) para prevenir ciertas deficiencias en las condiciones del pavimento.
Existen también otros tratamientos como sellos (FogSeal) y capas de asfalto en caliente. Uno de los mayores
beneficios a causa de la utilización de este procedimiento de mantención, es que la modificación del asfalto
con polímeros logra un quiebre más rápido, en muchos casos inferior a una hora, que permite la habilitación
de las vías intervenidas en un tiempo muy reducido. De acuerdo a lo ya señalado, cuando es aplicado en
condiciones controladas y estudiadas puede prolongar la vida útil del pavimento de 5 a 7 años (Broughton y
Lee., 2012).
Se ha estudiado la adición de distintos materiales a mezclas bituminosas, como el cemento que logra
el máximo desempeño mecánico. Se puede obtener mayor rigidez y resistencia con mayor cantidad de
cemento. Sin embargo, cuando ésta es mayor que el contenido bituminoso resulta en una reducción de la
flexibilidad que va en disminución de lo que se espera obtener del pavimento (Jitsangiam et al., 2012).
Otra manera de mantener los pavimentos asfálticos, es mediante un proceso de calentamiento in-situ
del asfalto con rejuvenecedor. El problema es que la temperatura se disipa rápidamente a través de la carpeta
(1,6°C a 2,8°C por mm). Se espera que el pavimento alcance una temperatura de al menos 100°C, lo que es
logrado usando aire caliente, ya que los equipos de radiación no son muy eficientes y existe mucha pérdida de
energía. Esta temperatura esperada solo se logra en los primeros 30 a 50 mm. de espesor por las razones
anteriormente señaladas (Mallick et al., 2012).
Las mezclas asfálticas en caliente deben mantenerse a altas temperaturas para su correcta colocación y
compactación lo que involucra altos costos económicos y dificultades operacionales, en cuanto al traslado
desde la planta al lugar de colocación. A causa del alto consumo energético que involucra, se ha investigado
en mezclas que puedan trabajar a menores temperaturas, de igual forma a los estándares pero que acarrean

un ahorro y sustentabilidad muy superior. Para esto se elaboraron ensayos de viscosidad y densidad de
mezclas con un aditivo Sasobit® a diferentes temperaturas, de 28°C a 130°C en intervalos de 6°C. Se pudo
concluir de estos análisis que sobre la temperatura crítica, reducía la viscosidad e incrementaba la densidad, y
por el contrario bajo la temperatura crítica aumentaba la viscosidad y disminuía la densidad (Wasiuddin et al,
2012).
A partir de estos resultados se obtiene la mezcla asfáltica tibia (WMA), la cual se está volviendo cada
vez más popular como material de construcción de caminos. Actualmente, existe tecnología para reducir la
temperatura de compactación y así reducir el consumo energético y las emisiones. Dentro de estas alternativas
están los aditivos orgánicos, los cuáles se espera de ellos un gran desempeño. Se puede añadir, que se ha
notado una mejora en la compactación a temperaturas bajo los 88°C. Los resultados muestran que una
reducción en la temperatura de la planta puede llevar una reducción del consumo energético en un 30%. De
acuerdo a estudios previos la reducción de emisiones se refleja en ahorro ya que el control de éstas es muy
costoso. (Wasiuddin et al, 2012).
Uno de los aspectos fundamentales en términos de seguridad de los caminos, son las zonas de
emergencia o parada, que son utilizadas ante cualquier presencia de problema mecánico o una situación de
emergencia. Esto cobra real importancia, cuando se habla de instalaciones aeroportuarias, ya que los aviones
realizan complejas maniobras en la pista que incluyen giros, despegues y aterrizajes. Para aeropuertos que no
cuentan con las instalaciones suficientes de seguridad, se deben aplicar otros métodos para la mitigación de
los riesgos utilizando análisis de árbol de consecuencias. Estas medidas deben considerar diferentes factores,
tales como, costo, beneficio. De esta manera, se está preparado cuando ocurra alguna emergencia
minimizando el riesgo de un accidente (Chou y Lee, 2012).
Las mezclas asfálticas en caliente, tienen como función completar la estructura superior de una obra
vial o pavimento, impermeabilizar las capas de apoyo, otorgar una capa de rodado, así como dar comodidad y
seguridad al usuario garantizando una transitabilidad permanente. Usada principalmente en pasajes, aceras
peatonales, calles, avenidas, carreteras, autopistas, centros deportivos, estacionamientos, plataformas de carga,
pistas de aeropuertos, aeródromos, zonas portuarias, autódromos, entre otras, las mezclas asfálticas en
caliente tienen como componentes principales áridos procesados, cemento asfáltico y eventualmente aditivos
(Bitumix, 2013).

Mejorar y/o restaurar las características superficiales del pavimento, disminuir los riesgos de
desprendimiento de áridos en pavimentos gastados y/o deteriorados son las principales funciones de las
lechadas asfálticas. Esta técnica, se puede utilizar en diversos tipos de obras de tránsito moderado a medio en
carreteras, vías urbanas, estacionamientos, mejoramiento de caminos rurales o predios agrícolas. En Chile, se
ha utilizado satisfactoriamente en mantención de aeródromos y en diversos tipos de climas (Bitumix, 2013).
Es bien sabido, que la graduación de los áridos influye en las propiedades y el comportamiento de las
mezclas. Sin embargo, no hay guías específicas en el diseño de mezclas Superpave para asegurar parámetros
volumétricos adecuados y comportamiento satisfactorio. Aunque las propiedades volumétricas en la mezcla
asfáltica pueden ser obtenidas mediante ajustes de graduación, el comportamiento de la mezcla está aún
sujeto a verificación. En este estudio, los autores desarrollaron el método Bailey de diseño de graduación de
áridos en diseño de mezclas Superpave y un análisis para desarrollar la estructura de agregados en la mezcla
asfáltica. El método de Bailey es elegido en este estudio porque conecta la graduación de agregados con los
vacíos en el agregado mineral. Como conclusión del estudio, se obtiene que el uso del método de Bailey es
recomendado en el diseño de la mezcla porque se puede controlar el porcentaje de vacíos en el agregado
mineral y producir mejor resistencia al ahuellamiento (Shang et al., 2013).
En Japón, la mezcla asfáltica en caliente para pavimento de aeropuerto ha sido diseñada usando el
diseño de mezcla Marshall. En los últimos años, el ahuellamiento ha sido un problema frecuente en
pavimentos asfálticos de aeropuertos con un alto tráfico, especialmente el Aeropuerto Internacional de Tokio,
ya que al parecer la mezcla Marshall bien graduada no soporta el tráfico. Las autoridades del aeropuerto
intentaron aplicar la mezcla Superpave con diferente tamaño máximo nominal de partículas, 13 mm, 19 mm,
30 mm, 40 mm., obteniendo una resistencia mayor al ahuellamiento que las mezclas Marshall. Este estudio
mostró los beneficios que tendría este tipo de mezcla en aeropuertos (Shang et al., 2013).

1.4 Estructura del Informe
El primer capítulo del informe hace una revisión de distintas técnicas y soluciones de pavimentos
aeroportuarios, revisando métodos constructivos y uso de nuevos materiales para su construcción y
mantención.
El segundo capítulo aborda la teoría del diseño, el comportamiento del pavimento flexible, su
estructura y tipos. Se plantean las bases para el diseño de pavimento aeroportuario y se define de forma
general los materiales y su función, en la estructura de pavimento.
El tercer capítulo define la forma en la que será elaborado el diseño en cuanto a técnicas y
procedimientos.
El cuarto capítulo trata sobre el diseño de pavimento, partiendo por la situación actual del Aeródromo
de Panguipulli, seguido por la definición de todos los materiales involucrados en la estructura de pavimento y
sus especificaciones técnicas. Posteriormente, se hace un análisis del suelo, donde se pretende obtener el
valor de CBR de diseño. El siguiente subcapítulo revisa las estadísticas de vuelos del Aeródromo de
Panguipulli, y define la combinación de tráfico de diseño. Con los datos obtenidos, se realiza el diseño de la
estructura de pavimento mediante el software FAARFIELD.
En el quinto capítulo se muestran las conclusiones obtenidas en este proyecto, y en el sexto se
adjuntan los anexos, dentro de los cuales se constata el respaldo fotográfico y ensayos de suelo.

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Marco Teórico 17
2 Marco Teórico
El diseño de aeropuertos debe reflejar el entendimiento conjunto de varios factores relacionados, que
incluyen las características de la aeronave, tráfico aéreo, seguridad, ruido en comunidades cercanas y
obstáculos en la zona de seguridad, por lo que el diseño se vuelve interdisciplinario (Whitford, 2003).
Los requerimientos funcionales de los pavimentos son evaluados antes de su diseño, ya que es
importante que estos provean una superficie durable, operativa bajo cualquier condición climática, segura y
que brinde confort en su uso. En la etapa de diseño se debe evaluar el tipo de pavimento a utilizar (flexible o
rígido), selección de materiales para base y subbase, tratamientos de subrasante, diseño de espesores de capas
de pavimento y sistemas de drenaje. Los pavimentos pueden clasificarse en dos categorías, flexible
(usualmente mezcla asfáltica) o rígido (hormigón).
La clasificación está hecha acorde a la forma en que el pavimento transmite las cargas de uso hacia el
suelo a través de su estructura (Figura 1). El pavimento flexible provee suficiente espesor para la distribución
de cargas a través de varias capas de la misma, haciendo que los esfuerzos y tensiones en la subrasante estén
dentro de los límites aceptables. A causa de esto, se espera que la resistencia del suelo de fundación tenga una
incidencia directa en el espesor de la capa de pavimento flexible. El diseño de pavimento en capas considera
la reducción de esfuerzos por la profundidad (Fwa, 2003).
Figura 1: Transmisión de esfuerzos en pavimento flexible y rígido
Fuente: (Fwa, 2003)

En una estructura de pavimento flexible, o pavimento de asfalto, la capa superficial está formada por
dos superficies bituminosas, la capa de rodadura (Wearing course) y la capa intermedia (Binder course). Para
poder construir una superficie durable, impermeable y resistente a la erosión o desgaste, la capa de rodadura
está hecha en la mayoría de los casos de mezcla asfáltica en caliente densa. En cambio, la capa intermedia está
constituida por más cantidad de agregados y menos contenido de asfalto. La composición de las mezclas
bituminosas y el tamaño máximo de áridos para estas capas, está determinada por su uso, el requerimiento de
textura en la superficie y el espesor de la capa. Además, se debe aplicar un riego de liga diluido en agua para
unir las dos capas (Bandara y Grazioli, 2009).
Las capas de base y subbase tienen un alto porcentaje del total del espesor de la estructura de
pavimento flexible, necesario para poder distribuir los esfuerzos. La base puede servir también como capa de
drenaje y provee protección contra bajas temperaturas. La base está compuesta de material chancado, el cual
debe cumplir una serie de exigencias en relación al porcentaje de caras fracturadas, capacidad de soporte y
tamaño.
La subbase está formada por material de menor calidad que la base, en cuanto a su resistencia y
granulometría, aunque debe ser superior al material de la subrasante. Se exige que esta capa presente un valor
de CBR, como mínimo de 20. Usualmente, esta capa tiene un mayor espesor. Cuando la subrasante posee muy
baja resistencia, ésta sirve de plataforma para la construcción de la base. Cuando la subrasante posee
cualidades suficientes (CBR > 20%) esta capa se puede obviar.
La subrasante en la mayoría de los casos debe mejorarse compactando su superficie, por lo que
requiere algún tratamiento. La profundidad y el porcentaje de compactación dependen del tipo de suelo
(cohesivo, no cohesivo), de las cargas de las aeronaves y la presión de los neumáticos (Bandara y Grazioli,
2009).
En el diseño del pavimento aeroportuario, se vuelve importante considerar los efectos de daño
acumulativo que tienen las cargas sobre la estructura, las cuales se evidencian en deformaciones progresivas,
propagación de grietas y daño por fatiga. El número total de aplicación de las cargas durante la vida útil del
pavimento, debe ser un dato conocido ya que se debe identificar el tipo de aeronave que causa un mayor
daño acumulativo para poder definir la estructura de pavimento (Fwa, 2003).

La Federación de Aviación Americana (en adelante FAA), se ha dedicado a la elaboración de
normativas, manuales y reglamentos que normalizan todos los aspectos del diseño de aeropuertos. El diseño
de pavimento flexible planteado por la FAA está basado en el método de diseño de CBR y fue desarrollado en
pistas de prueba y observaciones de pavimento en servicio.
El presente proyecto está basado acorde a la normativa vigente con la que el Ministerio de Obras
Públicas de Chile (en Particular el Departamento de Ingeniería de la Dirección de Aeropuertos) diseña los
aeródromos nacionales.
2.1 Tipos de Pavimento
Los pavimentos para aeropuertos pueden ser clasificados en rígidos (hormigón), flexible (mezclas
asfálticas) o mixtas (“sándwich” hormigón-asfalto). Según los autores Pitrelli y Pérez (2013), existen también
otros pavimentos especiales que responden a condiciones particulares de cada proyecto:
 Hormigón armado
 Hormigón pretensado
 Hormigón armado con fibras
 Adoquinado
 Mezclas bituminosas reforzadas
 Alquitranes modificados
 Hormigón o asfalto poroso
 Mallas metálicas
 Engineered materials arresting system (EMAS)
Las soluciones usadas para la estructura de pavimento en Chile, son mayoritariamente de pavimento
flexible respondiendo a condiciones económicas y técnicas que son expresadas en la tabla 1 (Pitrelli y Perez,
2013).

Tabla 1: Ventajas y desventajas de pavimento flexible y rígido
PAVIMENTO FLEXIBLE PAVIMENTO RÍGIDO
VENTAJAS
MENORES COSTOS RESISTENCIA A HIDROCARBUROS
RODADURA SUAVE MAYOR DURACIÓN
POSIBILIDAD DE RECARPETEO O REFUERZO CONSERVACIÓN DE ROCE
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS MÁS SENCILLOS
CONSERVACIÓN DE RASANTE DE PROYECTO ( NO
SE DEFORMA)
REPARACIONES RÁPIDAS Y A UN MENOR COSTO
DESVENTAJAS
DEGRADABLES POR HIDROCARBUROS MAYORES COSTOS
PÉRDIDA DE COEFICIENTE DE ROCE MÁS DIFICIL DE CONSTRUIR
DETERIORO DE LA RASANTE DE PROYECTO
(DEFORMABLE)
RODADURA ASPERA
ENVEJECIMIENTO JUNTAS
DIFICIL DE REPARAR
Fuente: Elaboración propia, basado en (Pitrelli y Perez, 2013)
2.2 Generalidades de Diseño de Pavimento Aeroportuario
Los factores a tener en cuenta para la planificación de pavimentos aeroportuarios se dividen en dos
grupos: factores técnicos y factores económicos.
Los factores técnicos se caracterizan por cubrir la geotecnia (“CBR” para pavimento flexible o “K”
módulo de balasto, para pavimento rígido), mezclas de aeronaves (pesos de las operaciones), tráfico (salidas
anuales), disponibilidad de materiales, condiciones climáticas, geometría necesaria, normativa a emplear tipo
de obra (Aeródromo nuevo o existente).
Por otro lado, los factores económicos se basan en la elaboración del pavimento siendo en planta o in
situ, el volumen de las obras a ejecutar, distancia de puntos de abastecimiento de materiales al lugar de las

obras, distancia de vertederos la maquinaria disponible para la ejecución (rendimientos) (Pitrelli y Perez,
2013).
El diseño aeroportuario es un problema de ingeniería complejo que involucra un gran número de
variables. Para ello, uno de los programas computacionales utilizado es el denominado FAARFIELD, que utiliza
análisis basado en capas elásticas y elementos finitos. Los pavimentos son diseñados para proveer una vida útil
limitada ya que los límites de fatiga son anticipados y poder lograr la vida útil de diseño requiere un control
de construcción cuidadoso y mantenimiento periódico (FAA, 2009).
Por otro lado, los pavimentos están sujetos a una amplia gama de cargas y efectos climáticos. Los
ingenieros de carreteras, basan el diseño del espesor del pavimento en análisis teóricos de distribución de la
carga en el pavimento y el suelo, el análisis de datos experimentales y el estudio del pavimento en condiciones
de servicio. El diseño utilizando FAARFIELD está enfocado a proveer un mínimo de 20 años de vida útil, sin
considerar mantenciones mayores (FAA, 2009).
El diseño estructural del pavimento consiste en la determinación del espesor completo de la
estructura de pavimento junto con los espesores individuales de cada capa. Las variables que determinan el
diseño son:
 Magnitud y características de las cargas de las aeronaves.
 Volumen de tráfico.
 Concentración de tráfico en algunas áreas.
 Capacidad de soporte del suelo.
 Calidad de materiales de la estructura.
El programa FAARFIELD está basado en el “Factor de Daño Acumulativo” (en adelante CDF, sigla en
inglés) en el que la contribución de cada aeronave al daño total producido es analizada de forma separada
(FAA, 2009).
Aeronaves
Las cargas impuestas por las aeronaves varían de acuerdo a las siguientes características:

 Carga: El diseño asume que el 95% de todo el peso de la aeronave es llevado por el tren principal de
aterrizaje y solo el 5% es llevado por el tren de la nariz. Se recomienda para el diseño utilizar el
máximo peso anticipado de despegue (FAA, 2009).
 Tipo y Geometría del Tren de Aterrizaje: Esto indica la manera en que el peso de la aeronave es
distribuido en el pavimento y como éste responde a estas solicitaciones (FAA, 2009).
 Presión de Neumáticos: Depende de la configuración del tren, peso total, y radio del neumático (FAA,
2009).
 Volumen de Tráfico: Se requiere con un pronóstico anual de salidas por tipo de aeronave (FAA,
2009).
Salidas Anuales y Ciclos de Tráfico
El diseño considera sólo las salidas al contabilizar las operaciones, y no las llegadas. Esto se debe a
que en la mayoría de los casos, los aviones llegan significativamente con menos peso que al momento del
despegue, esto a causa del consumo de combustible. Durante el impacto en el aterrizaje, la fuerza ascendente
remanente que está en las alas, alivia la fuerza dinámica vertical que es aplicada al pavimento. Se define como
un ciclo de tráfico estándar (TC, por su sigla en inglés) un despegue y un aterrizaje de la misma aeronave
(FAA, 2009).
Factor de Daño Acumulativo (CDF)
Es expresado como la razón entre repeticiones de carga aplicada sobre las repeticiones de carga para
la falla o admisibles. Para una aeronave y un tráfico constante se expresa de la siguiente manera:
A continuación, la Tabla 2 muestra cómo interpretar los valores obtenidos del cálculo del CDF.

CDF Vida Útil Remanente del Pavimento
1 Ha sido utilizada toda la vida útil de pavimento.
< 1 El pavimento aún no cumple con su vida útil. El valor obtenido es la fracción utilizada.
> 1 El pavimento ha excedido su vida útil a fatiga.
Fuente: Elaboración propia, basado en (FAA, 2009).
2.3 Generalidades de Diseño de Pavimento Flexible
El pavimento flexible consiste en una carpeta asfáltica ubicada sobre una capa de base, y cuando las
condiciones de la subrasante lo requieren, una capa de subbase (FAA, 2009).
La carpeta asfáltica debe prevenir la penetración del agua a la base, proveer una superficie suave, libre
de partículas sueltas, y resistir los esfuerzos de corte provocados por la acción de los neumáticos de las
aeronaves (FAA, 2009). Los requerimientos para mezclas asfálticas en caliente se encuentran en las
Especificaciones Técnicas Generales de la DAP.
La base es el componente estructural principal del pavimento flexible. Su principal función es la de
distribuir la carga impuesta por los neumáticos de las aeronaves al nivel de subbase o subrasante. El material
que compone esta base debe ser de alta calidad y tener el suficiente espesor para prevenir fallas en la
subrasante (FAA, 2009). Los requerimientos para material de base se encuentran en las Especificaciones
Técnicas Generales de la DAP.
La Subbase forma parte integral de la estructura de pavimento excepto cuando la subrasante cuenta
con una capacidad de soporte (CBR) sobre 20. La función es similar a las de la base, distribuir cargas. Sin
embargo, las solicitaciones a este nivel son menores, por lo que las exigencias respecto a la calidad de los
materiales también lo son (FAA, 2009). Los requerimientos para material de subbase se encuentran en las
Especificaciones Técnicas Generales de la DAP.
Tabla 2: Vida útil remanente de pavimentos basado en el valor del CDF

La subrasante está sujeta a esfuerzos menores que la superficie de la estructura del pavimento, y estos
esfuerzos disminuyen con la profundidad. La capacidad del material de subrasante para resistir deformaciones
y esfuerzos de corte depende de su densidad y del contenido de humedad (FAA, 2009).
El diseño de pavimento flexible considera modos de falla para el pavimento (Figura 2):
 Esfuerzo vertical en la subrasante y esfuerzo horizontal en la capa de asfalto.
 Limitar el esfuerzo vertical en la subrasante significa evitar una falla por ahuellamiento.
 Limitar los esfuerzos horizontales bajo la carpeta asfáltica significa prevenir fallas en el
pavimento producto del inicio de grietas en la capa superficial de asfalto (FAA, 2009).
Figura 2: Estructura típica de pavimento para aeronaves ligeras
Fuente: Elaboración propia, basado en (FAA, 2009)
2.3.1. Selección de CBR de Diseño
La elección del nivel de subrasante dependerá de factores económicos y constructivos. En algunos
casos, pudiera ser más conveniente hacer un mejoramiento a algún estrato, mientras que en otros casos es
más económico diseñar sobre un estrato débil (FAA, 2009).
El diseño para aeronaves con pesos inferiores a 13.600 kg está enfocado a operaciones de vuelo no
comerciales, como actividades agrícolas, de instrucción, o recreativas. El aeródromo de Panguipulli se
enmarca en esta categoría, ya que la mayoría de las operaciones son de aeronaves privadas y el volumen de
tráfico y la magnitud de las aeronaves es menor.

2.4 Mezcla Asfáltica en Caliente
La mezcla asfáltica en caliente es la combinación de un ligante asfáltico y áridos con granulometría
continua. La mezcla logra que todas las partículas de agregados queden cubiertas por una película homogénea
de ligante. Para la fabricación de la mezcla, se calientan a temperaturas controladas tanto los ligante como los
áridos. La temperatura del ligante al momento de la mezcla no debe exceder los 160 ºC, y los agregados no
deben exceder los 175 ºC, de acuerdo a las Especificaciones Técnicas Generales de Asfalto de la Dirección de
Aeropuertos. Esto debido a que sobre estas temperaturas el ligante reduce su viscosidad, modificando la
consistencia de la mezcla, y sus propiedades La mezcla al momento de su colocación presenta altas
temperaturas (PG- 3 Art. 542, 2008).
Para la utilización de mezclas asfálticas en caliente se debe seguir el siguiente proceso (PG- 3 Art. 542,
2008):
 Estudio de la mezcla y obtención de la fórmula de trabajo.
 Fabricación de la mezcla de acuerdo a la fórmula de trabajo.
 Transporte de la mezcla al lugar de empleo.
 Preparación de la superficie que va a recibir la mezcla.
 Extensión y compactación de la mezcla.
Las características más importantes de la mezcla asfáltica en caliente son: densidad, vacíos de aire,
vacíos en el agregado mineral y contenido de asfalto.
 Densidad de la mezcla: Es la relación entre el peso por unidad de volumen y se utiliza para llevar a
cabo las mediciones de compactación. La densidad, es tomada en laboratorio y sirve de referencia
para poder establecer el porcentaje de compactación de la mezcla asfáltica puesta en terreno (Minaya
y Ordóñez, 2006).
 Vacíos de aire: Es el aire que queda atrapado en la mezcla compactada. Si el porcentaje de aire es
menor, la mezcla será más densa y por lo tanto más impermeable. Si existe un alto porcentaje de
vacíos de aire, la mezcla será porosa, por lo tanto permeable. Tanto una mezcla porosa como una

densa pueden ser perjudiciales, ya que las mezclan porosas permiten el paso del agua y del oxígeno
pudiendo oxidar el asfalto, y deteriorarlo. Por otro lado, si el porcentaje de vacíos es demasiado bajo,
al recibir carga, no quedará espacio para que el asfalto compactado se acomode en dichos espacios,
produciéndose exudación en la superficie (Minaya y Ordóñez, 2006).
 Vacíos en el agregado mineral (VMA): Agrupa al volumen ocupado por los vacíos de aire atrapados y
la película de asfalto que rodea a los agregados (asfalto efectivo). Si el porcentaje de VMA es bajo
significa que la mezcla podría sufrir de oxidación ya que la película de asfalto será delgada (Minaya y
Ordóñez, 2006).
 Contenido de asfalto: El contenido de asfalto es el porcentaje en peso que corresponde al cemento
asfaltico que compone la mezcla. Es la suma entre el asfalto efectivo y el asfalto absorbido por los
agregados (asfalto absorbido). El porcentaje óptimo de contenido de asfalto está en función de la
granulometría y la capacidad de los agregados para absorber asfalto. Asfaltos más porosos, menos
densos, requieren menor porcentaje de asfalto que otras mezclas más densas con mayor contenido de
agregados minerales (Minaya y Ordóñez, 2006).
Las propiedades que forman parte del diseño de la mezcla asfáltica son, estabilidad, durabilidad,
impermeabilidad, trabajabilidad, flexibilidad, resistencia a la fatiga y resistencia al deslizamiento.
 Estabilidad: La estabilidad depende de la fricción entre las partículas, que varía de acuerdo a su
textura y geometría, y de la cohesión otorgada por el ligante. Estos dos factores, fricción y cohesión
dan lugar a la resistencia a deformaciones bajo cargas y a desplazamientos horizontales. Para asegurar
la fricción entre partículas de agregado, este debe ser chancado y de superficie rugosa, de esta forma
se logra una mayor resistencia al corte junto con que las partículas se traben unas con otras. Para
lograr diferentes grados de estabilidad en la mezcla se puede variar el contenido de asfalto. A mayor
porcentaje de asfalto se logra una mayor estabilidad hasta un punto que esta se ve afectada por un
contenido de asfalto muy alto, ya que esto impide que las partículas se traben de manera adecuada
(Minaya y Ordóñez, 2006).
 Durabilidad: La durabilidad de la mezcla es la capacidad del asfalto de evitar que el asfalto se separe
de los agregados y que estos a su vez se desintegren. Los agregados deben cumplir con

requerimientos de calidad altos ya que son sometidos a presiones muy altas. Si la película de asfalto
que rodea los agregados es gruesa, la mezcla será más densa por lo que tendrá menos vacíos de aire,
retardándose la oxidación (Minaya y Ordóñez, 2006).
 Impermeabilidad: Significa que no se permite el ingreso de agua o aire. Tiene directa relación con el
tipo de mezcla, densa o porosa, si la mezcla es densa, tendrá menos vacíos de aire, por lo tanto será
más impermeable, mientras que en caso contrario una mezcla porosa es más permeable ya que tiene
un mayor porcentaje de vacíos de aire. Estas mezclas porosas se diseñan para que agua de lluvia u
otros drene con rapidez. Estos conlleva una oxidación más rápida de la mezcla que puede evitarse
utilizando asfaltos modificados (Minaya y Ordóñez, 2006).
 Trabajabilidad: Esta propiedad tiene que ver con la puesta en obra de la mezcla, la trabajabilidad es la
facilidad de colocación y compactación de la mezcla. Es importante el control de temperatura de la
mezcla al momento de su colocación y compactación. Una mezcla con una temperatura baja, será
difícil de compactar y el resultado será una mezcla con alto porcentaje de vacíos de aire, semi rígida o
rígida. Las mezclas que poseen un porcentaje importante de relleno mineral, harán una mezcla muy
rígida difícil de compactar. Una mezcla porosa tiende a segregarse, dificultando el trabajo (Minaya y
Ordóñez, 2006).
 Flexibilidad: Es la capacidad de resistir deformaciones sin agrietarse. El terreno de fundación suele
sufrir asentamientos, que se evidencian en la superficie del pavimento, el que debe poder adaptarse
sin sufrir daños (Minaya y Ordóñez, 2006).
 Resistencia a la fatiga: La carpeta está sometida a cargas cíclicas que producen agrietamientos en la
fibra inferior de la carpeta asfáltica trabajando a tracción. Estos esfuerzos originan una falla que es
visible en la superficie, denominada “piel de cocodrilo” (Minaya y Ordóñez, 2006)+
 Resistencia al deslizamiento: La capa de rodadura de la carpeta asfáltica está en contacto con cargas
móviles, y debe impedir que estas cargas se deslicen sobre ella, para esto se utilizan mezclas porosas
evitando que el agua se acumule en la superficie. Las partículas de agregado son chancadas por la
misma razón, aumentar la resistencia al deslizamiento (Minaya y Ordóñez, 2006).

2.5 Riego de Liga
El riego de liga es una emulsión bituminosa que es aplicada sobre una capa tratada con ligante
asfáltico, previo a la colocación de cualquier capa bituminosa que no sea un tratamiento superficial o lechada
(PG- 3 Art. 531, 2004). La Figura 3 muestra el riego de liga aplicado en el proyecto in situ.
Figura 3: Riego de Liga aplicado en Aeródromo Pichoy
Fuente: Elaboración propia
2.6 Imprimante
El imprimante es la aplicación de un ligante sobre una capa de árido, antes de la colocación de una
capa bituminosa (PG- 3 Art. 530, 2004).
Figura 4: Aplicación Imprimante en Aeródromo Pichoy

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Metodología 29
3 Metodología
Para la realización del proyecto se requiere obtener datos de las características del suelo y donde se
ubica la pista del Aeródromo de Panguipulli. Para ello, se realiza el diseño de los siguientes ensayos:
 Granulometría
De acuerdo a la norma NCh 165.Of77 la granulometría es la distribución porcentual en masa de los
distintos tamaños de partículas que forman parte de un árido en particular. Esta distribución se hace mediante
el tamizado del material.
 Proctor
De acuerdo a la norma NCh 1534/2.Of79 el ensayo Proctor Modificado permite determinar la relación
entre la humedad y la densidad de un suelo compactado mediante un método estandarizado. Con esto
podemos obtener la humedad óptima para lograr la compactación máxima del material. Elegimos en ensayo
de Proctor Modificado ya que en este se aplica más energía de compactación que en el ensayo de Proctor
Estándar, simulando la carga aplicada de las compactadoras actuales.
 CBR
De acuerdo a la norma NCh 1852.Of81 el ensayo de CBR sirve para determinar la razón de soporte de
un suelo compactado. Este ensayo permite conocer la calidad del suelo de la subrasante u otros materiales
para ser usados como base y subbase.
 Límites de Plasticidad
De acuerdo a la norma NCh. 1517/1.Of79 y NCh 1517/2.79 el ensayo permite determinar el límite
líquido y el límite plástico de un material. Esto se utiliza para caracterizar el comportamiento de suelos finos.
La obtención de muestras debe hacerse de acuerdo a los requerimientos de la DAP, MOP. Esto significa
que deben realizarse exploraciones de 3 metros de profundidad y en número tal, que permita obtener un
perfil estratigráfico a lo largo de la pista. La DAP tiene datos de dos calicatas de 1,5 metros de profundidad
hechas en los extremos de la pista. Los resultados obtenidos de estos ensayos son diferentes en cuanto a su

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Metodología 30
composición y valor de CBR, por lo que se necesita extraer nuevas muestras para ensayar. Se pretende realizar
tres calicatas de 3 metros de profundidad en el borde de la pista, espaciadas aproximadamente 250 metros.
Luego de obtener las muestras, se ensayarán de acuerdo a las normas chilenas vigentes.
Con los resultados de los ensayos se determinará el valor de CBR de diseño, se definirá la
combinación de tráfico de diseño, la que estará determinada por la información de vuelos anuales otorgada
por la Dirección General de Aeronáutica Civil y las expectativas y proyecciones a futuro.
Con esta información se trabajará con el software FAARFIELD para determinar el espesor de la
estructura de pavimento y los espesores individuales de cada capa.

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Diseño de la Estructura de Pavimento 31
4 Diseño de la Estructura de Pavimento
4.1 Situación actual del Aeródromo
En la actualidad, el Aeródromo de Panguipulli, perteneciente a la municipalidad, es administrado por
un Club Aéreo (Figura 5).
Figura 5: Ubicación del aeródromo de Panguipulli
Fuente: Google Earth
El aeródromo cuenta con dos hangares y una pista no pavimentada (Figura 6) de 670 metros de largo
por 30 metros de ancho. La actividad que presenta el Aeródromo es en su mayoría de privados y de carácter
recreativo.

Figura 6: Pista no pavimentada del aeródromo de Panguipulli
4.2 Determinación de materiales
La estructura del pavimento estará formada por una subbase, base y pavimento flexible se acuerdo a la
Figura 7. Los materiales para el diseño, están determinados por la Dirección de Aeropuertos del Ministerio de
Obras Públicas. Los materiales deben cumplir una serie de requisitos para poder ser utilizados en la
construcción del pavimento aeroportuario.
Figura 7: Sección de la estructura de pavimento

4.2.1 Base Chancada
De acuerdo a las “Especificaciones Generales para capa de base de material chancado” elaboradas por
la Dirección de Aeropuertos del Ministerio de Obras Públicas, se especifican las características y calidad de la
base. Dichos requerimientos de calidad se agrupan y resumen en la Tabla 3.
Tabla 3: Requisitos de calidad par base chancada
REQUISITOS DE CALIDAD PARA BASE CHANCADA
ENSAYO NORMA REQUISITO
PARTICULAS LAJEADAS O ALARGADAS ASTM D-693 MÁX 15%
DOS CARAS FRACTURADAS ASTM D-693 MIN 90%
UNA CARA FRACTURADA ASTM D-693 MIN 100%
DESGASTE LOS ANGELES ASTM C-131 MÁX 35%
DESINTEGRACIÓN O DURABILIDAD ASTM C-88 MÁX 12%
LÍMITE LÍQUIDO ASTM D-4318 MÁX 25%
ÍNDICE DE PLASTICIDAD ASTM D-4318 MÁX 4%
EQUIVALENTE DE ARENA ASTM D-2419 MIN 35%
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para capa de base de material chancado”, DAP, MOP)
En la Tabla 4 se muestran los requisitos granulométricos que deben tener el material para poder ser
usado como base.
Tabla 4: Granulometría requerida para base chancada
GRANULOMETRÍA REQUERIDA PARA BASE CHANCADA
TAMIZ % QUE PASA TOLERANCIAS (%)
2’’ (50+00 mm) 100 -
1-1/2’’ (37+50 mm) 95-100 +/- 5
1’’ (25+00 mm) 70-95 +/- 8
3/4’’ (19+00 mm) 55-85 +/- 8
#4 (4.76 mm) 30-60 +/- 8
#30 (0.60 mm) 12-30 +/- 5
#200 (0.08 mm) 0-8 +/- 3
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para capa de base de material chancado”, DAP, MOP)

4.2.2 Subbase granular
De acuerdo a las “Especificaciones Generales para capa subbase granular” elaboradas por la Dirección
de Aeropuertos del Ministerio de Obras Públicas se especifican las características y calidad de la subbase.
En la Tabla 5 se muestran los requisitos granulométricos que deben tener el material para poder ser
usado como subbase.
Tabla 5: Granulometría requerida para subbase granular
GRANULOMETRÍA REQUERIDA PARA SUBBASE GRANULAR
TAMIZ % QUE PASA
3’’ (75+00 mm) 100
#10 (2.00 mm) 20-100
#40 (0.42 mm) 5-60
#200 (0.08 mm) 0-15
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para capa de subbase granular”, DAP, MOP)
La tabla 6 muestra que el porcentaje de desgaste no debe exceder el 40%. La fracción de material que
pasa la malla #40 deberá tener un límite líquido menor al 25% y un índice de plasticidad menor o igual al 6%.
El valor de CBR debe ser determinado al 95* de la DMCS a 0,2’’ de penetración y en estado de saturación.
Tabla 6: Requisitos de calidad para subbase granular
REQUISITOS DE CALIDAD PARA SUBBASE GRANULAR
ENSAYO NORMA REQUISITO
DESGASTE LOS ANGELES ASTM C-131 MÁX 40%
LÍMITE LÍQUIDO ASTM D-4318 MÁX 25%
ÍNDICE DE PLASTICIDAD ASTM D-4318 MÁX 6%
CBR ASTM D-2419 MIN 20%
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para capa de subbase granular”, DAP, MOP)

4.2.3 Imprimación Bituminosa
De acuerdo a las “Especificaciones Técnicas Generales para Imprimación Bituminosa” elaboradas por
la Dirección de Aeropuertos del Ministerio de Obras Públicas se especifican las características y calidad de la
imprimación bituminosa.
El material para ser utilizado como imprimante debe ser uno de los especificados en la Tabla 7.
Tabla 7: Especificaciones Imprimación Bituminosa
TIPO Y GRADO ESPECIFICACIONES
TEMPERATURA DE
APLICACIÓN (ºC)
RESIDUO AFÁLTICO
MÍNIMO (%)
SS-1; SS-1h ASTM D 977 20-70 57
MS-2; HFMS-1 ASTM D 977 20-70 65; 55
CSS-1; CSS-1h ASTM D 2397 20-70 57
CMS-2 ASTM D 2397 20-70 65
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Técnicas Generales para Imprimación Bituminosa”, DAP, MOP)
Se especifica que el ligante debe ser aplicado sobre una superficie limpia, seca y a una temperatura
ambiente en ascenso de al menos 15 ºC.
La tasa de aplicación del imprimante incluido el solvente debe ser de 1,2 a 2,4 lt/m2
tomando en cuenta
la textura de la capa granular a imprimar. El tiempo mínimo de secado es de 48 horas.
4.2.4 Riego de Liga
De acuerdo a las “Especificaciones Técnicas Generales para Riego de Liga” elaboradas por la Dirección
de Aeropuertos del Ministerio de Obras Públicas, se especifican las características y calidad del Riego de Liga.
Según dichas especificaciones, el material bituminoso a usarse como riego de liga, debe ser uno de los
especificados en Tabla 8.

Tabla 8: Especificaciones Riegos de Liga
EMULSIÓN
ESPECIFICACIÓN A
CUMPLIR
TEMPERATURA DE
APLICACIÓN (ºC)
RESIDUO AFÁLTICO
MÍNIMO (%)
SS-1 ASTM D 977 25-55 57
SS-1h ASTM D 977 25-55 57
CSS-1 ASTM D 2397 25-55 57
CSS-1h ASTM D 2397 25-55 57
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Técnicas Generales para Riego de Liga”, DAP, MOP)
Al igual que con el material anterior, se especifica que el ligante debe ser aplicado sobre una superficie
limpia, seca y a una temperatura ambiente en ascenso de al menos 15 ºC. La tasa de aplicación del material
bituminoso, incluido el solvente debe asegurar que el residuo asfáltico esté uniformemente distribuido a una
tasa de 0,15 a 0,40 lt/ (0,24 a 0,72 lt/ de emulsión sin diluir). Esta tasa dependerá de las condiciones de
rugosidad, porosidad y absorción de la superficie.
El riego de liga debe dejar secarse sin interrupción hasta que se logre la vaporación total del agua o el
quiebre de la emulsión.
4.2.5 Pavimento Bituminoso
De acuerdo a las “Especificaciones Generales para Pavimentos Bituminosos tipo Mezcla en Planta”
elaboradas por la Dirección de Aeropuertos del Ministerio de Obras Públicas se especifican las características y
calidad del Pavimento Bituminoso.
El pavimento bituminoso es una mezcla de agregados pétreos y cemento asfáltico.

Agregados
El material que compone los agregados debe provenir de piedra chancada, grava chancada o escoria
chancada, con o sin arena u otro agregado mineral inerte finamente dividido. Se separarán los agregados de
acuerdo a su granulometría:
 Agregado que no pase el tamiz #8 (2,36 mm): Agregado Grueso
 Agregado entre el tamiz #8 (2,36 mm) y #200 (0,075 mm): Agregado Fino
 Agregado que pasa tamiz #200 (0,075 mm): Filler Mineral o Mineral de Relleno
El porcentaje de desgaste del material debe ser inferior al 40 % para las capas superficiales e
intermedias, y 50 % para capas inferiores. La desintegración por sulfato de sodio no excederá el 13 % después
de cinco ciclos.
El agregado debe tener más del 85 % en peso con una cara fracturada y un 70% en peso con dos caras
fracturadas. Las caras fracturadas serán obtenidas por chancado mecánico.
Por otro lado, el agregado no debe contener más de un 8 % en peso de fragmentos lajeados (razón
ancho a grosor mayor a cinco) o alargados (razón de longitud a ancho mayor a 5).
El agregado fino, incluyendo cualquier material mezclado con este, deberá tener un índice de
plasticidad inferior a 6 y un límite líquido de no más de 25.
El agregado debe tener al menos un valor de equivalente de arena de 35.

 Ligante Bituminoso:
El material bituminoso debe cumplir los siguientes requerimientos.
Tabla 9: Especificaciones de Cemento Asfáltico
TIPO Y GRADO ESPECIFICACIÓN
CEMENTO ASFÁLTICO
GRADO DE PENETRACIÓN 60-70 ASTM D946
85-100
100-120
GRADO DE VISCOCIDAD AC- 5 ASTM D3381
AC -10
AC - 20
AC - 30
AC - 40
GRADO DE VISCOCIDAD AR - 1000 ASTM D3381
AR - 2000
AR - 4000
AR - 80000
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para Pavimentos Bituminosos tipo Mezcla en Planta”, DAP,
MOP)
La elección del cemento asfáltico a utilizar dependerá de las condiciones climáticas, el lugar donde se
ubique el proyecto, y del tipo de capa (rodadura, intermedia o base).
El “Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes” de origen Español
(PG- 3 Art. 542, 2008), entrega tablas que definen el tipo de cemento asfáltico a utilizar para mezclas asfálticas
en caliente de acuerdo al tipo de clima y condiciones de tráfico (Tabla 10).

Tabla 10: Tipo de cemento asfáltico en base a zona térmica
ZONA
TÉRMICA
CATEGORÍA DE TRÁFICO PESADO
T00 T0 T1 T2 Y T31
T32 Y
ARCENES
T4
CÁLIDA
B40/50
BC35/50
BM-2
BM3C
B40/50
B60/70
BC35/50
BC50/70
BM-2
BM-3b
BM-3c
B40/50
B60/70
BC35/50
BC50/70
BM-3b
B60/70
BC50/70
B60/70
B80/100
BC50/70
MEDIA
B40/50
B60/70
BC35/50
BC50/70
BM-3b
BM-3c
B40/50
B60/70
BC35/50
BC50/70
BM-3b
B60/70
BC50/70
BM-3b
B60/70
B80/100
BC50/70
TEMPLADA
B60/70
BC50/70
BM-3b
BM-3c
B60/70
B80/100
BC50/70
BM-3b
Fuente: Elaboración propia, basado en (PG- 3 Art. 542, 2008)

Como se muestra en la Tabla 11, la temperatura y precipitaciones de Panguipulli, corresponden al
clima templado lluvioso de la zona.
Tabla 11: Datos climatológicos de Panguipulli
DATOS CLIMATOLÓGICOS PANGUIPULLI
MES
TEMPERATURA
MEDIA MENSUAL
(ºC)
PRECIPITACIÓN
(MM)
ENERO 15 20
FEBRERO 13 70
MARZO 11 40
ABRIL 9 120
MAYO 7 190
JUNIO 5 120
JULIO 5 120
AGOSTO 5 180
SEPTIEMBRE 6 170
OCTUBRE 8 40
NOVIEMBRE 9 25
DICIEMBRE 9 20
Fuente: Elaboración propia, basado en (datos Dirección Meteorológica de Chile)
En la Tabla 12 se muetsran datos climatológicos de la provincia de Asturias, una zona templada.
Comparativamente hablando las zonas clímaticas son similares. Panguipulli presenta una temperatura
promedio anual de 9 ºC mientras que Asturias de 12 ºC. En cuanto a las precipitaciones, Panguipulli tiene un
promedio anual de 93 mm, y Asturias 87 mm. Comparamos la zona climática de Panguipulli con las de la
provincia de Asturias (zonas templadas), pues las recomendaciones de uso de cemento asfáltico que estamos
utilizando, son de origen Español.

Tabla 12 Datos climatológicos Asturias
DATOS CLIMATOLÓGICOS ASTURIAS (2012)
MES
TEMPERATURA
MEDIA MENSUAL
(ºC)
PRECIPITACIÓN
(MM)
ENERO 8 30
FEBRERO 6 130
MARZO 11 30
ABRIL 9 230
MAYO 14 40
JUNIO 16 80
JULIO 15 40
AGOSTO 18 40
SEPTIEMBRE 16 40
OCTUBRE 13 140
NOVIEMBRE 10 170
DICIEMBRE 9 70
Fuente: Elaboración propia, basado en (datos Ministerio de Agricultura Alimentación y Medio Ambiente)
Como se muestra para una zona templada (característico de la Región de los Ríos) el tipo de ligante
bituminoso a utilizar es similar en todos los tramos de carga de tráfico, desde el más pesado al más liviano. Se
elige el cemento asfáltico con un grado de penetración de 60/70, llamado CA 60/70, las especificaciones de la
DAP no definen diferencias entre ligantes bituminosos y permite elegir varios tipos.
La granulometría para el agregado de la mezcla se debe ajustar a la mostrada en la Tabla 11, la cual
entrega valores para tres bandas de trabajo distintas.

Tabla 13: Granulometría agregados para pavimento bituminoso
TAMIZ PORCENTAJE EN PESO QUE PASA POR TAMIZ
TAMAÑO 1 ¼’’ MAX 1’’ MAX ¾’’ MAX ½’’ MAX
TIPO I II III IV
1 ¼’’ 100 - - -
1’’ 86-98 100 - -
¾’’ 68-93 76-100 100 -
½’’ 57-81 66-86 79-99 100
3/8’’ 49-69 57-77 68-88 79-99
#4 34-54 40-60 48-68 58-78
#8 22-42 26-46 33-53 39-59
#16 13-33 17-37 20-40 26-46
#30 8-24 11-27 14-30 19-35
#50 6-18 7-19 9-21 12-24
#100 4-12 6-16 6-16 7-17
#200 3-6 3-6 3-6 3-6
PORCENTAJE EN
PESO DE
BITUMEN
4.5 – 7.0 4.5 – 7.0 5.0 – 7.5 5.5 – 8.0
Fuente: Elaboración propia, basado en (“Especificaciones Generales para Pavimentos Bituminosos tipo Mezcla en Planta”, DAP,
MOP)
Para diferenciar cada banda de agregados se le asignaron tipos I, II, III y IV. Estos tipos de bandas
difieren en la distribución de su granulometría, por lo que se pueden diferenciar acorde a lo siguiente:
 Tipo I: Mezcla Gruesa.
 Tipo II: Mezcla Gruesa - Semidensa.
 Tipo III: Mezcla Semidensa - Densa.
 Tipo IV: Mezcla Densa.
El uso de una mezcla densa, significa que tiene un mayor porcentaje de filler mineral y en
consecuencia una mayor proporción en peso de bitumen. Esta mezcla será más impermeable ya que poseerá
un menor porcentaje de vacíos. Este tipo de mezcla está enfocada para capa de rodadura.
Por otro lado, una mezcla gruesa presentará mayor porcentaje de vacíos lo que la hará más porosa
y permeable. Esta mezcla es utilizada para capas de base.

La especificación técnica entrega esta tabla para que el proyectista, de acuerdo a las condiciones del
proyecto valore y determine las bandas de trabajo a utilizar.
Por lo tanto para el caso del presente diseño de la pista del aeródromo de Panguipulli se define
que la mezcla asfáltica en caliente será colocada en dos capas de espesores aún no definidos de
acuerdo a lo siguiente:
 Capa de rodadura: Se utilizará Agregados Tipo IV (Densa).
 Capa Intermedia: Se utilizará Agregados Tipo II (Gruesa - Semidensa).
4.3 Análisis de suelo
Se realizaron tres calicatas en el Aeródromo de Panguipulli como se muestra en la Figura 8+ “Esquema
de ubicación de calicatas en aeródromo de Panguipulli”, las cuales se perforaron con una profundidad de tres
metros, espaciadas aproximadamente una de la otra en doscientos metros. Las muestras se extrajeron con el
apoyo de un laboratorista vial clase C, a través de la Dirección de Aeropuertos de la Región de los Ríos.
Figura 8: Esquema de ubicación de calicatas
En las tres calicatas se pudieron identificar dos estratos diferentes, de los cuales se tomaron muestras
para ensayarlos en el laboratorio que disponía la Dirección de Aeropuertos en el Aeródromo de Pichoy, en el
marco de un contrato de conservación en dicho Aeródromo. Las muestras fueran sometidas a los siguientes
ensayos:

 Granulometría.
 Límites de Atterberg.
 Clasificación.
 Proctor Modificado.
 CBR.
Los ensayos fueron ejecutados en un laboratorio en obra ubicado en el aeródromo de Pichoy que
estaba acondicionado con todo lo necesario para la correcta ejecución de estos (Figura 9).
Figura 9: Laboratorio en obra Aeródromo Pichoy
La Figura 10 muestra la disposición de las calicatas y es posible identificar los diferentes estratos.
Figura 10: Estratigrafía del terreno

Los resultados generales de los análisis se encuentran en el “Anexo 2: Análisis de Suelos”+ No
obstante, a continuación se presenta un resumen de los ensayos por estrato.
4.3.1 Estrato Nº1
Tabla 14: Granulometría de Estrato Nº1
GRANULOMETRÍA
TAMIZ
RETENIDO
% QUE PASA
PESO [GRS] %
6 0.0 0.0 100.0
3 1294.0 2.8 97.2
2.5 832.0 1.8 95.4
2 601.0 1.3 94.1
1.5 3189.0 6.9 87.2
1 5130.0 11.1 76.1
3/4 4113.0 8.9 67.2
3/8 6008.0 13.0 54.2
Nº4 6517.0 14.1 40.1
Nº10 225.8 11.9 28.2
Nº40 322.5 17.0 11.2
Nº200 115.7 6.1 5.1
Tabla 15: Clasificación del suelo, USCS y AASHTO Estrato Nº1
CLASIFICACIÓN
USCS GW-GC
AASHTO A-2-6

Tabla 16: Límites de Atterberg Estrato Nº1
LIMITES DE ATTERBERG
LÍMITE LÍQUIDO 32.3
LÍMITE PLÁSTICO NP
IP 15
Tabla 17: Resultados de Proctor y CBR Estrato Nº1
D.M.C.S. (Kg/ ) HUMEDAD ÓPTIMA (%)
2176 7.8
CBR 95% D.M.C.S.
131 2067
4.3.2 Estrato Nº2
Tabla 18: Granulometría de Estrato Nº2
GRANULOMETRÍA
TAMIZ
RETENIDO
% QUE PASA
PESO [GRS] %
6 0.0 0.0 100.0
3 793.7 2.8 96.0
2.5 510.3 1.8 92.0
2 368.5 1.3 90.0
1.5 1956.0 6.9 84.0
1 3146.6 11.1 72.0
3/4 2523.0 8.9 65.0
3/8 3685.2 13.0 56.0
Nº4 3997.1 14.1 37.0
Nº10 3373.4 11.9 25.0
Nº40 4819.2 17.0 13.0
Nº200 1729.2 6.1 2.0

Tabla 19: Clasificación de suelo, USCS y AASHTO Estrato Nº2
CLASIFICACIÓN
USCS GW
AASHTO A-1
Tabla 20: Resultados de Proctor y CBR Estrato Nº2
D.M.C.S. (Kg/ ) HUMEDAD ÓPTIMA (%)
2187 7.9
CBR 95% D.M.C.S.
121 2078
4.3.3 Selección CBR de diseño
A partir de los resultados obtenidos, el valor de CBR del primer estrato lo clasifica como material apto
para ser usado como base. Sin embargo, las especificaciones de materiales para base de pavimentos
aeroportuarios son particulares y exigen el cumplimiento de diversos factores y características. La normativa
de la FAA, permite que se omita la subbase si el valor de CBR de la subrasante es mayor a 20, como ocurre en
este caso. Por lo tanto, siguiendo dicha normativa el nuevo tipo de estructura del pavimento a desarrollar es la
siguiente (Figura 11):

Figura 11: Sección de la estructura de pavimento
De esta forma se elige el Estrato Nº1 como subrasante, debido a su alto valor de CBR (131). Además,
requiere un menor costo operacional la construcción de la pista del Aeródromo a causa del menor
movimiento de tierra requerido.
4.4 Combinación de Tráfico de Diseño
Para poder definir la combinación de tráfico de diseño se realizó un estudio de las operaciones de
vuelo que ha tenido el Aeródromo de Panguipulli durante los años 2010, 2011 y 2012.
Estos datos servirán de base para el diseño, y a partir de estos, se podrán establecer un mínimo de
operaciones anuales, el tipo de aeronave que hace uso del aeródromo y la actividad que realizó la aeronave o
el propósito de ésta.
Es importante saber, que estos datos corresponden a los vuelos notificados en las bitácoras de control
de aeródromos. Existen operaciones realizadas dentro del área del aeródromo de Panguipulli que no son
notificadas. Esta diferencia será estimada por el Club Aéreo y será incluida en el diseño.
La información será separada en tipo de aeronave y propósito de la operación, de forma anual como se
muestra en la Tabla 19.

Tabla 21: Número de Actividades de Vuelo
ACTIVIDADES DE VUELO
TIPO/AÑO DESCRIPCIÓN 2010 2011 2012 PROMEDIO
G Patrullajes no militares (vigilancias y búsqueda) 0 3 3 2
L Inspecciones de obras (aeropuertos, caminos) 0 0 2 1
N Ambulancia aérea (traslado de enfermos o heridos) 0 0 1 0
O Instrucción (entrenamientos, prácticas) 1 1 0 1
P Deportivas (clubes aéreos, paracaidismo) 50 40 13 34
R Particulares 57 76 69 67
U Traslado de pasajeros 4 3 9 5
TOTAL 112 123 97 110
Fuente: Elaboración propia, basado en datos DGAC
Figura 12: Actividades de vuelo en el aeródromo
De acuerdo a la Figura 12, un 61% de las actividades anuales de vuelo del Aeródromo de Panguipulli
son de carácter particular, recreacionales u otros. Un 31% de las actividades tienen fines deportivos. Por otro
lado, un 4% de los vuelos tienen por finalidad el traslado de pasajeros, mientras que los patrullajes no
militares, las inspecciones de obras, vuelos de instrucción tienen un 2 y un 1% respectivamente.
Como se puede observar en la Tabla 20, la actividad aérea anual del Aeródromo ha permanecido
relativamente constante.
2% 1% 0%1%
31%
61%
4%
ACTIVIDADES DE VUELO
G
L
N
O
P
R
U

Tabla 22: Número de operaciones anuales
NÚMERO DE OPERACIONES ANUALES
TIPO/AÑO 2010 2011 2012 PROMEDIO
AC11 8 7 8 8
A109 0 0 5 2
AC14 1 2 0 1
AS35 0 0 2 1
AS50 0 0 3 1
B212 0 0 2 1
B36T 2 1 0 1
B407 0 0 14 5
B58 2 2 1 2
BE20 0 0 5 2
BE33 5 8 5 6
BE35 6 8 1 5
BE36 8 1 3 4
C140 0 0 1 0
C150 3 2 2 2
C170 0 0 2 1
C172 41 33 17 30
C182 7 19 2 9
C210 0 2 4 2
C340 0 1 2 1
C72R 3 4 1 3
CH7A 0 0 1 0
GS2 0 0 1 0
P28R 2 0 2 1
PA18 0 1 5 2
PA28 0 1 2 1
PA31 1 2 1 1
ST10 0 0 1 0
TRIN 0 6 5 4
TOTAL 89 100 98 96
Esto puede ser debido a que las condiciones para operar en el recinto no han cambiado, y existe
limitación en cuanto al tipo de aeronave y a condiciones climáticas adversas.
Cada tipo de aeronave se debe clasificar de acuerdo a la configuración del tren de aterrizaje que posea
como se muestra en la Tabla 21.

Tabla 23: Configuraciones de tren de aterrizaje
Fuente: AC 150/5320-6E, FAA
En conjunto con la Dirección de Aeropuertos de la Región de los Ríos, se estableció el tipo de
aeronave que haría uso del aeródromo y la frecuencia esperada en un rango de vida útil de 20 años. En la
Figura 13 se muestra el tipo de aeronave de acuerdo a su tipo de tren de aterrizaje y el peso.

Figura 13: Combinación de Tráfico de Diseño
Fuente: Elaboración propia, extraída de FAARFIELD
La configuración de cada tipo de aeronave esta detallada en el Anexo 1 “Configuración de tren de
aterrizaje de aeronaves consideradas en la combinación de tráfico”.
4.5 Diseño con FAARFIELD
FAARFIELD es un programa computacional de diseño de pavimento aeroportuario, elaborado por la
Administración de Aviación Federal (FAA) para pavimento nuevo, o recarpeteo rígido y flexible. Los
procedimientos del diseño de espesores que están implementados en el programa hacen referencia a la
circular (AC) 150/5320-6E (Manual FAARFIELD).
El núcleo del programa está compuesto de dos sub programas, LEAF y NIKE3D. LEAF es un programa
de capas elásticas, y NIKE3D es un programa de análisis de elementos finitos de tres dimensiones. La
información es ingresada por medio de ventanas gráficas, una para la estructura y otra para el tráfico.
FAARFIELD entrega siete estructuras distintas de pavimento, en la pantalla de inicio como se muestra
en la Figura 14.

Figura 14: Interface FAARFIELD
El procedimiento de diseño utilizado en el programa puede ser resumido en cuatro etapas:
1. Definir el tipo de estructura de pavimento de acuerdo al diseño requerido.
2. Ingresar datos relativos a los materiales, combinación de tráfico, CBR de subrasante, y vida útil de
diseño.
3. “Diseñar Estructura” para que el programa itere hasta que el factor de daño acumulativo (CDF)
llegue a un valor de uno, o se encuentre un espesor mínimo en alguna capa.
4. Revisar o ajustar el diseño entregado por el programa, ya que este asume, para el caso de pavimento
flexible que la falla ocurrirá a nivel de subbase, por lo que se debe verificar la base de forma manual
para que ésta pueda proteger la capa inferior de manera adecuada.

4.5.1 Pavimento Flexible
Se debe seleccionar el tipo de estructura de pavimento, en este caso “New Flexible” para poder
diseñar una estructura de pavimento flexible nueva. Para este tipo de estructura, el espesor de la capa sobre la
subrasante (la subbase) es modificada para que el valor del factor de daño acumulativo (CDF) sea
aproximadamente uno. Si la subbase queda bajo el mínimo, se fija en el mínimo y continúa con la capa
superior (en este caso la base). Si el valor de CDF es menor a uno para estas dos capas fijadas al espesor
mínimo, el valor de CDF es mostrado y se detiene el diseño.
Para el programa FAARFIELD, en una estructura de pavimento flexible compuesta de base chancada y
subbase granular, el espesor de la capa de base está definido para proteger a una subbase de un CBR igual a
20, en este caso particular, el CBR de la subrasante es de 131 por lo que se permite que la estructura de
pavimento no tenga subbase.
Como se indica en la Figura 15, se selecciona en FAARFIELD pavimento flexible, que entrega una
estructura típica del pavimento seleccionado.
Figura 15: Selección de pavimento flexible

La estructura típica de pavimento fue modificada quitando la subbase, el valor de CBR de la
subrasante (Subgrade) fue colocado en 20 (valor límite para ésta), ya que la base debe ser capaz de proteger
un estrato inferior de dicho CBR.
La vida útil de diseño es 20 de acuerdo a las normativas vigentes. Como se puede ver la primera capa
llamada “P-401/P-403 HMA Surface” corresponde a la carpeta asfáltica+ La segunda capa, la base, llamada “P-
209 Cr Ag” es Base Chancada (Figura 14). Los materiales tienen características ya definidas en el capítulo 4.2.
Figura 16: Estructura de Pavimento FAARFIELD
La Figura 17 muestra cómo se ingresa la combinación de tráfico de diseño a través de una librería
disponible, se ingresa la cantidad de vuelos anuales, para que el software calcule el total de operaciones de 20
años de uso. Esto se realiza, para poder determinar el factor de daño acumulativo de cada tipo de aeronave y
el total ejercido sobre la estructura de pavimento.

Figura 17: Ingreso de combinación de tráfico de diseño
Posteriormente al diseño de la estructura de pavimento, se observa que la base es la que modifica su
espesor para ser capaz de proteger a la subrasante, mientras que la carpeta asfáltica, no presenta
modificaciones y se queda en su valor mínimo. Esto se debe, a que la demanda es baja y las aeronaves son
ligeras.
Al terminar el diseño, se puede observar la contribución de cada aeronave al factor de daño
acumulativo, el programa itera hasta encontrar una base que sea capaz de hacer que el factor llegue al valor de
1, solo una vez alcanzado los 20 años de la vida útil del pavimento.
En la Tabla 22 se muestra la contribución al factor de daño acumulativo de cada aeronave.

Tabla 24: Factor de daño acumulativo de cada aeronave (Additional Airplane Information)
No. Name CDF Contribution CDF Max for Airplane P/C Ratio
1 Dual Whl-20 0.00 0.00 3.26
2 Sngl Whl-20 0.03 0.03 4.50
3 Citation-V 0.11 0.11 5.47
4 Citation-525 0.00 0.00 5.70
5 Citation-550B 0.04 0.04 5.60
6 Dual Whl-20 0.00 0.00 3.26
7 Sngl Whl-5 0.00 0.00 6.32
8 Sngl Whl-30 0.82 0.82 3.99
Como se muestra en la Tabla anterior, el avión denominado Sngl Whl-30 es determinante en el diseño
ya que contribuye en un factor de 0.82 de un total de 1, esto es debido, a que es la aeronave con mayor peso y
una de las que posee mayores vuelos anuales.
La Figura 18 muestra a través de un gráfico FAARFIELD, el factor de daño acumulativo. En el eje
horizontal se muestra la distancia, donde el valor cero es el eje de la pista. En este caso se puede observar que
el mayor daño se concentra en el centro.
Figura 18: Factor de daño acumulativo (CDF)

Esto se debe a que las aeronaves son pequeñas y la distancia entre las ruedas del tren de aterrizaje es
corta, lo cual hace que los esfuerzos se traslapen y exista solo un ancho efectivo de acción de la carga sobre la
subrasante (Figura 19).
Figura 19: Ancho efectivo de neumáticos
Fuente: AC 150/5320-6E, FAA

4.5.2 Estructura de pavimento
Como resultado de la utilización de FAARFIELD para diseñar la estructura de pavimento del
Aeródromo de Panguipulli se obtuvieron los siguientes datos:
- Capa de rodadura: 51 mm.
- Base chancada: 130.1 mm.
En la figura 20 se muestra de forma esquemática como queda conformado el diseño de la estructura
de pavimento, de un espesor total de 181, mm.
Figura 20: Estructura de pavimento final

Según la Tabla 23, la estructura conformada por una capa de base chancada de 130.1 mm, se
aproximará a 140 mm y una capa de asfalto de 51 mm se aproximará a 60 mm. El espesor total de la estructura
de pavimento será de 200 mm. Aproximadamente Los requerimientos y especificaciones para los materiales ya
fueron establecidos en el capítulo 4.2.
La capa de asfalto proyectada tiene un espesor de 60 mm, por lo que su construcción debe hacerse en
una sola capa, siendo esta capa, de rodadura. Por lo tanto al no haber más capas de asfalto, no se considera la
utilización de riego de liga en el diseño.
Tabla 25: Resumen de resultados entregados por FAARFIELD

La figura 21 muestra la disposición final de las capas de la estructura de pavimento recién diseñada.
Figura 21: Diseño de la estructura de pavimento

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Conclusiones 62
5 Conclusiones
Los pavimentos aeroportuarios soportan grandes cargas y no pueden permitir fallas, por lo tanto es
importante considerar en todas las etapas del diseño la seguridad, y elegir el tipo de estructura para cada
proyecto en particular. Las condiciones del terreno en Panguipulli son bastante favorables por lo que los
costos del proyecto no se verían aumentados de forma considerable al no tener que considerar un
mejoramiento del terreno.
Para diseñar la estructura de pavimento utilizando FAARFIELD, las variables de entrada son las
condiciones del terreno, particularmente del valor de CBR de la subrasante, y la combinación de tráfico de
diseño. La combinación de tráfico de diseño, puede ser estimado en base a datos estadísticos del uso de los
aeródromos y aeropuertos y su porcentaje de crecimiento anual. Sin embargo, en el caso de aeródromos
pequeños donde no todas las operaciones son registradas y donde se quiere modificar por completo el uso de
éste, las estimaciones pueden no ser precisas, lo cual es importante definir el objetivo que tendría el
aeródromo y las proyecciones basadas en las expectativas que se tengan de su uso. En cuanto a los datos del
suelo, estos cobran vital importancia, siendo la base del diseño, que permite definir el tipo de pavimento a
utilizar (rígido o flexible).
La configuración del tren de aterrizaje de las aeronaves, afectan directamente al comportamiento de la
estructura de pavimento, ya que el tren distribuye toda la carga de las aeronaves, esto permite de acuerdo al
tipo de configuración obtener de forma más exacta las zonas de mayor o menor solicitación.
Si bien es cierto que las Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección de Aeropuertos del
Ministerio de Obras Públicas entregan requerimientos de los materiales, estos son amplios, y no específica en
ninguna medida cuando corresponde o recomienda utilizarlos. En el caso de las bandas granulométricas de
los áridos para la elaboración de la mezcla asfáltica, no se define distinción entre capa de rodadura,
intermedia o capa base, ni referencia sobre el tipo de mezcla a utilizar en condiciones particulares. Para poder
definir el tipo de materiales a utilizar, fue necesario consultar otros códigos que separaban los tipos de
mezclas y la utilización de estos bajo condiciones particulares.
FAARFIELD diseña para una vida útil de 20 años, considerando la condición del terreno, el tipo de
pavimento y la combinación de tráfico de diseño. Este programa permite obtener el diseño de la estructura de

Ingeniería Civil en Obras Civiles | Conclusiones 63
pavimento, a partir del concepto del factor de daño acumulativo que produce cada aeronave que utiliza la
pista. Permite también observar que sección estará más solicitada, para así poder predecir las zonas donde
será más urgente la mantención.
En este sentido es importante considerar que los 20 años de vida útil de la pista, contemplan
mantenciones periódicas y es muy importante contar con un plan de mantenciones periódicas para evitar
daños mayores que puedan provocar cierres de los aeródromos e inversiones mayores para su reparación.

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