DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

El método tradicional de la FAA para el cálculo de espesores del pavimento rígido, está basado en las Cartas de Influencia propuestos por Pickett y Ray, en combinación con el criterio de la Portland Cement Association, las cuales están basadas en el análisis de Westergaard, quien supone a las losas del pavimento como placas delgadas apoyadas sobre una subrasante, elástica sólo en la dirección vertical, por lo cual la reacción es proporcional a la deformación, siendo el factor de proporcionalidad el “Módulo de reacción de la subrasante”.

Además, se supone al concreto como un sólido homogéneo, isotrópico y elástico y a la carga por rueda aplicada sobre una superficie elíptica. Aun cuando estas suposiciones no se satisfacen rigurosamente, en la práctica han producido resultados satisfactorios y sirven de base al desarrollo de fórmulas que permiten calcular los esfuerzos y deformaciones en el pavimento. Las consideraciones relativas a la caracterización de suelos y de materiales, a la geometría del aeródromo, distribución del peso, características del tren de aterrizaje, al tratamiento de las aeronaves de fuselaje ancho, a la determinación de la aeronave crítica y de las salidas anuales equivalentes, desarrolladas para los pavimentos flexibles, también tienen validez para los pavimentos de concreto de cemento Pórtland.

9.7.1. NOMOGRAMAS DE DISEÑO

La F.A.A. ha elaborado curvas de diseño para pavimentos rígidos, similares a las de los pavimentos flexibles, para trenes de aterrizaje: simple, de ruedas gemelas y boggie o tandem, además nomogramas separados para aeronaves de fuselaje ancho.

Estas curvas están basadas en una hipótesis de carga en bordes de junta, donde la rueda exterior del tren principal es tangente a la junta. El cálculo del espesor del pavimento, a través de las curvas de diseño, requiere cuatro parámetros de entrada:

 Resistencia del hormigón a la flexión

 Modulo de reacción del terreno de fundación

 Peso bruto de la aeronave de cálculo

 Salidas anuales de la aeronave de cálculo

En estos nomogramas se obtienen únicamente los espesores de las losas del hormigón. Los espesores correspondientes a las demás capas de la estructura del pavimento se determinan por separado, mediante tanteos destinados a encontrar la estructura de menor costo.

El espesor requerido de pavimento varía de acuerdo a la resistencia del hormigón utilizado en el pavimento. Esta resistencia se evalúa por medio de la resistencia a la flexión, la cual debe determinarse por el método de ensayo de la ASTM C-78. Se recomienda utilizar para el cálculo la resistencia a la flexión del hormigón a los 90 días, con relativa seguridad se puede asumir que la resistencia a la flexión a los 90 días será un 10% mayor que la resistencia a los 28 días.

9.7.1.2. VALOR DE K

Es una constante elástica del material que servirá de soporte a1 pavimento rígido y una indicación del valor de su resistencia. Este valor se determina mediante el ensayo con placa de carga, que mide la capacidad de resistencia del cimiento del pavimento. El valor K puede considerarse como la presión requerida para producir una deformación unitaria de una placa de carga en el cimiento del pavimento. Los ensayos con p1aca de carga deben efectuarse de acuerdo con la norma AASHTO T 222.

En el cálculo de pavimentos rígidos un error en la determinación del valor K no tendrá una repercusión seria en el espesor nominal del hormigón. Los ensayos con placa de carga deben realizarse en el terreno mismo y preferentemente sobre secciones que representen las condiciones naturales del terreno, o de secciones que se hayan construido según las condiciones de compactación y humedad del proyecto.

Los ensayos con placa de carga son relativamente costosos por lo cual el número de ensayos para definir el valor de K debe ser limitado, por lo general dos o tres para cada característica del pavimento. Las curvas de cálculo de la F.A.A. están basadas en un valor K determinado por un ensayo con carga de placa estática de 30 pulg. de diámetro.

Las figuras 10-2 (O.A.C.I.) y 10-3 (F.A.A.) de las páginas 105 y 106 muestran el aumento del valor de K que produce la capa de cimentación o subbase, de acuerdo a su espesor, sobre un terreno de fundación con un valor de K dado. Es recomendable que el valor K de cálculo no exceda, en ningún cimiento, de 500 lb/pulg 3 (136 NM/m3).

9.7.1.3. EL PESO BRUTO DE LA AERONAVE

El peso bruto de la aeronave de cálculo se refiere al peso máximo de despegue. Los pesos de diferentes aeronaves se indican en cada curva de cálculo, de acuerdo al tipo del tren de aterrizaje, excepto para las aeronaves de fuselaje ensanchado que se presentan en curvas separadas, La gama de pesos brutos registrada en los nomogramas de la F.A.A. es suficiente para abarcar los pesos de las aeronaves en actual operación.

9.7.1.4. SALIDAS ANUALES EQUIVALENTES

Para cada composición de tráfico se obtienen las salidas anuales equivalentes siguiendo el procedimiento detallado para los pavimentos flexibles, con la diferencia de que los espesores se obtienen utilizando los nomogramas que corresponden a pavimentos rígidos.

9.7.2. USO DE LAS CURVAS DE CÁLCULO

Los nomogramas de diseño se muestran en el Anexo B (figuras 3-17 a 3-26 del Manual de Pavimentos de la F.A.A.). En la ordenada izquierda de la curva de cálculo se registra la resistencia del hormigón a la flexión, luego se traza una proyección horizontal hasta interceptar la línea correspondiente al módulo de reacción de la subrasante. A partir de esta intersección se traza una proyección vertical hasta el peso bruto de la aeronave, de este punto se lleva una proyección horizontal hasta las líneas verticales del borde derecho, que muestran las salidas anuales. En la línea de salida anual que corresponde, se lee el espesor del pavimento (losas de hormigón). Si los datos de entrada no coinciden con los valores del nomograma, el espesor se determina por interpolación.

9.7.3. REQUISITOS DE LA CAPA DE CIMENTACIÓN O SUBBASE

El objeto de la capa de cimentación o subbase es proporcionar un apoyo estable y uniforme a las losas de hormigón. Se requiere un espesor mínimo de 4 pulgadas (10 cm.) debajo del concreto, excepto en los suelos que se indican en la siguiente tabla:

CONDICIONES EN QUE NO SE REQUIERE CAPA DE CIMENTACIÓN