Evaluación y Gestión de Pavimentos de Aeropuertos

ALACPA 2011 – Buenos Aires, Argentina

Erwin Kohler Managing Director, Dynatest Chile

July 2011

Dynatest International

Dynatest Chile

Dynatest Peru

Dynatest Florida

Dynatest California

Dynatest Michigan

Dynatest Texas

Dynatest Denmark

Dynatest Asia Pacific

OfficeItaly

OfficeNetherland

Dynatest UK

Dynatest Middle East

Dynatest New Zealand

El Grupo de Compañías

Empezó en Dinamarca en 1976, dedicada a la ingeniería de pavimentos.

– Sistemas de gestión de pavimentos, – Equipos de evaluación, y– Consultoría en ingeniería de pavimentos

Acerca de Dynatest Consultoría

• Evaluación, rehabilitación y diseño de soluciones para Vías, Aeropuertos, y Puertos.

• Especialistas en pavimentos con experiencia internacional.

• Predicción de vida remanente de pavimentos.

Gestión

• Sistemas evaluados y verificados internacionalmente basados en análisis mecanicista-empíricos de pavimentos.

• Atendiendo las necesidades de los ingenieros, administradores, y demás interesados.

Equipos

• Líderes mundiales en el desarrollo y fabricación de equipos para evaluar pavimentos y de software para análisis.

• Equipos diseñados y producidos por ingenieros y para ingenieros

• A disposición de la industria junto con ingeniería de software, para facilitar la preservación, el diseño, y la gestión de pavimentos

Metodología Dynatest

• Énfasis en las características estructurales y las condiciones funcionales de los pavimentos para predecir el comportamiento futuro.

• Integra los beneficios de sofisticados equipos de ensayos de pavimentos con el conocimiento especializado y la experiencia que está presente en nuestros productos y principios.

• Aeropuertos Internacionales Fiumicino y Ciampino (Italia 2011) Implementación de un Sistema de Administración de Pavimentos de Aeropuertos (APMS) mediantesoftware AIRPORTS PMS de Dynatest. La base de datos contiene resultados de evaluación no-destructiva y PCI basado en identificación visual automática de deterioros.

Ejemplos de proyectos

• Bintulu Airport (Malasia 2010) Evaluación estructural con deflectómetro parainvestigar la causa de los problemas encontrados en la losas de la plataforma.

Ejemplos de proyectos

• Kilimanjaro International Airport (Tanzania 2009)Investigación de agrietamiento severo ocurrido en lasplataformas de estacionamiento y las calles de rodaje. El proyecto se basó en evaluación visual de condición, extracción de testigos, y evaluaciónestructural.

Ejemplos de proyectos

• Copenhagen International Airport (Dinamarca 2010) • Berlin International Airport (Alemania 2009) • King Abdulaziz International Airport Jeddah (Arabia Saudita 2009)• Brussels International Airport (Bélgica 2008)• Bangalore International Airport (India 2008) • Phoenix Sky Harbor International Airport, Phoenix, AZ (EEUU 2008) • Kuwait International Airport (Kuwait 2007) • Queen Alia International Airport Amman (Jordania 2007)• Kotoka International Airport (Ghana 2007)• Lima International Airport (Perú 2005)

Más de 130 aeropuertos en los últimos 10 años!

Ejemplos de otros aeropuertos evaluados:

De la Superficie (funcional): • Fricción• Textura• Regularidad

Estructural:• Agrietamiento (PCI)• Deflexiones

Datos para la administración de pavimentos

Tipos de Evaluación de Pavimentos

Deflectómetro (Heavy Weight Deflectometer) Fricción(Runway Friction Tester)

Imágenes del pavimento y Rugosidad (Multi-function Vehicle)

Administración de Pavimentos – Sistemas visuales tradicionales?Esperan a que las fallas ocurranPermitiendo daño hasta la fundación:Ingreso de aguaCargas dinámicas aumentadas

Estos sistemas no siempre pueden diferenciar entre fallas funcionales y fallas estructurales

No pueden identificar la causa, ni seleccionar la estrategia óptima de rehabilitación

Opciones de mantenimiento general son siempre más costosas

Cambio en la Condición del Pavimento

BUENO

REGULAR

MALO

MUY MALOGRAVA

MUY BUENO

Sello1X /km

Rehabilitación 6X /kmReconstrucción18X /km

Tráfico y envejecimiento

Tráfico y envejecimiento

Tráfico y envejecimiento

Tráfico y envejecimiento

Tráfico y envejecimiento

Para qué hacer administración de pavimentos?

• Demostrar racionalmentela necesidad de fondospara el(los) aeropuerto(s)

• Claramente priorizarcómo y dónde usar los fondos

• Describir la efectividadcon que se gastaron los fondos

• Calidad es esencial para el éxito de un Pavement Management System (PMS)

• “Garbage In => Garbage Out”

• Errores se propagan y combinan su impacto.

QU

ALITY

QU

ALITY

Calidad es central

• Predecir el momento y el modo de los deterioros

• Cuantificar el impacto del tráfico, permitiendo escenarios paraevaluar cargas mayores/menores

• Evaluar objetivamente el efecto de estrategias de mantención de largo plazo

• Modelos de comportamiento se pueden ajustar para reflejar lascondiciones observadas

• Determinar presupuestos óptimos para mantener los pavimentosen diferentes niveles de condición

• Planificación financiera de largo plazo

Beneficios de la administración de pavimentos Airport Information Retrieval for PavementOptimization of Rehabilitation Treatments System

FAA April 99

•Posibilidad de usar análisis mecanicista incremental -recursivo

•Posibilidad de usar modelos puramente empíricos

•Posibilidad de calibrar modelos usando información histórica

Modelación de comportamiento APMS - Introducción

DCP/CoringDCP/Coring

GPR (Radar)

APMS - Introducción

DCP/CoringDCP/Coring

GPR (Radar)

Ground Penetrating Radar (GPR)Ground Penetrating Radar (GPR)

GPR Survey OutputGPR Survey OutputResultados de evaluación de espesores con GPR Extracción de testigos y Cono de Penetración Dinámica (DCP)

Condición Visual usando Método Pavement Condition Index (PCI)

• Categorías visuales de deterioros basados en índice de condición 0-100

• Identifica los lugares críticos con la mayor cantidad de deterioros y especifica el valor del índice en ese lugar

(ASTM D 5340 & FAA AC 150/5380(ASTM D 5340 & FAA AC 150/5380--6)6)

Deterioros Típicos de Pavimentos

Desconche Parches Corrugación

Ahuellamiento Raveling Agrietamiento

Runway Friction TesterEntrega coeficientes de fricción deslizante seco (o con aplicación propia de agua) en pistas de aeropuertos.

Evalúa la pérdida de fricción superficial debida a: factores climáticos, alto uso, envejecimiento, y contaminantes.

Cuantifica la resistencia de la superficie al deslizamiento – muIdentifica lugares con baja resistencia al deslizamientoIndica cuándo remover caucho

• Perfilómetros Laser miden el perfil longitudinal de la superficie

• Identifica rugosidad (“saltos”) en la pista– Por qué hacerlo?/ hidroplaneo– Piloto pierde el control– Daño excesivo al tren de aterrizaje

Notas:1. FAA-RD-76-64, “Collection of Commercial Aircraft Characteristics for Study of Runway Roughness”, U.S. Department of Transport, 19772. FAA, AC 150/5370-10A, “Standards for Specifying Construction of Airports, U.S. Department of Transport, 1977

Evaluación Funcional usando Perfilómetro

Notas:1. ASTM E-1274-88, “Standard Test Method for Measuring Pavement Roughness Using a Profilograph”, ASTM International, 1 Nov. 19882. Boeing Commercial airplane Group Airport Technology Organisation D6-81746, “Runway Roughness Measurement, Quantification, And Application – The Boeing Method”, Undated.

Evaluación Funcional–Perfilómetro Laser (RSP MKIV)

Gracias

Erwin KohlerDynatest Chile ekohler@dynatest.com

• Rugosidad• Perfil Longitudinal• IRI & Ride Number• Perfil Transversal• Ahuellamiento• Datos geométricos: pendientes

transversal y longitudinal, & Radio de Curvatura

• Macrotextura: MPD, RMS & SMTD

• Escalonamiento• Eventos• Otros Datos: Calidad Laser,

velocidad del vehículo, GPS

Medición con Perfilómetro Perfiles Longitudinales

Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)

- Ensayo no destructivo- Exactitud y precisión- Cargas 30-240kN- Entrega cargas y deflexiones

Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)

El ensayo simula las condiciones de cargas reales

Evaluación Estructural– Heavy Weight Deflectometer (HWD)

Falling Mass

Rubber BufferLoad Cell Deflection Transducer

Deflection Basin(not on scale)

Falling Mass

Rubber BufferLoad Cell Deflection Transducer

Deflection Basin(not on scale)

Principios – Heavy Weight Deflectometer (HWD)

• Mediciones generales

GeófonoPlato de carga

Superficie

1

56

200 100 150 400

7

500 500

43

2

1 h4, E4

h3, E3

h1, E1

h2, E2

150 500

Principios– Heavy Weight Deflectometer (HWD) Principios– Heavy Weight Deflectometer (HWD)

Ensayos HWD – Heavy Weight Deflectometer (HWD)

• Módulos elásticos se obtienen con ensayos HWD• Los módulos se modifican con factores estacionales• Se calcula la carga equivalente de rueda simple, que

cumple la relación de fatiga para “uso sin restricción”• Pavimentos Rígidos: tensiones sólo en el hormigón• Pavimentos Flexibles: tensiones sólo en la subrasante

Cálculo del PCN

Tipo de Pavimento

Categoría subrasante

Presión de Neumático

Método de Evaluación

Número ACN

96/F/A/W/T96/F/A/W/T

Clasificación PCN

• PCN/a/b/c/d , donde: 41/F/A/W/T• PCN = el CAN más alto permitido

a = tipo de pavimento: R=rígido, F=flexibleb = Categoría de la subrasante(A (bueno, CBR 13) hasta D (débil<CBR6))

c = máxima presión autorizada de las ruedas:W = alto, sin límiteX = medio, limitado a 1.5 MPaY = bajo, limitado a 1.0 MPaZ = muy bajo, limitado a 0.5 Mpa

d = método de diseño o evaluación del pavimentosT = técnico, U = por experiencia (de aviones que lo han usado)

Clasificación PCN

Elmod 6

EvaluaciónEstructural

Stress, Stress, σσStrains, Strains, εε

Deflections, Deflections, δδModulus, EModulus, E

Poisson Ratio, Poisson Ratio, νν

Distress EquationDistress EquationNfNf = f{= f{δδ,,σσ,,εε,,νν,E},E}

Pavement Failure, Pavement Failure, NfNfRuttingRutting

CrackingCrackingetcsetcs

Método de Diseño Mecanicista Empírico

Cálculo de los módulos de las capas (E)

Cálculo de tensiones y deformaciones críticas

Vida remanente y diseño de recapado

PCN

Resultados HWD Programa ELMODFricción

Perfil (irregularidad)

Deflexiones(capacidad estructural)

AOR - CL Deflections

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

Stress

Def

lect

ion

(Mic

rons

)

Stre

ss (k

Pa)

0

1000

2000

3000

4000

0

500

1000

1500

2000

0.0

0.2

0.3

0.5

0.6

0.8

0.9

1.1

1.2

1.3

1.5

1.7

1.8

2.0

2.1

2.3

2.4

2.6

2.7

2.9

3.0

AOR - 3mR Deflections

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

Stress

Def

lect

ion

(Mic

rons

)

Stre

ss (k

Pa)

0

1000

2000

3000

4000

0

500

1000

1500

2000

0.0

0.2

0.3

0.5

0.6

0.8

0.9

1.1

1.2

1.3

1.5

1.7

1.8

2.0

2.1

2.3

2.4

2.6

2.7

2.9

3.0

Gráficos de deflexiones

Gracias