<< Volver atrás

Tesis:

Nuevos materiales y efectos climáticos en los métodos de diseño por teoría elástica de capas en firmes de aereopuertos

  • Autor: GARCIA HERNANDEZ, Mª Inmaculada

  • Título: Nuevos materiales y efectos climáticos en los métodos de diseño por teoría elástica de capas en firmes de aereopuertos

  • Fecha: 2010

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AERONAUTICOS

  • Departamentos: INFRAESTRUCTURAS, SISTEMAS AEROESPACIALES Y AEROPUERTOS

  • Acceso electrónico:

  • Director/a 1º: GARCIA CRUZADO, Marcos

  • Resumen: Durante las últimas décadas ha habido un gran desarrollo científico y tecnológico de materiales utilizados en muy diversos ámbitos y especialmente en la construcción de aeropuertos, pero aún así queda mucho camino por recorrer en tanto en cuanto el cada vez mayor desarrollo tecnológico de las aeronaves exigirá una mayor investigación en el desarrollo de nuevos materiales. Es por esto que la primera parte de la Tesis Doctoral se centra en la investigación de nuevos materiales para la construcción de aeropuertos. La Tesis Doctoral es fundamentalmente experimental con ensayos realizados en el Laboratorio de Asfaltos y Hormigones de GEOCISA. Estos ensayos han dado como resultado la obtención de los Módulos de Elasticidad de diversas mezclas bituminosas. Las mezclas en caliente estudiadas han sido realizadas con: Husos Granulométricos: 1.- T-30 y T-40 Mezclas discontinuas para capa de rodadura. 2.- T-6 para capas de rodadura, especiales para calles de rodaje. 3.- T-5 para capas intermedias. 4.- T-1 para mezclas No Drenantes y T-2 para mezclas Drenantes en la capa base. Betunes: 5.- Diferentes tipos de betunes convencionales (B40/50, B60/70, B100/150, B150/200) 6.- Betún de Alto Módulo (B13/22). 7.- Betunes Modificados con Polímeros (BM-3c, BM-3b,BM-3a) 8.- Betunes Aditivados (3% de Parafina y 3% de Montmorillonita) Áridos: 9.- Calizo, fácilmente pulimentable y poco permeable se hace adecuado para mezclas No Drenantes. Sílice, fácilmente pulimentable y permeable se hace adecuado para mezclas Drenantes. 10.- Pórfido, para la capa de rodadura debido a su gran dureza, evita deslizamientos rueda-pavimento. Una vez realizados los ensayos y obtenidos los módulos de elasticidad de diferentes mezclas a diferentes temperaturas las investigaciones llevadas a cabo con los resultados han sido las siguientes: Primeramente se realizó el cálculo del coeficiente de seguridad usando métodos tradicionales de dimensionamlento de firmes (Método de los Abacos o LEDFAA - en todas las investigaciones se ha utilizado el LEDFAA para realizar los cálculo, aunque el LEDFAA está basado en los ábacos -) y se hizo el estudio de cómo la influencia de la temperatura varía el coeficiente de seguridad. Los resultados han sido expresados en gráficas y comparados con los valores publicados por la FAA. Una segunda investigación consistió en calcular los porcentajes reales de reducción en base estabilizada con alto módulo respecto a la utilización de diferentes betunes convencionales a diferentes temperaturas. Aunque el uso del Alto Módulo en la capa base de firmes de aeropuertos no es de reciente utilización, en la actualidad la normativa que se utiliza en España es la de carreteras, habiendo un vacío considerable en la normativa para el uso de estos betunes de módulo elevado en aeropuertos. Para obtener los porcentajes de reducción de espesor de la capa base se calcularon mediante los módulos de elasticidad obtenidos experimentalmente los espesores de la capa de base para betunes convencionales y para el betún de alto módulo a diferentes temperaturas. Los cálculos se realizaron teniendo en cuenta otros parámetros además de la temperatura, esto es, número de salidas anuales y CBR de la explanada. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que para temperaturas medias elevadas de 20 ó 30ºC el porcentaje de reducción de espesor es muy alto llegando incluso a ser del 25%, pero a bajas temperaturas -1OºC el porcentaje de reducción es del 0 ó 5%, por lo que desde un punto de vista económico se desaconseja claramente su utilización a estas bajas temperaturas. La aditivación de betunes convencionales ha sido otra parte importante de estudio. En concreto la aditivación con un 3% de Parafina al B60/70 que otorga a la mezcla unas buenas propiedades de mezcla semicaliente pero a un precio más reducido que el comercializado actualmente para las mezclas semicalientes. La Montmorillonita es otro aditivo que se ha estudiado para su uso en Mezclas No Drenantes. Otra investigación realizada es el comportamiento a fatiga de los betunes modificados con polímeros (BM-3a, BM-3b y BM-3c). Para esto se han utilizado los valores obtenidos de los módulos de elasticidad de los ensayos y el software EVERSTRESS que está basado en la Teoría Elástica de Capas y calcula las tensiones y deformaciones en cualquier punto del paquete del firme. La última parte de la Tesis Doctoral estudia la aplicación de nuevas tecnologías para la construcción. Uso de galgas de deformación para conocer el estado interno de las capas que componen el paquete de firmes con el fin de prevenir deformaciones. Uso de Sensores de Temperatura para conocer la temperatura a la que se encuentran las capas internas del firme para escoger de forma más adecuada los materiales en futuras construcciones o reconstrucciones de la pista. Pintura con Células Fotovoltaicas y Paneles Solares para las señales de pista, ya que se podría abastecer eléctricamente el aeropuerto con estas superficies pintadas. Uso de cámaras termográficas para controlar la puesta en obra de mezclas en caliente durante el transporte, extendido, y compactación ya que puede ser de mucha utilidad para evitar los fallos prematuros en zonas localizas del firme a causa de segregaciones térmicas.