anexo5-DiseñoDel AeropuertoDeGuayaramerin

AEROPUERTOS Anexo V – Diseño Aeropuerto Guayaramerín

CIV - 327

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN ING. CIVIL

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DISEÑO DEL AEROPUERTOS DE GUAYARAMERÍN

I. INTRODUCCIÓN

1. GUAYARAMERÍN

La pista de Guayaramerín tiene una longitud de 2000 m. X 30 m. de ancho.

El problema que presenta la pista es que el cerco de protección está en pésimas

condiciones y como la pista se encuentra rodeada de barrios habitados, el tránsito de

personas, vehículos y animales es constante creando un riesgo para las aeronaves que

la operan.

Especialmente en las últimas horas de la tarde la pista es utilizada para práctica de

otra índole, lo que obliga a los controladores de tráfico a desplazar personal de

seguridad para cada aterrizaje.

Hace bastante tiempo que en Guayaramerín no se realiza ningún tipo de mejora ni en

la pista ni en la terminal de pasajeros, aparte del mantenimiento periódico. Pero de

cualquier manera las autoridades locales continúan realizando gestiones ante el

gobierno central para poder conseguir mejoras tanto en la pista como en la terminal.

En términos de radio – ayudas Guayaramerín solamente posee un NDB con un

alcance de 50 minutos (100 min).

Por las razones expuestas y con ayuda del plano correspondiente al sitio elegido para

el nuevo aeropuerto de Guayaramerín, se proyectara este aeropuerto, efectuando el

siguiente trabajo:

1. Configuración del aeropuerto.

2. Orientación y cálculo de la longitud de la pista.

3. Definición del perfil longitudinal del eje de pista, de acuerdo a la velación

topográfica y a la normas de la O.A.C.I.


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4. Definición de las características físicas de la pista (ancho, márgenes, franja,

pendientes transversales y longitudinales).

5. Ubicación y definición del tamaño de la plataforma.

6. Ubicación y determinación del tamaño del edificio terminal.

7. Diseño del pavimento de concreto asfáltico para la pista y calles de rodaje.

8. Diseño del pavimento rígido para la plataforma.

9. Elegir el tamaño de las losas de hormigón de la plataforma.

Fotografía del estado actual del aeropuerto de Guayaramerín

2. AERONAVE TIPO: BOEING 727

Historia: El Boeing 727 apareció en diciembre de 1960, cinco años después de que la

compañía empezase a estudiar un reactor de corto y medio alcance. Eastern y United

Airlines encargaron 40 ejemplares cada una. El prototipo del 727 voló en febrero de

1.963 y el avión realizó su primer servicio comercial en 1.964. Propulsado en

principio por tres turbosoplantes Pratt & Whitney JT8D-1 de 6.300 kg. de empuje, el

Boeing 727-100 acomodaba 131 pasajeros y se ofrecía en variantes de carga y

pasaje.


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214

3. ESPECIFICACIONES DE LA AERONAVE TIPO

Envergadura: 32,91 m

Longitud: 46,68 m

Altura: 10,36 m

Superficie alar: 157,93 m2

Planta motriz: 3 turbosoplantes Pratt &Whitney JT8D-1 de 6.300 kg de empuje

unitario.

Peso máximo al despegue: 95.027 kg.

Velocidad de crucero (a 11.000 m): 495 nudos

Alcance: 2.555 millas.

Producción total: 1.832 ejemplares

Nota: Estas características corresponden al Boeing 727-200


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215

Plano de ubicación del emplazamiento


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216

II. DISEÑO

1. CONFIGURACIÓN DEL AEROPUERTO

1.1. PISTA ÚNICA

Siguiendo la recomendación de construcción de infraestructura nacional que solo

debe haber una pista única, debido a las características simples y económicas que

ésta presenta.

La capacidad horaria de servicio se determinará como sigue:

IFR = 40 a 50 operaciones por hora.

VFR = 45 a 100 operaciones por hora.

Para el cálculo asumimos: VFR = 50% y IFR = 50%

1.2. ÁREA TERMINAL

Como se realizará una pista única con características simples, entonces adoptaremos

un área terminal de concepto lineal.

1.2.1. CONCEPTO LINEAL

Las aeronaves se estacionan frente a la fachada del edificio terminal en forma

perpendicular o con algún ángulo de inclinación.

La configuración lineal es adecuada cuando el número de aeronaves no excede de 5

unidades, cuando rebasan este número las distancias de caminatas, aumentan,

disminuyendo así la calidad del servicio, sin embargo si se construye un edificio

terminal que permita pasar del estacionamiento a la aeronave, en forma lineal se

mejora considerablemente la capacidad de las instalaciones y el nivel de servicio,

reduciéndose las distancias de caminata.


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217

1.3. ELECCIÓN DEL ESQUEMA I

El esquema I presenta un aeropuerto con una sola pista, donde se ha supuesto que el

número de aterrizajes y despegues será el mismo en cada dirección. Las distancias a

recorrer en las calles de rodaje son iguales sin tener en cuenta cuál de las cabeceras

se utiliza para el despegue. De igual manera el área terminal está ubicada

estratégicamente para facilitar los movimientos desde cualquiera de las direcciones.

ESQUEMA I

Área

terminal

A

D

Calles

de

rodaje

PISTA PRINCIPAL


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2. ORIENTACIÓN Y LONGITUD DE PISTA

2.1. ORIENTACIÓN

Condiciones existentes en la zona. Se considera los siguientes datos:

Resumen del estudio de vientos realizado durante 5 años

Dirección del

viento

Rango I

7 a 24 Km/Hr

Rango II

24 a 37 Km/Hr

Rango III

37 a 76 Km/Hr

TOTAL

N 2.5 1.1 0.1 3.7

NNE 2.3 0.7 - 3.0

NE 1.8 0.1 - 1.9

ENE 4.6 0.2 - 4.8

E 5.8 0.3 0.1 6.2

ESE 6.9 0.5 0.1 7.5

SE 8.3 1.4 0.2 9.9

SSE 23.0 7.3 0.5 30.8

S 12.6 4.5 0.3 17.4

SSW 5.8 1.3 0.1 7.2

SW 2.2 0.3 0.1 2.6

WSW 2.1 0.3 - 2.4

W 1.6 0.2 - 1.8

WNW 0.9 0.7 - 1.6

NW 0.9 0.9 - 1.8

NNW 1.0 3.7 0.2 4.9

De acuerdo a los cálculos realizados en la planilla de la rosa de vientos, se

obtuvieron los siguientes resultados; se considerarán 5 de los valores más críticos,

para la determinación de la orientación de la dirección de la pista.


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Dirección Rango I Rango II Rango III Total

14 -32 82.30 20.06 0.82 103.18

15 -33 82.30 21.11 1.00 104.41

16 -34 82.30 21.39 1.09 104.78

17 -35 82.30 21.35 1.09 104.74

18 -36 82.30 20.82 0.90 104.02

El mayor valor se registra en la dirección 16 - 34, con una sumatoria total de 104.78,

pero existen varios de ellos que se encuentran muy cerca tal el caso de la dirección

17 – 35 que tiene un total de 104.74 con el que se tiene una variación de centésimas.

Por lo que la orientación adoptada para la pista será en la dirección: 16 - 34.

2.2 LONGITUD DE LA PISTA

De acuerdo a los datos proporcionados para los diferentes tipos de aeronaves

tenemos:

Tipo de

aeronave

Tipo de tren

De aterrizaje Despegue por año Peso en [lb]

B. 737-200C Gemelas 180 115000

B. 727-200 Gemelas 110 190000

B. 727-100 Gemelas 240 160000

FOKKER F28 Gemelas 1100 64000

Por lo que la aeronave crítica será:

AERONAVE CRÍTICA - BOEING 727-200

(Con 110 despegues por año.)


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2.2.1 AERONAVE CRÍTICA

Aeronave Boeing 727-200.

Distancia del aeropuerto de destino = 1300[millas]

Altura sobre el nivel del mar = 524.93 [pies] = 160 [m.s.n.m].

Temperatura de referencia = 30 °C =86 °F

Diferencia de altura = 40.2 [pies]

2.2.2 CÁLCULO DE PESOS

Peso básico de operación + combustible de reserva = 114800 [lb].

Peso del combustible para llegar al aeropuerto de destino = 19*1300 = 2470[lb].

Peso de pasajeros y/o carga pagada = 40300[lb].

PESO MAXIMO DE OPERACIÓN = 179800[lb].

2.2.2.1 CÁLCULO LONGITUD DE ATERRIZAJE

Para FLAPS de 30°.

Peso máximo admisible de aterrizaje = 141500[lb].

Longitud pista :

Interpolar

0 524.93 1000

140 5.37 5.49

141.5 5.503

145 5.53 5.79

Longitud de pista de aterrizaje = 5503 [pies] = 1677 [m].

LONGITUD DE ATERRIZAJE = 1677 [m].


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2.2.2.2 CÁLCULO LONGITUD DE DESPEGUE

Para FLAPS = 5°

Peso máximo de operación = 179800[lb].

Determinación del factor R:

Interpolar

0 524.93 1000

85 64.9 70.3

86 68.205

90 67.2 72.7

R = 68.205

Longitud de la pista:

W = 179800 Lb

R = 68.205

Interpolar

60 68.205 70

175 9.07 10.62

179.8 10.985

180 9.65 11.31

Longitud de pista = 10985 [pies]

Corrección por altura:

Diferencia de elevación = 12.281 m = 40.2 pies

10985 + 40.2x10 = 11387 [pies] = 3470.75 [m]

=> LONGITUD DE ATERRIZAJE = 3500 [m].


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222

2.2.3 PERFIL LONGITUDINAL.

La determinación del perfil longitudinal se lo realizó en función a los datos

proporcionados en las hojas de especificaciones del proyecto.

3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA PISTA

ANCHO DE LA PISTA

Según los datos de la norma O.A.C.I., se obtiene los siguientes datos:

Letra Clave: C

Número de clave: 4

Pendiente transversal: 1. %

Ancho de la pista: 45 m

Pendiente Longitudinal: 1.5 %

Pendiente transversal: 2.5 %

Margen de pista:

5.72

4560

Franja:

Para un número de clave 4, Franja = 150 m


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223

Sección transversal de la pista

4 UBICACIÓN Y TAMAÑO DE LA PLATAFORMA

Las longitudes de la plataforma se las determinará siguiendo el manual de diseño de

aeródromos, donde se ingresaron con la clave de referencia del aeropuerto.

Para los tipos de aviones se tiene:

Boing radio de giro 19.95 m => Envergadura = 32.92/2 = 16.46 m

Fokker radio de giro 12.80 m => Envergadura = 25.1/2 = 12.55 m

Tomando como eje de giro el centro del avión:

Obtenemos las siguientes distancias:

Δd1 = 19.95 - 16.46 = 3.49 [m]

Δd2 = 12.80 - 12.55 = 0.25 [m]

Resumen de datos:

Boing 727 – 200

Longitud = 46.86 m

Envergadura = 32.92 m

Δd1 = 3.49 m

Fokker F28

Longitud = Por diseño asumimos la del Boing = 46.86 m

Envergadura = 25.1 m

Δd2 = 0.25 m


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224

Distancia mínima clave C = 4.5 m

Separación entre extremos de las alas = 9 m

Separación del eje de una calle de acceso al punto de

estacionamiento de aeronaves y un objeto (terminal) = 24.5 m

Distancia entre el eje de una calle de rodaje en la plataforma

y un objeto = 26 m

Al no tener mayor información sobre la separación entre los extremos de las alas de

avión se recurrió a la tabla que fue proporcionada por el docente de la materia, de la

cual se obtuvo el siguiente dato:

Turbo reactores trí y cuatrimotores = 9 m

5 DISEÑO DE PAVIMENTO FLEXIBLE (Pistas y calles de rodaje)

R2 W2 W1 R1

Datos: Aeronave de diseño : B-727-200

Peso : 190000 [lb]

Salidas Anuales Equivalentes: 378

CBR = 20 % (suelo de fundación) => Espesor = 15”

CBR = 60 % (subbase, agregado natural) => Espesor = 7”

CBR = 100 % (capa base)

AERONAVE TIPO DE TREN DESPEGUES PESO ESPESOR SALIDAS SEGÚN EL PESO POR PESO AVIÓN SALIDAS

DE ATERRIZAJE POR AÑO AVION [Lb] [plg] TREN DE A. DE DIS. RUEDA CRÍTICO EQUIVALENTES

B-737-200C GEMELAS 180 115000 10,6 180 27313 45125 57

B 727-200 GEMELAS 110 190000 15 110 45125 45125 110

B 727-100 GEMELAS 240 160000 13,7 240 38000 45125 153

FOKKER GEMELAS 1100 64000 6,5 1100 15200 45125 58

378Total de salidas equivalentes anuales =

4 ruedas de Nº

0.95avión Peso W2

W1

W2logR2Ant.logR1


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Espesor total = 15”

Espesor súbbase = 8”

Espesor capa base = 3” < 8 entonces corregir a 8

Espesor capa de rodadura = 4

Espesor de concreto asfáltico = 5” por área crítica y 4” por área no Crítica

CORRECCIÓN

4"

3"

8"

Carpeta

asfáltica

Capa

base

Sub – base

CBR = 60 %

15

Terreno de

fundación

CBR = 20 %

4"

8"

3"

Carpeta

asfáltica

Capa

base

Sub – base

CBR = 60 %

15

"


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226

6 DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO (Plataforma)

R2 W2 W1 R1

Datos:

Aeronave de diseño : B-727-200

Peso : 190000 [lb]

Salidas Anuales Equivalentes: 378

Terreno de fundación: K=200 lb/plg3

Resistencia a la flexión del hormigón = 650 lb/plg2

Subbase: Material granular natural

1er Tanteo

Espesor subbase = 6“

K’ = 250 lb/plg3

Espesor del Hº = 15 “ (según lo tanteado)

2º Tanteo


K’ = 270 lb/plg3

Espesor del Hº = 14.75 “ (según lo tanteado)

AERONAVE TIPO DE TREN DESPEGUES PESO ESPESOR SALIDAS SEGÚN EL PESO POR PESO AVIÓN SALIDAS

DE ATERRIZAJE POR AÑO AVION [Lb] [plg] TREN DE A. DE DIS. RUEDA CRÍTICO EQUIVALENTES

B-737-200C GEMELAS 180 115000 11,48 180 27313 45125 57

B 727-200 GEMELAS 110 190000 15,38 110 45125 45125 110

B 727-100 GEMELAS 240 160000 13,7 240 38000 45125 153

FOKKER GEMELAS 1100 64000 8,6 1100 15200 45125 58

378Total de salidas equivalentes anuales =

4 ruedas de Nº

0.95avión Peso W2

W1

W2logR2Ant.logR1


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227

3er Tanteo


K’ = 275 lb/plg3


4º Tanteo


K’ = 290 lb/plg3


5º Tanteo


K’ = 300 lb/plg3


Precios de los espesores obtenidos de los 5 tanteos:

Precio del Hº = 190 $us/m3

Espesor de

Subbase[plg]

K equivalente

Efectivo [lb/plg3]

Espesor de losa

[plg]

Precio

[$us / m3]

1ª 6 250 15 72.39

2ª 8 270 14.75 71.18

3ª 10 275 14.65 70.7

4ª 12 290 14.6 70.4

5ª 14 300 14.5 69.97

1ª Alternativa

14.5”

14"

Capa de Hº

Sub – base

CBR = 60 %


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228

2ª Alternativa

Sub base capa triturada = 20 $us/m2


Capa elegida

3ª Alternativa

Sub base capa de material natural granular = 15 $us/m2


COMPARACIÓN Espesor Precio de Sub Espesor Precio de Precio Total Observación

sub base [plg] base [$us/m2] Hº [plg] Hº [$us/m2] $us/m2

1º 6 3,048 15 72,39 75,438

2ª 8 4,064 14,75 71,1835 75,2475 Mas Barata

3ª 10 5,08 14,65 70,7009 75,7809

4ª 12 6,096 14,6 70,4596 76,5556

5ª 14 7,112 14,5 69,977 77,089

COMPARACIÓN Espesor Precio de Sub Espesor Precio de Precio Total Observación

sub base [plg] base [$us/m2] Hº [plg] Hº [$us/m2] $us/m2

1º 6 2,286 15 72,39 74,676

2ª 8 3,048 14,75 71,1835 74,2315 Mas Barata

3ª 10 3,81 14,65 70,7009 74,5109

4ª 12 4,572 14,6 70,4596 75,0316

5ª 14 5,334 14,5 69,977 75,311

14.75

”

8"

Capa de Hº

Sub – base

CBR = 60 %


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229

Capa elegida

Conclusión:

De las tres alternativas mostradas anteriormente podemos observar que la más

conveniente económicamente es la siguiente:

Capa Final

Capa Final

14.75

”

8"

Capa de Hº

Sub – base

CBR = 60 %

14.75

”

8"

Capa de Hº

Sub – base

CBR = 60 %


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230

7 ELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LOSAS DE HORMIGÓN DE LA

PLATAFORMA

El diseño de la plataforma de Hº tendrá que satisfacer las dimensiones para

un B-727-200 y Fokker F28

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