Pavimento de concreto para el aeropuerto de Acapulco, Guerrero

Manuel Zárate Aquino1
Figura 1.
Fotos: Archivo CyT.

Rescatamos de nuestro archivo un valioso texto sobre la labor desarrollada hace más de 40 años para la modernización
del aeropuerto de Acapulco

    

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Introducción
El aeropuerto de Acapulco originalmente fue diseñado para la operación de aeronaves del tipo DC-6. Con el advenimiento de las aeronaves tipo jet en la aviación comercial, fue necesario un estudio para ampliarlo satisfaciendo los aspectos geométricos y estructurales que permitieran una adecuada operación de las aeronaves mencionadas. El presente artículo trata del proyecto y construcción del aeropuerto, la cual se realizó con un pavimento de tipo rígido, el que por sus características puede considerarse como la mayor obra de su tipo realizada en el país hasta esa fecha. (1964).

Datos generales del pavimento original
Todo el pavimento en el aeropuerto original es de tipo rígido y está localizado en la pista 06-24 de 1,700 m de largo y 35 m de ancho, en dos rodajes de acceso cuya longitud total es de 538 m y cuyo ancho es de 16 m y en una plataforma de 300 m de largo y 70 m de ancho. Las características geométricas de este pavimento pueden observarse en la Fig. 1.

Las terracerías fueron construidas casi en su totalidad con el producto de la excavación de los canales laterales, constituido por arenas medias a finas con características limosas en proporción variable. Este material se colocó en capas delgadas y se compactó hasta alcanzar un grado de compactación del 85%.

La sub-base se construyó con gravas graníticas, con un espesor de 20 cm aproximadamente. La compactación fue controlada con pruebas de placa, verificándose que el módulo de reacción no fuera inferior a 9.7 kg/cm3. En general se superó este valor.

El pavimento es de concreto simple con un espesor uniforme de 20 cm. Los agregados son de un banco localizado sobre el río Papagayo.

Los valores de la resistencia a los 28 días, según los reportes de control correspondientes, tendieron a un valor promedio de 260 kg/cm2, con variación de ±10 por ciento. Se construyó el pavimento en fajas de 3.50 m de ancho por 60 m de longitud, divididas mediante juntas transversales a cada 4 ó 5 m en la pista y de 3 m en las cabeceras.

  FIGURAS

Figura 1.

Figura 2

Figura 3 y 4

Proyecto de ampliación del aeropuerto
Con la posibilidad de que el aeropuerto de Acapulco pudiera ser operado por aeronaves del tipo Douglas DC-8, se elaboraron dos alternativas en las que se consideraron pistas de 3 000 m de longitud, ambas con pavimento rígido. La primera alternativa consistió en la prolongación de la pista original sobre la Laguna de Tres Palos, considerando la instalación de luces de aproximación de 600 m por el lado del mar. La ampliación de 1, 400 m de pista sobre la laguna daría una longitud total de 3 000 m. La segunda alternativa consistió en la construcción de una nueva pista de 3 000 m, con diferente orientación y con pavimento rígido, que requería sólo de la consiguiente modificación de linderos para alojar todas las estructuras e instalaciones adecuadas. Después de analizar las ventajas y desventajas de cada una de las alternativas anteriores, se consideró como la más adecuada y económica la segunda, ya que con ésta se tendrían resueltos muchos problemas de espacio y posibilidades de ampliaciones futuras, independientemente de que se tendrán mejores condiciones de operación para cualquier aeronave o estado de tiempo, puesto que es posible disponer de espacios aéreos amplios y despejados y del área necesaria para las instalaciones que requiere un aeropuerto moderno.

Estudios de campo.
Una vez elegida la ubicación de la pista, se realizaron estudios de campo consistentes en la ejecución de pruebas de placa para la determinación del módulo de reacción, el cual fue obtenido en 22 sitios. Paralelamente a estas pruebas se hicieron determinaciones del valor relativo de soporte in situ en lugares inmediatos. En general, el módulo de reacción fue superior a 11.1 kg/cm3. Además, se efectuaron 15 pozos a cielo abierto a profundidades de 2 a 3 m en los que pudo observarse que la estratigrafía está constituida por una capa superficial de arena limosa de baja compacidad y con materia orgánica en proporciones variables. Subyaciendo a esta capa aparecen estratos de arena cuyo espesor total no se determinó, con características menos limosas y más compactas que la anterior. El nivel de aguas freáticas se localizó a profundidades de 2 a 3 m dependiendo de la elevación de la superficie del pozo observadas. Adicionalmente se localizaron y muestrearon bancos de materiales para la construcción del pavimento.

  FIGURAS

Fig 5

Pruebas de laboratorio
Se hicieron pruebas para determinar
las características de los materiales procedentes de los diferentes bancos, así como de las terracerías. Se estudiaron los materiales del banco propuesto para el concreto, encontrándolos adecuados. Se hicieron pruebas de ruptura a la compresión y a la flexión, con el objeto de que en el campo se pudiera determinar el módulo de ruptura a partir de ensayes de compresión. El diseño del espesor del pavimento se basó en el valor del módulo de ruptura a la tensión por flexión del concreto.

Diseño del pavimento rígido
El pavimento se diseñó con los siguientes datos de proyecto:

Tipo de aeronave DC-8.
Peso total: 150 000 kg
Módulo de reacción, k:
11.1 kg/cm3.
Características del concreto:
Módulo de ruptura a la
tensión por flexión a la edad
de 28 días: 45.0 kg/cm2.
Módulo de ruptura a la tensión
por flexión a la edad de 90
días: 49.5 kg/cm2.
Módulo de elasticidad:
315 000 kg/cm2

El cálculo del espesor del pavimento se efectuó usando las Cartas de Influencia para Pavimentos de Concreto, propuestas por Pickett y Ray, en combinación con el criterio de la Portland Cement Association, por considerarse el método más apropiado en este caso. Tales cartas 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 llamado “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.

Características del pavimento
De acuerdo con los cálculos efectuados al respecto, puede señalarse en términos generales que el pavimento de la nueva pista 10-28 está constituido por losas de concreto de 30 cm de espesor, en las zonas correspondientes a las cabeceras, nuevas calles de rodaje y ampliación de la plataforma actual. El espesor de las losas en el área restante de la pista es de 27 cm. La plataforma, calles de rodaje existentes, así como una porción de la pista antigua 06-24 comprendida entre las estaciones 0+900 y 1+700 fueron reforzadas con una sobrelosa de concreto hidráulico de 20 cm de espesor. La plataforma destinada al servicio de avionetas es de pavimento flexible. En la fig. 2, se presenta la zonificación correspondiente a las diversas secciones estructurales del pavimento, así como las secciones estructurales que se consideraron importantes para ser detalladas.
Las secciones estructurales típicas que corresponden a las diversas zonas del pavimento se muestran en la figura 3. También aparecen detalles de la construcción de la sobrelosa en algunos puntos importantes. En las figuras 4 y 5 se muestran en detalle las juntas tipo que fueron usadas. Cabe hacer notar que las juntas de dilatación fueron especificadas únicamente en la intersección de los pavimentos, limitando de esta manera diferentes cuerpos del pavimento que pueden trabajar independientemente, siguiendo el criterio de la PCA. Por otra parte, la separación entre las juntas longitudinales y transversales es suficiente para controlar los efectos de la temperatura, por lo cual no se requirió de refuerzo para absorber tales efectos. Es necesario hacer hincapié en la importancia de proyectar adecuadamente los dispositivos de transmisión de cargas o pasajuntas, puesto que en la suposición de la existencia y correcto funcionamiento de los mismos, se basa el criterio adoptado por la PCA.

  FIGURAS

Fig. 6 -11

Aspectos generales de la construcción
Las terracerías fueron compactadas a un grado de 100 por ciento respecto a la prueba Próctor SOP. En las figuras 6, 7 y 8 se presentan aspectos del proceso. Después se procedió a la construcción de la subbase, con grava de calidad, compactada al 95% de su peso volumétrico seco máximo obtenido en la prueba Porter. La compactación se controló, tanto en terracería como en subbase, con el método de cono de arena. Se efectuaron periódicamente pruebas de placa para verificar el valor del módulo de reacción de la subrasante. Previo a la colocación del concreto, se saturó la superficie de la subbase para evitar la absorción de la lechada del concreto se montó una planta en la población de Plan de los Amates. Se colaron en total cerca de 100,000 m3 de concreto. Para el colado del concreto del pavimento, se procedió por franjas alternadas cuyo ancho correspondió al de la separación entre las juntas longitudinales, usando cimbras metálicas y procedimientos manuales. El curado del concreto se realizó originalmente manteniendo una lámina de agua, pero en virtud de que los resultados obtenidos no fueron del todo satisfactorios, finalmente se empleó un agente del tipo de membrana para lograr este objetivo. En la fig. 9 se muestra el primer procedimiento descrito. Por su parte, en las figuras 10 y 11 se muestran dos aspectos de la pista y una calle de rodaje del aeropuerto con el pavimento construido. Aunque tiene poco tiempo de haber entrado en operación, el aeropuerto ha tenido un gran movimiento pues ya son varias las líneas aéreas internacionales que actualmente operan en él además de las nacionales, y otras más hacen gestiones para hacerlo. Su funcionamiento ha sido enteramente satisfactorio en todos sentidos y ha sido una excelente oportunidad para observar las ventajas que ofrecen los pavimentos de tipo rígido.

Actualización
El autor del artículo nos comenta: “A una distancia de poco más de 40 años, se ha observado que el pavimento del aeropuerto de Acapulco ha mostrado un buen comportamiento. A la fecha solamente se han sustituido algunas losas que mostraban agrietamientos a pesar de que el tránsito aeronáutico ha sufrido un incremento importante en este aeropuerto”.

Referencias: 1. Especificaciones Generales de Construcción, SOP, Parte Novena, Libro Primero, 1957.
2. Soil Mechanics for Road Engineers, Road Research Laboratory, H.M.S.O., London, 1961.
3. Pickett G. y G. K. Ray, “Influence Charts for Concrete Pavements”. Proceedings of the American Society of Civil Engineers, 1950.
4. Westergaard, H. NI., “New Formulas for Stresses in Concrete Pavements of Airfields”, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, 1947.
5. Design of Concrete Airport Pavement, Portland Cement Association, 1955.

6. American Society for Testing Materials, Standards, Tomo II.

1 En el texto original se menciona que el autor es Ingeniero civil, Jefe de la Sección de Pavimentos, Dirección General de Proyectos y, Laboratorios, SOP. Profesor adjunto de Pavimentos y Laboratorio de Pavimentos, División de Estudios Superiores, Facultad de Ingeniería, UNAM.