Optimización del diseño estructural de pavimentos flexibles en función de una zonificación territorial para métodos empíricos y empíricos-mecanicistas

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Escuela de Ingenieria Civil

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Hoy en día todo diseño de pavimentos flexibles en el área de la vialidad en Chile se guía por el “Manual de Carreteras del Ministerio de Obras Públicas”, la cual se rige por la “Guía de diseño AASHTO of 93” basado en un método empírico. Mundialmente en el diseño de pavimentos flexibles existen principalmente tres enfoques, éstos son el método empírico, mecanicista y el empírico-mecanicista. Todos estos enfatizan la diferencia de las características presentes en el pavimento entre inicio y el término de la vida de diseño, debido a la carga que genera el tránsito junto a factores ambientales. Estos generan la disminución de las características físicas y funcionales del pavimento, los que ocasionan la pérdida del confort y seguridad experimentada por el usuario de una determinada vía. Por lo tanto, considerando que cada metodología aplica de diferente forma los parámetros antes mencionados se deduce que la estructuración del pavimento como la funcionalidad a lo largo de su vida útil de diseño puede variar considerablemente dependiendo de las características propias de la zona en estudio. Particularmente se ha demostrado en diversos estudios que dentro de todos los factores de diseño, el factor temperatura es el parámetro que más afecta las propiedades del concreto asfáltico, este factor a diferencia del diseño de la Guía AASHTO 93, el Manual De Carreteras lo incluye dentro de su diseño, para esto recurre al factor Temperatura Media Anual Ponderada del Aire (TMAPA), este se calcula a través de las Temperaturas Medias Mensuales del Aire (TMMA). Por lo cual no entrega una confiabilidad de la variación que pueda existir con este parámetro y más aun considerando la diferencia de climas que existen a lo largo de nuestro país. El método Shell de diseño de pavimentos flexibles empírico-mecanicista, se basa en modelos matemáticos que relacionan datos de entrada (como las cargas de tránsito, clima, propiedades de las capas que componen al pavimento, etcétera) con la respuesta del pavimento, tensiones y deformaciones. Estas respuestas en conjunto con observaciones realizadas en terreno, se utilizan para predecir el fin de la vida de diseño de la carpeta asfáltica. Este Método de Diseño al contar con un gran número de parámetros de entrada, se transforma en un tipo de diseño muy complejo, es por esto que el manual Shell adoptó el uso de una serie de cartillas de diseño. Las cartillas se construyeron mediante la combinación de distintos espesores, propiedades de los materiales que componen la estructura de pavimento, distintas cargas externas (como la temperatura) y números de ejes equivalentes estándar esperados durante la vida de diseño. La temperatura de pavimentos puede afectar la estabilidad de la superficie. El diseñador siempre debe considerar las condiciones climáticas y evitar el uso de materiales sensibles a la temperatura y exceso de agua en condiciones adversas como lo enfatiza muy bien el método empíricomecanicista Sudafricano, la cual divide sus zonas tanto por temperatura como por efectos de la humedad, evitando así la potencial sobreestimación de espesores en localidades que presentan bajas temperaturas de servicio. Además complementando que el método empírico-mecanicista se enfoca en el comportamiento estructural de cada uno de los materiales que componen las distintas capas del pavimento y analiza la respuesta que tendrá frente a cargas aplicadas (ruedas) y distintas condiciones climáticas, lo que permite predecir la forma en que el pavimento puede fallar.

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Palabras clave

PAVIMENTOS, NORMAS, PAVIMENTOS FLEXIBLES

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