METODOLOGIA DE DISEÑO

1. METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

1.1 MÉTODOS DE DISEÑO EMPÍRICOS.

Los métodos empíricos correlacionan el comportamiento de los pavimentos in situ, a través de observaciones y mediciones de campo, con los factores que causan el mecanismo de degradación de dichos pavimentos.

Entre los mecanismos más importantes se encuentra (las cargas impuestas por el transporte, el medio ambiente, el terreno de fundación, la calidad de los materiales y las deficiencias en el proceso constructivo. Los dos mecanismos de degradación más importantes que se desean controlar son la fatiga (deformaciones altas a tracción en la zona inferior de la capa asfáltica)y la deformación permanente(deformación vertical residual acumulada por el paso los vehículos).

En las estructuras flexibles la deformación permanente es la suma de las deformaciones en cada una de las capas del pavimento. Pero en los métodos empíricos se tiene una gran limitación que solo se tiene en cuenta la deformación de la capa de la sub rasante ya que esta es la que más baja rigidez.

Ensayos, estudios e investigaciones han demostrado que la mayor parte de la deformación se presenta en la capa asfáltica y en la base granular e incluso de la sub base.

El método empírico además de no tener en cuenta parte de la acumulación de la deformación permanente que puede ser producida en las capas granulares de base y subbase. También se debe tener en cuenta algunos otros aspectos que son: No permite ser adaptada a condiciones distintas a las que fueron estudiadas para su desarrollo e implementación.

Si se requiere la utilización de materiales o estructuras distintas a aquellas empleadas durante el estudio in situ, extrapolar el comportamiento de los mismos a las condiciones estudiadas es costoso y de difícil determinación numérica y experimental.Métodos de diseño de este tipo necesitan de gran inversión y tiempo para la realización de ensayos a gran escala.

Todo lo anterior está produciendo que los métodos empíricos sean reemplazados por métodos de diseños basados en aproximaciones analíticas y mecanicistas.

1.1.1 Caso Colombiano

En Colombia el método de diseño de pavimentos flexibles del Instituto Nacional de Vías, es empírico. Lo delicado de este método es que en Colombia las condiciones de tránsito y clima son cambiantes.

En el método de diseño INVIAS, una de las principales limitaciones como los demás métodos empíricos es que suponen que la deformación permanente ocurre solo en la subrasante. En el método INVIAS, la sub rasante se caracteriza por medio del módulo resiliente (usado en metodologías mecanicistas). Como en la práctica es de difícil determinación experimental el cálculode esta variable en la subrasante, lo que se hace es correlacionarla con el valor del CBR a través de la siguiente ecuación empírica de Heukelom&Klomp:

Pero cuando se utiliza la ecuación surgen muchas incertidumbres. Por lo tanto para el caso Colombiano, donde existe variedad de composición y tipos desuelos, escoger arbitrariamente una ecuación empírica puede conducir a diseños de estructuras sub o sobredimensionadas.

En el caso de los materiales granulares que conforman la base y la sub base el módulo resiliente también puede ser obtenido por ecuaciones empíricas las cuales también generan muchas incertidumbres. Aparte de esto investigadores aseguran que la rigidez de un material no es simple función del CBR.

1.2 MÉTODOS DE DISEÑO ANALÍTICOS, MECANICISTAS O RACIONALES

Los métodos analíticos a diferencia de los métodos empíricos tienen en cuenta como el estado de esfuerzo y deformación que experimentan las capas que conforman la estructura del pavimento influyen en el comportamiento del mismo. Este método para el cálculo de esfuerzos y deformaciones recurre a programas de computadores de la década de los 60s. Una vez calculados los estados de esfuerzo y deformación, se comparan con aquellos que admite el pavimento para la vida útil proyectada, y en un procedimiento de ensayo y error se dimensionan las capas que conformarán la estructura de pavimento.

Cabe resaltar que los métodos analíticos tienen varias connotaciones con el método empírico.

Pero la principal desventaja está en que el cálculo de los estados de esfuerzo y deformación se realiza por lo general suponiendo que el pavimento flexible es un sistema multicapa elástico lineal (compuesto por tres capas: la sub rasante, la capa granular no tratada y la capa asfáltica).

Otras desventajas de estos métodos son que: 1.Suponen que los materiales que componen cada una de las capas del pavimento son isotrópicos y homogéneos.2.Los programas analíticos no tienen en cuenta las diferentes geometrías que pueden presentar las estructuras de pavimento y la carga es estática.3. En la mayoría de los casos los programas de computador no tienen en cuenta el efecto del medio ambiente sobre las propiedades mecánicas de los materiales utilizados.4. Cuando se emplean ecuaciones

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