PAVIMENTOS FLEXIBLES

METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES:

TENDENCIAS, ALCANCES Y LIMITACIONES

RESUMEN

El artículo presenta los tipos de metodologías para el análisis y diseño de estructuras de

pavimentos flexibles en el mundo, las tendencias actuales y el avance de herramientas

computacionales en la ingeniería de pavimentos. Se discuten los alcances y limitaciones

de dichas metodologías y tendencias, haciendo énfasis en el comportamiento de materiales

granulares que conforman capas de base y subbase. Además se realiza una discusión

crítica sobre la forma como el método de diseño colombiano evalúa el fenómeno de deformación

permanente en estructuras de pavimentos flexibles.

PALABRAS CLAVES: Metodologías de diseño de pavimentos, métodos empíricos, métodos

analíticos, programas de elementos finitos, micromecánica, materiales granulares.

ABSTRACT

The paper presents the methodologies for the analysis and design of flexible pavement

structures in the world, the actual tendencies and the advance of computation tools in the

pavements engineering. The reaches and limitations of these methodologies and tendencies

are discussed, doing emphasis in the behavior of granular materials that conforms base

and subbase layers. In addition, a critique is made on the form as the design Colombian

method evaluates the permanent strain phenomenon in flexible pavements structures.

KEY WORDS: Pavement Design methodologies, empirical methods, analytical methods,

finite element programs, micromechanics, granular materials.

Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 17-2, pp. 41-65. Bogotá, Diciembre de 2007. ISSN 0124-8170

METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES: TENDENCIAS, ALCANCES Y LIMITACIONES

42 Rondón Quintana, Reyes Lizcano

INTRODUCCIÓN

Un pavimento debe ser diseñado de tal manera que las cargas impuestas por el tránsito

no generen deformaciones permanentes excesivas. En el caso de los pavimentos flexibles

estas deformaciones se producen en cada una de las capas. Los métodos de diseño de

pavimentos descritos en [1, 2, 3, 7, 43, 48, 50, 87, 92] suponen que las deformaciones permanentes

ocurren solamente en la subrasante. Sin embargo, en vías donde se construyen

capas asfálticas delgadas o de baja rigidez (p.e. vías de bajo tráfico) las capas granulares

soportan el esfuerzo aplicado casi en su totalidad y la magnitud de dichos esfuerzos puede

llegar a generar valores altos de deformación permanente. Por lo tanto, las metodologías

de diseño deben comenzar a tener en cuenta las deformaciones que se producen en estas

capas, y los modelos para predecir dichas deformaciones, deben ser capaces de reproducir

el comportamiento de estos materiales bajo diversas trayectorias de carga cíclica y

condiciones del medio ambiente.

Este artículo resume la primera fase de un proyecto de investigación que tiene como objetivo

evaluar la respuesta que experimentan materiales granulares bajo cargas cíclicas

y condiciones ambientales similares a las que presentan in situ cuando conforman capas

granulares de base y subbase en pavimentos flexibles. Basados en una amplia revisión

bibliográfica, en esta primera fase y por ende en el presente artículo, se contextualiza la

forma como los métodos de diseño evalúan el fenómeno de deformación permanente en

estructuras flexibles con el ánimo de justificar el proyecto. Presenta los alcances y las limitaciones

de los mismos así como su evolución y la forma como se está llevando a cabo

investigación en el área del comportamiento de materiales granulares en el mundo. Se

realiza además una descripción crítica del método de diseño Colombiano basado principalmente

en la forma como son caracterizados los materiales granulares en un pavimento y la

variable subrasante. Un estado del conocimiento sobre la forma como ha sido evaluada la

respuesta resiliente y la resistencia a la deformación permanente de estos materiales bajo

carga cíclica puede ser consultada en [84]. Las fases futuras del proyecto buscarán medir

y evaluar las propiedades dinámicas de materiales granulares Colombianos, para luego

desarrollar o adaptar ecuaciones constitutivas apropiadas para predecir la respuesta que

experimentan in situ.

1. METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

1.1 MÉTODOS DE DISEÑO EMPÍRICOS

Las metodologías de diseño de pavimentos flexibles son generalmente de carácter empírico

o mecánico – empíricas. En el caso de los métodos empíricos se correlaciona el comportamiento

de los pavimentos in situ, a través de observaciones y mediciones de campo,

con los factores que causan los mecanismos de degradación en estas estructuras. Los

factores más importantes son las cargas impuestas por el tránsito, las condiciones ambientales

(principalmente

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