Análisis de costos de construcción asociados al diseño racional de pavimentos con diferentes modelos de fatiga

 

Armando Orobio1*, Jackson Gil*

* Universidad del Valle. COLOMBIA

Dirección de Correspondencia


RESUMEN

En el diseño racional de pavimentos flexibles se utilizan modelos de fatiga para estimar los esfuerzos y deformaciones admisibles, los cuales son comparados con los esfuerzos y deformaciones actuantes calculadas con modelos de respuesta. Los modelos de fatiga desarrollados para diferentes materiales y condiciones de servicio producen resultados diferentes, lo que genera la necesidad de realizar calibración de modelos para condiciones locales de uso. En Colombia no se han realizado esfuerzos de calibración de modelos de fatiga para pavimentos, los diseñadores de pavimentos se ven obligados a recurrir a leyes de fatiga desarrolladas en otros países, para materiales y condiciones diferentes a las nacionales, lo que genera imprecisiones en el dimensionamientos de los pavimentos y su desempeño a largo plazo. El objetivo de esta investigación es evaluar la incidencia de diferentes leyes de fatiga en el dimensionamiento y costos iniciales de construcción de pavimentos flexibles. Para esto se evaluaron dos estructuras diseñadas por el método racional, empleando el modelo de respuesta Bisar y diferentes leyes de fatiga. Se encontró gran variación en dimensiones y costos, revelando que el desarrollo y calibración de modelos de fatiga puede conllevar a ahorros significativos en la construcción de pavimentos en el país.

Palabras clave: Pavimentos, fatiga, mecanicista, racional


1. Introducción

El avance de la ingeniería de pavimentos flexibles ha sido considerable en los últimos años a nivel mundial, permitiendo desarrollar metodologías de diseño más confiables, que permiten diseñar y construir pavimentos con una relación costo beneficio más conveniente para el desarrollo de la infraestructura vial, y que en consecuencia las altas inversiones realizadas para construir y conservar la infraestructura vial generen mayor beneficio, contribuyendo al desarrollo económico de las naciones. Las metodologías de diseño de pavimentos flexibles han evolucionado de métodos empíricos a métodos mecanicistas-empíricos, estos últimos que requieren ser calibrados a condiciones locales, son lo más avanzado en métodos de diseño de pavimentos y representan el estado del arte en el tema.

Los métodos mecanicistas o racionales son una mejor alternativa a las metodologías empíricas de diseño de pavimentos (Zheng et al., 2012), pero su aplicabilidad en el entorno nacional es limitada, dado que no se han realizado los esfuerzos de calibración necesarios para que su aplicación sea confiable a nivel local. Una de las principales falencias de la aplicación de los métodos mecanicistas en el país, es que son escasas las investigaciones realizadas sobre el fenómeno de fatiga en los materiales empleados para el diseño de pavimentos flexibles, siendo este uno de los principales pasos para la calibración de los métodos mecanicistas (Huang, 2004), esta situación se presenta principalmente por la poca investigación en el tema a nivel nacional y por la escases de equipos apropiados para realizar mediciones de campo y de laboratorio. En Colombia no se han desarrollado leyes de fatiga que caractericen el comportamiento a la fatiga de los materiales locales a partir de sus propiedades mecánicas, físicas y reológicas (Rondón et al., 2013).

En ausencia de una mejor información, los diseñadores colombianos se ven obligados a recurrir a leyes de fatiga determinadas en otros países con condiciones de tránsito, clima y materiales diferentes a las nacionales, problema que se incrementa al tener que escoger entre la gran variedad de leyes de fatiga disponibles, lo que genera una gran incertidumbre en el resultado final (Higera, 2007). Esta investigación tiene como objetivo determinar cómo inciden las leyes de fatiga disponibles para diseño racional de pavimentos flexibles, en el dimensionamiento y costos iniciales de construcción de pavimento flexibles.

 

2. Diseño Racional de Pavimentos

Los métodos racionales de diseño de pavimentos están enfocados en la mecánica de materiales, permitiendo un análisis teórico del comportamiento del pavimento ante las solicitaciones de carga, como el tránsito y los esfuerzos inducidos en la estructura por variaciones climáticas (Valdés et al., 2012 ; Garnica y Correa, 2004). Los métodos racionales requieren la determinación de las propiedades de los materiales que conforman la estructura del pavimento, principalmente el módulo de elasticidad y la relación de Poisson de cada una de las capas constituyentes de la estructura. Es recomendable determinar estas propiedades mediante ensayos de laboratorio, sin embargo en algunos casos se permite el uso de correlaciones o valores típicos. La metodología requiere de la calibración adecuada de las leyes de fatiga de los materiales, para poder predecir de forma más precisa la evolución en el tiempo de los diferentes deterioros que se puedan presentar, es por esto que la calibración aumenta de manera considerable la confiabilidad de los diseños (Huang, 2004; Garnica y Correa, 2004; Sun, et al., 2003; Rodriguez, et al., 2013; Orobio, 2011;Wang, 2011).

En un diseño racional de pavimentos flexibles la respuesta ante las cargas está dada en términos de esfuerzos, deformaciones y deflexiones en cada una de las capas constituyentes del pavimento (Selvaraja, 2012). Los modelos de respuesta están basados principalmente en la teoría elástica multicapa, sobre la cual se han desarrollado varias aplicaciones de computador (Alize lll, Kenpav, Depav, Cedem, Bisar, etc) que se han convertido en una herramienta fundamental para determinar los esfuerzos y deformaciones actuantes en la estructuras de pavimento (Zheng et al., 2012; Quintana y Lizcano, 2007). Estos modelos son sensibles a los datos de entrada, principalmente el módulo de elasticidad y la relación de Poisson de los materiales, por lo que en el proceso de diseño requiere la correcta determinación de estos parámetros.

Por otro lado, las leyes de fatiga permiten determinar los esfuerzos y deformaciones admisibles en la estructura, como son la deformación vertical en la subrasante, la tensión en el plano inferior de la carpeta asfáltica y la deflexión de la estructura, lo que para efectos del diseño racional, permite verificar que los esfuerzos y deformaciones en la estructura, sean menores a los admisibles y de esta forma controlar el agrietamiento y el ahuellamiento del pavimento flexible (Huang, 2004; Reyes, 2003; Quintana y Lizcano, 2007).

 

3. Deformación radial admisible en la base de las capas asfálticas

El agrietamiento del concreto asfáltico por fatiga ha sido reconocido como una de las principales formas de daño estructural en los pavimentos asfálticos (Zhi et al., 2012), es por esto que se han determinado leyes de fatiga para controlar el agrietamiento en las mezclas de concreto asfáltico durante su vida útil, estas leyes de fatiga se determinan por medio de ensayos a flexión, simulando la temperatura esperada de servicio y aplicando en cada repetición un esfuerzo hasta que se produzca la falla de la probeta. De esta manera se puede correlacionar la deformación admisible en la base del concreto asfáltico con el número de ciclos (N) para un periodo determinado (Hafeez et al., 2013; Homsi et al., 2012; Tigdemir et al., 2002; Reyes, 2003; Yeo et al., 2007; Valdés et al., 2011; Ambassa et al., 2013; Norambuena-Contreras et al., 2011). Como forma general de las leyes de fatiga para la deformación radial en la base de la carpeta asfáltica se tiene (Sun et al., 2003; Behiry, 2012):

   (1)

k1, k2 y k3: Son constantes de calibración.

E (psi): Módulo de elasticidad de la mezcla de concreto asfaltico.

ε : Deformación radial admisible en la base de la carpeta asfáltica.

N: Tránsito de diseño expresado en ejes equivalentes acumulados de 8.2 Toneladas en carril de diseño.

En la Tabla 1 se presentan diferentes modelos para estimar la deformación radial admisible en la base de la carpeta asfáltica.

 

4. Deformación vertical en la subrasante

La deformación vertical en la subrasante está relacionada con los esfuerzos verticales debidos a las cargas sobre la estructura de pavimento, cuando la deformación inducida sobrepasa los valores admisibles se produce ahuellamiento, una de las fallas más comunes en los pavimentos flexibles. Diferentes investigadores han tratado de prevenir este tipo de falla en los pavimentos, para esto se han desarrollado modelos de fatiga que permiten relacionar las cargas cíclicas, generadas por tránsito durante el periodo de diseño, con el valor de deformación vertical admisible (Reyes, 2003; Khana et al., 2013). Se han propuesto diferentes leyes de fatiga para determinar el límite admisible de la deformación vertical (Tabla 2), la forma general de estas ecuaciones es la siguiente (Behiry, 2012):

  (2)

 

N: Tránsito de diseño expresado en ejes equivalentes acumulados de 8.2 Toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño.

Tabla 1. Leyes de fatiga para la deformación radial admisible en la base de la carpeta asfáltica

 

Tabla 2. Leyes de fatiga disponibles para uso en el cálculo de la deformación vertical admisible en la subrasante

 

 

5. Esfuerzo vertical admisible en la subrasante

Los esfuerzos verticales en la subrasante, al igual que la deformación vertical en la subrasante, están directamente relacionados con las cargas que afectan la estructura del pavimento y con la capacidad estructural de las capas que lo conforman, cuando los esfuerzos verticales en la subrasante son mayores que los admisibles se genera ahuellamiento. Se han desarrollado investigaciones en laboratorio y campo realizando pruebas con carga repetida, considerando las propiedades de los suelos, para determinar la deformación permanente de los suelos y el esfuerzo vertical admisible en la subrasante para un número determinado de ciclos de carga (Hidalgo, 2007; Suh et al., 2010; Khana et al., 2013 ). Existen ecuaciones para determinar el esfuerzo admisible en la subrasante, Ecuaciones 3 y 4 (Higuera, 2008; Rodriguez et al., 2012).

 (3)

C=0.008 (Jeuffroy)

C=0.007 (Dormon y Kerhoven)

C=0.006 (Acum y Fox)

Criterio de la CRR Bélgica, (Rodríguez et al., 2012; Higuera, 2008)

(4)

 

 

6. Comportamiento a la deflexión

La deflexión de un pavimento se relaciona con el tipo y la magnitud de la carga que afecta la estructura, las cargas que afectan al pavimento generalmente son cargas cíclicas inducidas por el tránsito. En diferentes centros de investigación se han desarrollado leyes de fatiga que relacionan la máxima deformación vertical generada por los vehículos, con la deformación vertical admisible que puede soportar la estructura de pavimento durante su periodo de diseño (Higuera, 2007). La forma general de las leyes de comportamiento de la deflexión admisible se presenta en las Ecuaciones 5 y 6.

(5)

(6)

 

Δz adm= Deflexión admisible de la estructura de pavimento flexible.

E, F: Constantes de calibración

N: Tránsito de diseño expresado en ejes equivalentes acumulados de 8.2 Toneladas en el carril de diseño durante el periodo de diseño.

En la Tabla 3 se presentan algunas constantes que diferentes autores han propuesto para determinar la deflexión admisible en el pavimento flexible citadas en (Higuera, 2007).

Tabla 3. Leyes de fatiga disponibles para calcular la deflexión admisible de la estructura de pavimento (Higuera, 2007)

 

 

7. Metodología

Con el propósito de analizar la incidencia de las leyes de fatiga en el costo inicial de construcción de pavimentos, se evaluaron dos estructuras de pavimento flexible empleando la metodología de diseño racional. Para esto se hicieron diferentes combinaciones de leyes de fatiga y a cada una se le determinaron los espesores utilizando el modelo de respuesta modelo de la Shell (Bisar 3), las combinaciones solo incluyeron layes de fatiga aplicables a las tipologías de las estructuras evaluadas, luego a cada estructura resultante de las combinaciones de leyes de fatiga se le calculó el costo inicial de construcción para un kilómetro de vía, finalmente se analizó la variación de los costos y las dimensiones de las capas las estructuras determinadas con las combinaciones de leyes de fatiga. El costo inicial se calculó considerando únicamente el costo de las capas que componen la estructura de pavimento. La metodología que se llevó a cabo se puede observar en la Figura 1.

Fase 1

En la fase 1 se definen las características mecánicas de los materiales que componen las dos estructuras de pavimento flexible en el análisis, se utilizaron valores típicos de la región (Guzmán y Marín, 2007). Con el propósito de comprar resultados se consideraron dos valores de módulo para el concreto asfáltico; 1500 MPa y 687Mpa, el valor más bajo trata de representar condiciones críticas a altas temperaturas de servicio, las características de los materiales se presentan en las Tablas 4, 5 y 6.

Figura 1. Metodología empleada para el diseño de dos estructuras de pavimento flexible

 

Tabla 4. Características mecánicas de los materiales que componen la estructura N°1

 

Tabla 5. Características mecánicas de los materiales que componen la estructura N°2

 

Tabla 6. Parámetros de carga y propiedades de la carpeta asfáltica

 

 

El tránsito se definió en 2.84 * 106 ejes equivalentes de 8.2 Ton, la configuración de las cargas se muestra en la Figura 2, se asumió una rueda doble que tiene una carga de 4.1Tn (40 KN), conformada por dos cargas de 2.05Tn (20 KN) separadas 32.4 cm, y que se aplican en una circunferencia de radio 10.8cm, indicando que hay dos presiones de 0.546 MPa.

Fase 2

En esta fase se seleccionaron entre todas las leyes de fatiga disponibles, aquellas que aplican para el tipo de materiales propuestos. Esta selección se realizó con base en las recomendaciones de los autores de los modelos y el material bibliográfico consultado, se analizó la conveniente aplicación de cada ley de fatiga, dependiendo de las características de los materiales definidos en cada una de las dos estructuras evaluadas en el presente estudio, estas leyes de fatiga se pueden observar en Tabla 3, y Ecuaciones 3 y 4.

Posteriormente, como punto de comparación se definió una estructura base, la cual fue diseñada utilizando las leyes de fatiga más comúnmente utilizadas en el diseño racional en Colombia, Tabla 7.

Por último, a partir de la estructura base se revisaron los diseños variando solamente las leyes de fatiga de deformación en la base de la carpeta asfáltica, mientras las demás leyes de fatiga utilizadas en la definición de la estructura base permanecían constantes. Un procedimiento similar se realizó para la deformación vertical en la subrasante, el esfuerzo vertical en la subrasante y la deflexión de la estructura. En otras palabras se revisó el diseño de la estructura base, pero con una ley de fatiga diferente cada vez. El número de combinaciones de leyes de fatiga se pueden observar en la Tabla 8.

Figura 2. Configuraciones de carga sobre el pavimento

 

 

Tabla 7. Leyes de fatiga de común uso en Colombia

 

Tabla 8. Combinaciones de leyes de fatiga de deformación radial en la base de la carpeta asfáltica

 

Fase 3

Luego de definir las diferentes combinaciones de leyes de fatiga, se realizó el cálculo de espesores de las dos estructuras de pavimento para cada combinación de leyes de fatiga, para esto se empleó la metodología de diseño racional de pavimentos flexible y se utilizó el modelo de respuesta BISAR 3.0 para calcular los esfuerzos y deformaciones actuantes en la estructura de pavimento, que fueron comparados con los esfuerzos y deformaciones admisibles determinados por medio de las leyes de fatiga, por otra parte se consideró que el espesor de cada capa que compone la estructura será adecuado cuando satisfaga los requisitos de confiabilidad determinados por la metodología racional.

Para hacer el análisis de variación de costos iniciales de construcción, asociados a las estructuras resultantes de cada combinación de leyes de fatiga, se calculó el costo para un kilómetro de vía con un ancho de 7.3 m. Para esto se determinó la cantidad de m3 que representa cada material por kilómetro y se multiplicó por su costo unitario en m3Tabla 9. Se tomaron precios de referencia del Departamento del Valle del Cauca (Gobernación del Valle, 2013) y de empresas constructoras (Sispac, 2012). La fórmula empleada para calcular el costo de cada espesor por kilómetro se presenta en la Ecuación 7.

(7)

Donde h es el espesor de la capa del material (m)

Tabla 9. Costo unitario de construcción de cada capa

 

Se aclara que en el cálculo del costo por kilómetro de construcción, solo se considera el costo de construcción del concreto asfáltico, la base granular, la subbase granular y el suelo-cemento.

 

8. Análisis de resultados

Después de ser diseñadas las dos estructuras de pavimento, para las 30 combinaciones de leyes de fatiga descritas en la Tabla 8, se observó gran variación en las dimensiones de las estructuras. Las leyes de fatiga con mayor influencia respecto a la variación de los espesores de la carpeta asfáltica, son las de deformación radial en la base de la carpeta asfáltica ya que en estas combinaciones la mayoría de los casos el diseño fue controlado por un valor admisible muy bajo de la deformación radial, y dado que el espesor que más aporta para que el valor de la deformación radial actuante sea menor al admisible es el espesor de la carpeta asfáltica, se hizo difícil controlar espesores altos en la carpeta asfáltica cuando los valores admisibles de deformación radial eran muy bajos. Los espesores de la carpeta asfáltica aumentan de forma considerable cuando se asume un módulo de carpeta bajo (687 MPa), con respecto a los que se obtienen un valor de módulo más alto (1500 MPa) (Figura 3).

Las combinaciones 1, 5, 6, 8, 9 y 18 correspondientes a las leyes de fatiga de US Army Corps of Engineers, Transport and Road Research Laboratory, Illinois- Department of Transportation, Minnesota 1998, Indian model e Inglesa respectivamente, para las dos estructuras y los dos valores de módulo evaluados, requieren espesores de carpeta asfáltica altos (mayores a 18 cm) para cumplir con los criterios de diseño. En estos casos cuando los espesores en la carpeta asfáltica son muy grandes se requeriría remodelar la estructura de pavimento flexible colocando una base estabilizada con asfalto sobre la cual se coloca la carpa de rodadura, este resultado se debe a que los valores admisibles obtenidos por estas leyes de fatiga son bastante exigentes, comparados con las otras leyes de fatiga estudiadas.

Al analizar el efecto de utilizar diferentes leyes de fatiga para deformación vertical en la subrasante y para la deflexión de la estructura, en la mayoría de los casos los espesores determinados son muy similares a los obtenidos para la combinación de leyes de fatiga que componen la estructura base, en consecuencia se considera que la influencia de estas leyes de fatiga en la variación de los espesores es mínima, comparada con la influencia de las leyes de fatiga para la deformación radial en la base de la carpeta asfáltica.

El rango de variación de los espesores para las capas de suelo–cemento y subbase granular en la estructura 2, para ambos casos de módulo, es muy similar y se considera pequeño al compararlo con el rango de variación de la carpeta asfáltica. Esto se debe a que para esta estructura las exigencias de los valores admisibles al usar las leyes de fatiga de esfuerzo y deformación en la subrasante son menores comparadas con las de algunas leyes de fatiga de deformación radial en la base de la carpeta asfáltica.

En la estructura 2, la capa de suelo-cemento colocada sobre la subrasante, permite que haya una mayor disipación de los esfuerzos y deformaciones que afectan la subrasante. Es por esto que en los casos en que el diseño es controlado por los esfuerzos o las deformaciones en la subrasante, los espesores de la base granular disminuyen, esto es notorio al comparar los espesores de la base granular de la estructura 1 que no incluye la capa estabilizada, con los espesores de la base granular de la estructura 2 que si incluye la capa estabilizada.

Para el caso de la estructura 1, la Figura 3 muestra un gran número de combinaciones de leyes de fatiga en donde la variación de espesores de las capas de las capas granulares es poca, presentando espesores muy similares a los de la estructura base, sin embargo para el caso de la carpeta asfáltica el número de combinaciones con espesores similares al de la estructura base es más reducido, indicando mayor sensibilidad de esta capa al uso de diferentes leyes de fatiga. Para la estructura 2 se observa un número más alto de combinaciones que presenta poca variabilidad del espesor de la asfáltica, indicando que cuando se tiene una capa estabilizada, el efecto de utilizar deferentes leyes de fatiga en la variabilidad de espesores requeridos de carpeta asfáltica se reduce.

En todos los casos el rango de variación del costo inicial fue alto (Tabla 10), en la Figura 4 se observa que tan solo un pequeño porcentaje de combinaciones de leyes de fatiga generan un costo superior a U$421,052. En la mayoría de los casos cuando el costo de la estructura es superior a U$421,052. las combinaciones que corresponden a estos costos fueron las que se obtuvieron al cambiar las leyes de fatiga de deformación radial en la base de la carpeta asfáltica, es por esto que se considera que la incidencia de estas leyes de fatiga en el costo de la estructura es alta.

Figura 3. Variación de los espesores para las estructuras de pavimento

 

Tabla 10. Variación del costo de cada estructura de pavimento (U$)

 

En las dos estructuras de pavimento, para ambos valores de módulo de carpeta asfáltica, aproximadamente el 50% de las combinaciones generan un costo inicial cercano al costo de la estructura base (Figura 4), para esto se tomaron todas las combinaciones de leyes de fatiga que se encuentran en un rango de costos de ± U$52,631 el costo de la estructura base. Las leyes de fatiga que corresponden a estas combinaciones son:

•    Leyes de fatiga de deformación radial: Belgian Road Research Center.

•    Leyes de fatiga de deformación vertical: Shell 95%, Shell 50%, LCPC, Dormon y Mercalf.

•    Leyes de fatiga de esfuerzo vertical en la subrasante: Jeuffroy, Acum y Fox.

•    Leyes de fatiga de deflexión de la estructura: Instituto de Asfalto, Criterio Checoslovaco, Crit. RTAC Canadá, Criterio Ivanov, ASHTO Road Test, Crit. CGRA Canadá, Criterio Belga.

Se observó que la mayoría de las leyes de fatiga para la deflexión de la estructura, generaron un costo inicial similar al de la estructura base. La mayoría de las combinaciones para las leyes de deformación radial en la base de la carpeta asfáltica generaron un costo mayor al de la estructura base, esto se debe principalmente a la alta incidencia de estas leyes de fatiga en los espesores de la carpeta asfáltica, y en consecuencia los costos presentan alta variación debido a que el costo del concreto asfáltico es el más alto entre los materiales que componen la estructura de pavimento.

Es de aclarar que con el análisis de los resultados del estudio, no se recomienda la selección de las leyes de fatigan que generen el menor costo inicial, esta sería una conclusión equivocada debido a que para obtener la mejor relación costo-beneficio en el diseño mecanicista de pavimentos se debe realizar la calibración local de las leyes de fatiga. Los resultados de análisis muestran que existe alta variabilidad en costos iniciales de construcción cuando se usan en el diseño leyes de fatiga no calibradas localmente. Adicionalmente al tener el método de diseño calibrado, se logra mejor desempeño en el ciclo de vida de los pavimentos, reduciendo los costos de conservación.

Figura 4. Variación del costo de las estructuras de pavimento

 

 

9. Conclusiones

El análisis muestra que existe una variación significativa de los espesores de las capas obtenidas al diseñar un pavimento con diferentes leyes de fatiga, aun cuando las leyes de fatiga que se usan sean desarrolladas para el mismo tipo de materiales. Este hecho genera una gran incertidumbre en el diseño mecanicista de pavimentos, reafirmando la necesidad de que se realicen los esfuerzos locales de calibración de leyes de fatiga para obtener soluciones acordes a las necesidades de los proyectos.

La variación en los costos iniciales de construcción resultante de la incertidumbre en el diseño con diferentes leyes de fatiga es grande, lo que implica que cuando no se utiliza un método calibrado existe gran incertidumbre sobre los costos iniciales de construcción y sobre la durabilidad de la estructura.

Al analizar el efecto de utilizar diferentes leyes de fatiga para deformación vertical en la subrasante y para la deflexión de la estructura, en la mayoría de los casos los espesores determinados son muy similares a los obtenidos para la combinación de leyes de fatiga que componen la estructura base, en consecuencia se considera que la influencia de estas leyes de fatiga en la variación de los espesores es mínima, comparada con la influencia de las leyes de fatiga para la deformación radial en la base de la carpeta asfáltica.

Para las condiciones del análisis, existe mayor sensibilidad a la ley de fatiga en la determinación de los espesores de las capas asfálticas, que en la determinación de espesores de las capas granulares. Este hecho plantea una gran incertidumbre en el costo de los proyectos, debido a que el concreto asfáltico es un material que tiene alta incidencia en los costos de construcción de pavimentos flexibles.

La calibración de los métodos racionales o mecanicista de diseño de pavimentos flexibles es un componente necesario para esta metodología de diseño, los resultados confirman que diseñar con modelos de fatiga no calibrados conlleva a una alta incertidumbre en los costos de construcción inicial de los pavimentos.

En el país se necesita hacer más investigación en el área de los pavimentos flexibles. Desarrollar modelos de fatiga para los materiales nacionales, considerando las condiciones climáticas de servicio de los pavimentos, el uso de modelos de fatiga desarrollados para materiales extranjeros y condiciones climáticas diferentes a las nacionales o regionales, podría generar sobrecostos en la construcción inicial de los pavimentos o costos excesivos en la conservación de los mismos. La calibración local permitiría determinar las leyes de fatiga adecuadas para cada región, permitiendo determinar los espesores de las capas del pavimento que garanticen un mejor desempeño durante su periodo de diseño, con mejor relación costo beneficio.

 

10. Referencias

Ambassa Z, Allou F.., Petit C., and Eko R. M. (2013), Fatigue life prediction of an asphalt pavement subjected to multiple axle loadings with viscoelastic FEM. Construction and Building Materials, 43, 443-452. doi:10.1016/j.conbuildmat.2013.02.017

Asphalt Institute. (1981), Thickness design asphalt pavements for highways and streets (No. 1). Asphalt Institute.

Asphalt Institute (1983), Asphalt Overlays for Highway and Street Rehabilitation, Manual Series No. 17 (MS-17). College Park, Maryland.

Behiry A. E. A. E. M. (2012), Fatigue and rutting life in flexible pavement. Ain Shams Engineering Journal, 3(4), 367-374. doi:10.1016/j.asej.2012.04.008.

Listado de Precios Oficiales. Gobernación del Valle del Cauca. Consultado el 2 de Octubre de 2013, de http://www.valledelcauca.gov.co/descargar.php?id=11186 

Craus J., Yuce R., and Monismith C. L. (1984), Fatigue behavior of thin asphalt concrete layers in flexible pavement structures. In Association of Asphalt Paving Technologists Proceedings (Vol. 53).

Das A. and Pandey B. B. (1999), Mechanistic-empirical design of bituminous roads: an Indian perspective. Journal of transportation engineering, 12 5(5), 463-471.

Defense D. O. (1988), Pavement design for roads, streets, and open storage area: multiple layer method. Technical Manual TM (Vol. 53), Washington, D.C.

Garnica Anguas P. y Correa A. (2004), Conceptos mecanicistas en pavimentos. Publicación Técnica, (258). Instituto Mexicano del Transporte.

Guzmán M. y Marín C. (2007), Comparación de módulos dinámicos de probetas elaboradas por el método Marshall y por el método Superpave. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 6(10), 67-76.

Hafeez I., KamalM. A., Mirza M. W. y BilalS. (2013), Laboratory fatigue performance evaluation of different field laid asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 44, 792-797.

Hidalgo Andrade F. A. (2007), Definición moderna de los parámetros para el diseño de pavimentos. Escuela Politécnica del Ejército, Ecuador.

Higuera C. H. (2007), Leyes de comportamiento de la deflexión admisible en pavimentos flexibles. Revista Facultad de Ingeniería UPTC, 22(0121-1129), 7-14.

Higuera C. H. (2011), Leyes de comportamiento de la deformación radial admisible de tracción en pavimentos flexibles. Revista Facultad de Ingeniería UPTC, 16(23).

Higuera C. H. (2007), Leyes de comportamiento de la deformación vertical admisible de compresión en pavimentos flexibles. Revista Facultad de Ingeniería UPTC, pp. 17-24.

Higuera C. H. (2008), Comportamiento de las variables de las leyes de fatiga, deformación y deflexión en un estructura de pavimento flexible. Revista Facultad de Ingeniería UPTC, 17(24), pp. 51-68.

Homsi F., Bodin D., Breysse D., Yotte S. and Balay J. M. (2012), A multi-linear fatigue life model of flexible pavements under multiple axle loadings. In 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements (pp. 697-706). Springer Netherlands.

Huang Y. (2004), Pavement Analysis and Design. Segunda ed, Pearson.

Khana S., Nagabhushanaba M., Devesh T. and P.K. J. (2013), Rutting in Flexible Pavement: An approach of evaluation with Accelerated Pavement Testing Facility. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2013, vol. 104, p. 149-157. doi:10.1016/j.sbspro.201 3.11.107 

LCPC-SETRA. (1997), French Design Manual for Pavement Structures. Paris: Laboratoire Central des Ponts et Chaussées and Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes.

Norambuena-Contreras J., Castro-Fresno D., Del Coz J. y García P. (2011), Simulación numérica de una mezcla asfáltica usando MEF y diseño de experimentos. Revista de la Construcción, 10(2), pp. 4-15.

Orobio A. (2011), Sensitivity analysis of flexible pavement performance parameters in the mechanistic-empirical design guide. ProQuest. 194p.

Powell W. D., Potter J. F., Mayhew H. C. and Nunn M. E. (1984), The structural design of bituminous roads (No. LR 1132 Monograph), Transportation and Road Research Laboratory, London.

Quintana H. A. R. y Lizcano F. A. R. (2007), Metodologías de diseño de pavimentos flexibles: tendencias, alcances y limitaciones. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 17(2), 41-65.

Reyes Lizcano F. A. (2003), Diseño racional de pavimentos. Pontificia Universidad Javeriana y Escuela Colombiana de Ingeniería, 1a edición, Bogotá DC.

Rodríguez Moreno M., ThebouxZeballos G., y González Vaccarezza A. (2013), Evaluación probabilística del agrietamiento de pavimentos asfálticos en carreteras de Chile. Revista de la construcción, 12(2), 1 52-1 65.

Rodríguez N., Torres F. y Arias A. (2012), Definición de alternativas del diseño del pavimento vía Arauca - Caracol, municipio de Arauca. L'esprit Ing énieux, pp. 104-113.

Rondón-Quintana H. A., Reyes-Lizcano F. A. y Vacca-Gámez H. A. (2013), Caracterización dinámica de una mezcla asfáltica sometida a las condiciones ambientales de Bogotá. Revista EIA, 7(14), 135-145.

Selvaraj S. I. (2012), Review on the Use of Instrumented Pavement Test Data in Validating Flexible Pavement Mechanistic Load Response Models. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 43, 819-831.

Shell S. P. D. M. A. (1978), Pavements and Overlays for Road Traffic. Shell International Petroleum, London.

Concretos y Cementos (2012). Consultado el 02 de Septiembre de 201 3, de Sispac Ltda: http://www.sispac.com.co/concretosycementos.pdf.

Suh Y.-C., Cho N.-H. and Munb. S. (2010), Development of mechanistic-empirical design method for an asphalt pavement rutting model using APT. Construction and Building Materials, 25(4), pp. 1685-1690. doi:10.1016/j.conbuildmat.2010.10.014 

Sun L., Hudson W. R. and Zhang Z. (2003), Empirical-mechanistic method based stochastic modeling of fatigue damage to predict flexible pavement cracking for transportation infrastructure management. Journal of transportation engineering, 129(2), 109-1 17.

Thompson M. R. (1987), ILLI-PAVE based full-depth asphalt concrete pavement design procedure. In Sixth International Conf. on Structural Design of Asphalt Pavements, Ann Arbor, Michigan.

Tigdemir M., Karasahin M. and Zekai S. (2002), Investigation of fatigue behaviour of asphalt concrete pavements with fuzzy-logic approach. International Journal of Fatigue, 24(8), pp. 903-910. doi:10.1016/S0142-1 123(01)00183-9 

Timm D., Birgisson B. and Newcomb D. (1998), Development of mechanistic-empirical pavement design in Minnesota. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1629(1), 181-188.

Transportation Association of Canada (1997), Pavement design and management guide. Transportation Association of Canada. Canada.

Valdés G., Pérez F. y Botella R. (2011), Ensayo Fénix, una Nueva Metodología para Medir la Resistencia a la Fisuración en Mezclas Asfálticas. Revista de la Construcción , 8 (1), pp. 114-125.

Valdés G., Pérez-Jiménez F. y Martínez A. (2012), Influencia de la temperatura y tipo de mezcla asfáltica en el comportamiento a fatiga de los pavimentos flexibles. Revista de la Construcción, 11(1), pp. 88-101 .

Verstraeten J., Veverka V. and Francken L. (1982), Rational and practical designs of asphalt pavements to avoid cracking and rutting. In Proceedings, Fifth International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements(Vol. 1, pp. 45-58).

Wang L. (2011), Mechanics of Asphalt Microstructure and Micromechanics. Mc Graw Hill. 480p.

Yeo I., Suh Y. and Mun S. (2007), Development of a remaining fatigue life model for asphalt black base through accelerated pavement testing. Construction and Building Materials, 22(8), pp. 1881-1886. doi:10.1016/j.conbuildmat.2007.04.015 

Zheng L., Hai-lin Y., Wan-ping W. and Ping C. (2012), Dynamic stress and deformation of a layered road structure under vehicle traffic loads: Experimental measurements and numerical calculations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Agosto , Volumen 39, pp. 100-112. doi:10.1016/j .soildyn.2012.03.002 

Zhi S., Gun W. W., Hui L. X. and Bo T. (2012), Evaluation of fatigue crack behavior in asphalt concrete pavements with different polymer modifiers. Construction and Building Materials, 27(1), 1 1 7-125. doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.08.017


Universidad del Valle, Colombia

E-mail: armando.orobio@correounivalle.edu.co

Fecha de Recepción: 02/10/2014 Fecha de Aceptación: 04/04/2015 

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c)