EVOLUCIN DE LOS MTODOS DE DISEO PARA PAVIMENTOS VIALES.

EVOLUTION THE METHODOLOGIES OF DESING FOR ROAD PAVEMENTS.

Ing. Eliezer Chirinos C. Docente. Programa de Ingeniera Civil. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda Docente. Programa de Ingeniera en Construccin Civil. Universidad Politcnica Alonso Gamero

Coordinador del Instituto Venezolano del Asfalto (INVEAS). Estado Falcn. Santa Ana de Coro. Estado Falcn 4101. Correo-e: eliezer.chirinos@gmail.com.

RESUMEN El artculo presenta la evolucin de los mtodos para el diseo de estructuras de pavimentos viales, presentando diferentes hitos histricos y sus aportes al avance de la ingeniera de pavimentos. Se discuten los alcances y limitaciones de los mtodos presentados, haciendo nfasis en sus principios bsicos. Por otra parte, se presentan elementos de estudio del estado del arte de los mtodos de diseo, considerando el enfoque mecanicista an en desarrollo el cual, a diferencia de los mtodos empricos, considera el estado esfuerzo - deformacin que experimentan las capas que conforman la estructura del pavimento, influyen en el comportamiento del mismo. Se finaliza con unas perspectivas de gran inters en el estudio del tema. PALABRAS CLAVES: Mtodos, diseo, pavimentos, empricos, mecanistico. ABSTRACT This paper presents the evolution of methods for the design of road pavement structures, presenting different milestones and their contributions to the advancement of pavement engineering. The scope and limitations of the methods presented are discussed, emphasizing on its basic principles. Moreover, study elements of state of the art in design methods are presented, considering the still developing mechanistic approach which, in contrast to empirical methods, considers the stress strain state experienced by the layers that forms the pavement structure, influence behavior therein. Concludes with prospects of great interest in the subject of study. KEYWORDS: Methods, design, pavement, empirical, mechanistic.

mailto:eliezer.chirinos@gmail.com

INTRODUCCIN El campo del diseo de pavimentos es y ha sido considerablemente dinmico. Los conceptos bsicos han venido cambiando constantemente a medida de la experimentacin y que nueva informacin tcnica es desarrollada. Hoy en da existen muchos mtodos de diseo, ya que los criterios y adaptabilidad en estos evolucionan y varan sensiblemente, por lo que para asegurar el buen comportamiento de una estructura de pavimento deben incluirse muchos factores, adems de la aparente simple determinacin de espesores que lo conforman. Este artculo resume la evolucin de los mtodos para el diseo de estructuras de pavimentos viales desde 1901, hasta lo que se espera para el 2015, siendo el resultado de una amplia revisin bibliogrfica sobre el tema. La discusin se dividir en tres periodos de tiempo: El primero contempla los mtodos desarrollados antes de la II Guerra Mundial, y son fundamentados bsicamente en las caractersticas de los suelos de fundacin. Entre los ms emblemticos de este grupo est el Mtodo de Massachusetts, que se tiene como primer mtodo de diseo; as como tambin el Mtodo del CBR y el Mtodo Hveem entre los ms divulgados en esas fechas. Un segundo periodo de estudio est enmarcado entre 1945 y 1993, caracterizado por una serie de estudios y ensayos de tramos experimentales, donde se evaluaron los efectos de la accin de las cargas en la actuacin de los pavimentos, cuantificando los diversos factores que participan en el diseo y su influencia en el comportamiento de la estructura. Este periodo es marcado significativamente por el AASHO Road Test el cual es, hasta el presente, la prueba de carreteras ms completa de todas las ejecutadas; de la informacin obtenida de ella siguen producindose beneficios, estado mayora de mtodos de diseo a nivel mundial fundamentados en la informacin de esta prueba, y en sus ecuaciones deducidas. Un tercer periodo de estudios puede identificarse desde el ao 1993 hasta el presente, cuando al mtodo AASHTO se le introducen algunos cambios importantes y refinamientos en los parmetros de entrada relacionados a los materiales, tambin se le incorporan elementos estadsticos de confiabilidad para el diseo, considerando un enfoque ms mecanicista para el diseo de pavimentos nuevos y rehabilitaciones. Adicional a lo anterior, se realizara una resea del estado actual de los mtodos de diseo, y un anlisis crtico sobre las perspectivas de aplicacin en Latinoamrica de los mtodos mecanicistas actuales, evaluando las propias realidades de desarrollo e investigacin en ingeniera vial que presentan los pases de esta parte del continente.

EVOLUCIN DE LOS MTODOS DE DISEO PARA PAVIMENTOS VIALES El concepto de pavimento pudiera resumirse, de manera general, de la siguiente forma: una estructura que construida sobre una determinada sub-rasante, se comporte adecuadamente en un medio ambiente especifico al ser sometida a cargas durante un perodo de tiempo pre-establecido (Jugo, 2012). Esta definicin indica que los mtodos de diseo para el clculo de espesores deben basarse en la capacidad portante del terreno de fundacin (sub-rasante) obtenida de un ensayo mecnico de sus caractersticas geotcnicas, normalmente esta capacidad portante se refiere a las condiciones del suelo despus de construida la calzada, efectuados en las condiciones de humedad y compactacin previstas para su vida til. Los espesores de capas en la estructura del pavimento estn normalmente condicionadas por las cargas prevista, presin de inflado de los neumticos, repeticin de cargas, rigidez de las capas, composicin y volumen del trfico, condiciones del suelo de fundacin, materiales disponibles para las distintas capas, drenaje, efectos de helada y un anlisis econmico (Lynch, 2010). Este mismo autor considera que la mayora de los mtodos de diseo existentes son empricos o semi-empricos, producto de una serie de estudios y controles que permitieron, por ejemplo, determinar que pavimentos construidos sobre suelos plsticos, mostraron mayores irregularidades o problemas que aquellos construidos sobre suelos granulares. Segn Lynch (2010) se pueden considerar histricamente cuatro grupos de mtodos de diseos de pavimentos:

a. Mtodos Tericos. Asimilan la calzada a una construccin a la que son aplicables los principios de elasticidad. En la prctica son muy pocos usados, sirven de base a investigadores que realizan trabajos en este campo. Pueden limitarse al estudio elstico de sistemas multicapas sometidos a cargas elsticas, y pueden incluir propiedades visco-elsticas de algunas capas. Entre ellos tenemos los desarrollados por Boussinesq, Burmister, Hogg, Jeuffroy, Bacheley, Ivanoff, Pealtre, Jone, entre otros.

b. Mtodos Empricos. Emplean factores de seguridad muy altos, lo que trae consigo espesores excesivos que no responden a las verdaderas necesidades de la va. Ejemplo de ellos son los fundados en una clasificacin de suelos, como el mtodo del ndice de Grupo.

c. Mtodos Semi-empricos. Combinan los resultados de ensayos tericos bastantes razonables y estudios realizados en circuitos preparados o en calzadas y pistas que estn en servicio. Son los mtodos que tienen ms difusin y son los ms racionales, algunos ejemplos de ellos son los mtodos del Instituto del Asfalto, SHELL 78, CBR, Mtodo Hveem, Texas, MTC83, y el de la AASHTO, que es el ms difundido y utilizado en Venezuela.

d. Mtodos Mecansticos o Mecanicistas. Han sido desarrollados con base a las caractersticas fsicas de los materiales y la mecnica estructural, con consideraciones tericas sobre distribucin de esfuerzos y deformaciones.

La evolucin de los mtodos presentados ha tenido considerablemente un continuo avance en el grado de conocimiento, as como un alto dinamismo en el tiempo, siendo este una de las principales caractersticas que constituye la ciencia del diseo de pavimentos. El dimensionamiento de la estructura de un pavimento es un tema de ocupacin de profesionales de carreteras desde comienzos del siglo pasado. Durante mucho tiempo se han utilizados mtodos que tienen gran correlacin experimental y suficiente tiempo de uso para su verificacin, por lo que Corredor (2011) considera que el desarrollo de los mtodos de diseo de pavimentos puede, de una manera muy simplificada y en funcin de su nivel de informacin, dividirse en tres grandes etapas, las cuales se detallan a continuacin:

1era. Etapa: Antes de la Segunda Guerra Mundial Los mtodos de diseo, previos a ensayos de tramos experimentales, se fundamentan en las caractersticas de los suelos de fundacin y en la comparacin del comportamiento de pavimentos similares que haban tenido buena duracin. Se conoce que el trfico tiene efecto sobre el diseo, pero su nica medicin se basa en el conteo de vehculos, su clasificacin en cuanto a intensidad (p. ej. pesado, medio o ligero) y la carga mxima por eje. Valles Rodas (1970) ubica en este periodo los siguientes mtodos de diseo: Mtodo de Massachusetts: Propuesto en 1901, es considerado el primer mtodo para el clculo de espesores de pavimentos flexibles, supone la hiptesis aun admitida que la presin ejercida sobre un pavimento se distribuye a travs del macadn y de cualquier base de piedra o grava ordinaria siguiendo un ngulo de 45sobre un rea igual al cuadrado de dos veces el espesor del pavimento, este principio es detallado en la Fig. N 1.

Fig. N 1.Distribucin de una carga por rueda a travs del pavimento. Mtodo de Massachusetts.

Mtodo Lelievre: Presentado en el ao de 1913 en el III Congreso Internacional de Carreteras celebrado en Londres. Este considera que cuando en la capa superficial de una carretera acta una carga vertical sobre un rea circular de dimetro d, las lneas extremas de presin en el interior toman la forma de una campana o de un cono truncado, que tiene por base superior un circulo de dimetro d, y por base inferior otro de dimetro D, siendo la diferencia de estos (D d) menor a 2,5 veces el espesor t de la capa superficial. Fig. N 2.

Fig. N 2.Distribucin de una carga por rueda a travs del pavimento, segn Lelievre.

Mtodo Harger-Bonney: Data de 1920, sus autores consideraban cuatro clases de carreteras, recomendando para cada una de ellas la carga de diseo respectiva y que iba a depender del nmero y tipo de vehculos diarios, as como el tamao del neumtico y el ancho de la misma. En este mtodo, se halla incluido el efecto que causa el impacto de los vehculos sobre el pavimento en la carga de diseo.

Fig. N 3.Distribucin de una carga por rueda a travs del pavimento, segn Harger - Bonney.

Mtodo CBR: Mtodo propuesto en 1929 por los Ingenieros T.E. Stanton y O.J. Porter del Departamento de Carreteras del Estado California. Desde esa fecha tanto en Amrica como en Europa, el mtodo CBR se haba generalizado siendo para ese momento uno de los ms empleados para el clculo de pavimentos flexibles. Mtodo de Wyoming: De este mtodo no se tiene precisin del ao de su proposicin, pero s de sus autores Ingenieros I.E. Russell y D.J. Olinger, del Departamento de Carreteras del Estado de Wyoming (EE.UU). Se basa en el CBR del terreno de fundacin, considerando adems la precipitacin anual del lugar, situacin del nivel fretico, accin de las heladas, condiciones de drenaje superficial y subterrneo, y transito estimado para un periodo de 20 aos. Los mtodos CBR y de Wyoming, se basan en la medida de la resistencia al corte del terreno, por medio de una prueba de penetracin. Mtodo de Goldbeck y Mtodo de Mc Leod: Estos mtodos estuvieron basados en pruebas directas de carga sobre el terreno. La carga era aplicada sobre un

disco metlico por medio de un gato hidrulico, a razn de 1 a 5 libras por pulgada cuadrada, dejando que la carga acte hasta obtener una deflexin no mayor 0,001 pulgadas por minuto. La prueba se continuaba hasta que la deflexin total obtenida en el terreno fuese igual o mayor de 0,5 pulgadas; con rea del disco metlico igual a la de un neumtico que se emplee en el diseo de pavimento. En estos dos mtodos se tena presente que el valor soporte de un terreno, no es absoluto, sino que dependa de la deflexin que se considerara, es decir que se establecapreviamente la deformacinmxima admisible. Mtodo de Kansas: Presentado en el ao de 1943 por Herbert E. Worley, utiliza la prueba triaxial para el diseo de pavimentos flexibles. La prueba es ejecutada sobre muestras cilndricas saturadas con el fin de determinar el mdulo de deformacin del material, basndose en una curva de esfuerzo deformacin. Mtodo de Smith: En este mtodo propuesto por V. R Smith, sin precisin de fecha. Para la prueba de resistencia al corte del terreno de fundacin se utiliza un equipo similar al corriente, pero con una ligera modificacin en la aplicacin de la presin lateral, que es hidrulica. Mtodo de Hveem: Tuvo su origen en el Departamento de Carreteras de California (EE.UU), donde los Ingenieros F. N. Hveem y R. M. Carmany, prestaban sus servicios profesionales en 1948. Se basa en la resistencia al corte de los suelos, considerando la intensidad del trnsito y la resistencia a la tensin del pavimento. Estos ltimos mtodos se basaban en la resistencia del terreno al corte, es decir, la resistencia a la deformacin plstica del terreno de fundacin, causada por desplazamientos laterales del material. 2da. Etapa: Despus de la Segunda Guerra Mundial y hasta 1993. Se estudian los efectos de la accin de las cargas en la actuacin de los pavimentos, se cuantifican los diversos factores que participan en el diseo y su influencia en el comportamiento de la estructura. Es considerado, en especial, el efecto de las cargas y su nmero de aplicaciones sobre el pavimentos, y la cuantificacin del grado de falla de la estructura. Se analizan tericamente los factores de diseo y se corrigen, o ajustan, estas bases en funcin del comportamiento real ante el trfico. En esta etapa han tuvo gran influencia los Ensayos de Carreteras, modelos a escala natural que han sido el fundamento de los mtodos actuales. A continuacin se describen brevemente las principales caractersticas de los tramos de prueba ms conocidos:

Carretera Experimental de Maryland (EE.UU) Fue completada por la HRB en el ao 1949 en la va USA 301, una autopista interurbana en el estado de Maryland, la cual fue construida con un pavimento de

concreto reforzado con malla. Su objetivo principal persegua determinar el dao causado por tipo distintosde ejes con diferentes cargas, para lo cual se emplearon ejes simples de 8,2 ton y 10,1ton, y ejes dobles de 14,5 y 20,3 ton. Los principales resultados obtenidos, entre otros, fueron las primeras frmulas de equivalencias de cargas, al determinarse que el efecto dao de una carga simple de 10,1 ton era 1,50 veces mayor al producido por otra carga simple de 8,2 ton; as como tambin la determinacin del efecto de la velocidad, comparando distintos tramos bajo las mismas cargas se observ que aquellos en los cuales los vehculos circulaban a velocidades menores a 65 kph haban sufrido un 20% ms de dao que en aquellos con velocidades mayores a la indicada.

Carretera Experimental WASHO (EE.UU) Este experimento vial fue realizado en el Estado de Idaho en el ao 1952, con el objetivo principal de comprobar el efecto de los tipos de ejes e intensidad de cargas sobre los pavimentos flexibles. Se variaron los tipos y espesores de capas en sectores del tramo de prueba y se mantuvo constante la carga aplicada. El principal nuevo resultado obtenido fue la determinacin que un eje doble de 12,7 ton produca el mismo efecto que uno simple de 8,2 ton.

Carretera Experimental LARR (ALEMANIA) Esta prueba de campo fue realizada durante los aos 1957 y 1958 en 3 km. de la Autopista N 36 en Alemania Federal. El pavimento estaba constituido por losas de concreto armado, y por mezclas de concreto asfltico, construidas ambas alternativas sobre bases de suelo-cemento. El material de fundacin consisti en una mezcla de grava y arena de 150 cm de espesor. Las cargas fueron aplicadas a travs de vehculos semi-trailers de 24 y 32 ton.de carga total. En esta prueba se determin el marcado efecto de las cargas sobre ejes simples sobre el pavimento, al compararlas con cargas totales sobre ejes dobles; y se comprueba el efecto de la temperatura en la aparicin de grietas en los pavimentos de concreto.

Experimento Vial de la AASHO (EE.UU) Ha sido, sin duda alguna, la prueba de carreteras ms completa de todas las ejecutadas a la fecha, por lo que se le dedicar cierta extensin en este trabajo.De la informacin que en ella se obtuvo se siguen produciendo beneficios, ya que los ltimos mtodos de diseo se fundamentan en los datos de campo de esta prueba. Inicialmente fue conceptualizada como una prueba similar a la de la WASHO, pero el Comit Asesor designado para su programacin (1951) decidi ampliar sus objetivos. Desde mediados de 1951 hasta diciembre de 1954 se realizaron todas las etapas de planificacin, desde la seleccin del sitio hasta el establecimiento de objetivos, y en abril de 1955 se inician los trabajos de topografa en la localizacin futura de la prueba, y la preparacin de planos y especificaciones. En agosto de 1956, cerca

de Ottawa, en el Estado de Illinois, comienza la construccin de las facilidades del proyecto, y en octubre de 1958 se inicia la aplicacin de las cargas sobre los tramos del pavimento construido. En la Figura N 4, se presenta la ubicacin de la prueba y los diferentes circuitosconstruidos en ella.

Fig. N 4.Ubicacin del Experimento Vial de la AASHO sobre la futura autopista interurbana I-80,

de la red Interestadal de los Estados Unidos

Dos aos ms tarde (1960), se concluye con la etapa de mediciones en campo y se inicia el anlisis de la informacin recogida a lo largo de la prueba. A finales de 1962, prcticamente 11 aos despus de decidida la realizacin de la prueba AASHO, se publican las primeras Guas Provisionales para el Diseo de Pavimentos. Se construyeron seis (6) circuitos, identificados del 1 al 6. El nmero 1 se destin a medir el efecto del clima y algunas cargas estticas; el N 2 se someti a cargas livianas, y los N 3, 4, 5y 6 se sometieron a diversas cargas pesadas. La Figura N 5, muestra la planta tpica de uno de estos circuitos: la pista norte fue construida con pavimento flexible y la sur con pavimento rgido.

Fig. N 5. Caractersticas de las secciones de prueba en los circuitos.

Entre los objetivos bsicos planteados para el desarrollo de esta prueba est determinar las relaciones significativas entre el nmero de repeticiones de cargas por ejes de diferentes magnitudes y configuraciones, y el comportamiento de diferentes secciones de pavimentos (p. ej. flexibles y rgidos) construidos sobre una misma fundacin, pero sobre capas de sub-bases y bases de diversos tipos y espesores. Para este objetivo, se plantea desarrollar instrumentacin, procedimientos de ensayo y laboratorio, datos, grficos, tablas y frmulas que reflejarn las caractersticas de las diferentes secciones de prueba y que pudieran ser tiles posteriormente en la evaluacin de las condiciones estructurales de un pavimento existente.

Ecuaciones de diseo del Mtodo AASHTO. Las ecuaciones de diseo del Mtodo AASHTO fueron desarrolladas considerando el efecto que sobre el comportamiento tienen tanto la solucin estructural (p. ej. espesores de capas, calidad de los materiales y mezclas), y las cargas actuantes (p. ej. magnitud, configuracin y frecuencia). La solucin de las ecuaciones fundamentales que fueron desarrolladas para los pavimentos flexibles se simplifica al expresar todos los factores de carga en trmino de una carga o vehculo estndar. El mtodo AASHTO utiliza los valores de carga de 18.000 libras. El estudio de valores de PSI para pavimentos nuevos result en un valor de PSI = 4,2. Con los valores anteriores, la ecuacin fundamental de diseo AASHTO, tal como fue desarrollada en el momento inicial (1962), se expresa en la Ecuacin N. 1 de la forma siguiente:

Ec. N 1. Ecuacin fundamental de diseo AASHTO-1962.

En donde Wt18 corresponde al nmero de aplicaciones de ejes simples de 18.000 libras al momento t, y pt es el valor de servicapacidad final para el momento t. La Ecuacin N. 1 representa la ecuacin bsica aplicable para las condiciones climticas y de material de fundacin que predominaron en el sitio en donde se ejecut el Experimento Vial dela AASHO. Con el fin de permitir que esta ecuacin sea utilizable en cualquier sitio y condicin o caracterstica de material de fundacin, se introdujeron los conceptos de Factor Regional (R) y Valor Soporte del Suelo (S) respectivamente, desarrollados con otras ecuaciones; que permitieron obtener la Ecuacin Final de Diseo AASHO (Ecuacin N. 2), aplicable para un pavimento a ser diseado sobre cualquier material de fundacin y bajo cualesquier condicin climtica.

Ec. N 2. Ecuacin fundamental de diseo AASHTO-1972.

La aplicacin del Mtodo AASHTO-72 se mantuvo hasta mediados del ao 1983, cuando se determin que aun cuando el procedimiento que se aplicaba alcanzaba sus objetivos bsicos, podan incorporrsele algunos de los adelantos logrados en los anlisis y el diseo de pavimentos que se haban conocido y estudiado desde ese ao. Por esta razn, en el perodo 1984 -1985 el sub-comit de Diseo de Pavimentos junto con un grupo de Ingenieros Consultores comenz a revisar el Procedimiento Provisional para el Diseo de Pavimentos AASHTO-72, y a finales del ao 1986 concluye su trabajo con la publicacin del nuevo Manual de Diseo de Estructuras de Pavimentos AASHTO - 86, y sigue una nueva revisin en el ao 1993, por lo cual hoy en da, el mtodo se conoce como Mtodo AASHTO-93 (Corredor, 2011).

3era. Etapa: A partir de 1993 Como se ha expresado anteriormente, los mtodos de diseo son dinmicos y estn cambiando continuamente al producirse nuevos datos, tanto de campo como de laboratorio. Como ejemplo de esta dinmica propia del diseo de pavimentos se cita al que fue desarrollado por la AASHTO, que es introducido por primera vez en 1962 como una Gua Provisional, se perfecciona en 1972 y en 1981, y nuevamente en el ao 1986. Posteriormente, en el ao 1993 se le introducen algunos cambios importantes y refinamientos en los parmetros de entrada respecto de los materiales, como el empleo del mdulo resiliente, el cual proporciona un procedimiento de laboratorio racional para la determinacin de los coeficientes estructurales, tanto de los materiales naturales o procesados, como de los estabilizados. As tambin, se le incorpora el Factor de Confiabilidad para el diseo, fundamentado en un posible cambio del trfico a lo largo del perodo de diseo, y se sustituye el Factor Regional por un enfoque ms racional que toma en consideracin los efectos de las caractersticas ambientales. En esta misma edicin, se actualiza el procedimiento de diseo de rehabilitaciones para pavimentos. Posterior a estas mejoras, las ecuaciones de diseo de pavimentos flexibles y rgidos se establecieron de la siguiente manera:

Ec. N 3. Ecuacin de Diseo Mtodo AASHTO 1993 para pavimentos flexibles.

Ec. N 4. Ecuacin de Diseo Mtodo AASHTO 1993 para pavimentos rgidos.

Asimismo, la AASHTO revis en 1996 la gua de diseo para pavimentos flexibles de 1993, y aun cuando para 1986 ya se dispona de una versin calificada como racional, todava se fundamentaba el procedimiento en un alto grado en valores experimentales. Por esta razn la AASHTO se dedica a desarrollar un Mtodo Mecanicista, en el que se pueda disear en base a los principios fundamentales de esfuerzos y deformaciones. Estado actual La revisin nacional al diseo de pavimentos de la Administracin Federal de Carreteras (FHWA) de 1995-1997, encontr que un 80% de los estados de los EEUU, utilizaban las Guas AASHTO de 1972, 1986 y/o 1993. Todas esas versiones estn empricamente basadas en ecuaciones del comportamiento desarrolladas usando los datos de ensayos de la Carretera Experimental AASHO de 1950. A diferencia de los mtodos empricos, los mtodos mecanicistas tienen en cuenta como el estado de esfuerzo y deformacin que experimentan las capas que conforman la estructura del pavimento influyen en el comportamiento del mismo. Para el clculo de esfuerzos-deformaciones, se emplean programas de computacin. En estosprogramas se introducen la carga, la presin de contacto, las propiedades mecnicas de los materiales (p. ej. mdulo elstico, relacin de Poisson) y el espesor de las capas del pavimento con el fin de obtener los estados de esfuerzo y deformacin. Una vez calculados estos estados, se comparan con aquellos que admite el pavimento para la vida til proyectada, y en un procedimiento de ensayo y error (p. ej. aumentando o disminuyendo los espesores de capas) se dimensionan las capas que conformarn la estructura de pavimento (Reyes, 2005). Como complemento, la necesidad y los beneficios de un procedimiento de diseo de pavimentos con base mecanicista fueron claramente reconocidos cuando se adopt la gua AASHTO para el Diseo de Estructuras de Pavimentos de 1986, fecha en que se hizo evidente, que haba una gran necesidad de que los procedimientos de diseo tomasen en cuenta los cambios en las cargas, materiales y aspectos de diseo, as como la consideracin directa de los efectos del clima en el comportamiento.

En consecuencia, el Comit AASHTO de Pavimentos, en cooperacin con el NCHRP y la FHWA, auspiciaron el Taller sobre Diseo de Pavimentos en 1996 en Irving, California. Los participantes al taller incluan a muchos ingenieros de primer nivel de los EEUU. Ellos fueron encargados de identificar los medios para desarrollar un procedimiento AASHTO de diseo emprico-mecanicista de pavimentos para el ao 2002. Basados en las conclusiones desarrolladas en marzo de 1996, se adjudic en Febrero de 1998 a la Divisin de Investigadores Asociados, Inc. de ERES Consultant, el Proyecto NCHRP 1-37A: Desarrollo de la Gua AASHTO del 2002, para el Diseo de Estructuras de Pavimentos Nuevos y Rehabilitados: Fase II. El proyecto estuvo orientado al desarrollo de una gua que utilizara los modelos de base mecanicista y las bases de datos existentes, reflejando los procedimientos de diseo corrientes en el Estado del Arte. Para el ao 2002 se esperaba una nueva versin del mtodo AASHTO, la cual sin embargo, solo fue hecha del conocimiento de los Ingenieros el 23 de junio del 2004. En esa oportunidad, la AASHTO emiti un Memorando dirigido a todos los usuarios interesados de los EEUU y del mundo, distribuyendo por Internet una versin descargable de la Gua Recomendada para el Diseo Emprico-Mecanicista de Pavimentos (MEPDG), junto con un software, con el propsito de someterlos a pruebas y evaluacin, solicitando a los interesados remitir los comentarios que se desprendieran de ellas al NCHRP (TRB, 2004) Como resultado, con la publicacin de esta gua de diseo, la Gua AASHTO 2002 para el Diseo de Estructuras de Pavimentos es el documento principal usado para el diseo de pavimentos nuevos y rehabilitados con un nuevo procedimiento EmpricoMecanstico.Para la fecha, este mtodo an se encuentra en fase de anlisis y validacin para desarrollo final, y se espera que est realmente disponible para el ao 2015 (Corredor, 2011). El Mtodo de Diseo AASHTO- 1993 es el mtodo ms usado por ingenieros de pavimentos en Venezuela, donde el dinamismo en el tiempo de los mtodos de diseo de pavimentos tiene su muestra en el Mtodo de Diseo Venezolano, tambin conocido como mtodo MTC-1982, desarrollado por un destacado grupo de ingenieros venezolanos bajo la coordinacin del Ing. Luis Salam R, y la asesora del Dr. Matt Witczak, importante investigador de la AASHTO. Este mtodo se fundamenta en los conceptos aplicados en el Mtodo AASHTO-72 y en el Mtodo Shell-81, y toma en cuenta las caractersticas particulares de nuestro clima, trfico y materiales. Asimismo, en el ao 1.997 el Ing. Augusto Jugo B. del Instituto Venezolano del Asfalto (INVEAS), valida el Mtodo del ao 1993 de la AASHTO para las condiciones particulares de Venezuela, cuya versin es la ms generalmente usada por los ingenieros de pavimentos en el pas, y enseada en todas nuestras universidades.

Perspectivas La MEPGD estuvo desarrollada y orientada a los pavimentos nuevos y rehabilitaciones y proporciona una base equitativa para todos los tipos de pavimentos en los Estados Unidos de Norteamrica, donde el anlisis de trfico est basado en la Clasificacin de Vehculos de FHWA, y cuenta con cerca de 1000 estaciones climticas de primer nivel que cruzan su territorio y el de Canad, tomando datos climticos cada hora, los 7 das de la semana, las 52 semanas del ao, por un perodo de 10 aos. Unido a esto, se basa en la medida de los tiempos de deterioro de ms de 1000 tramos de pavimento que se extienden a travs de Estados Unidos, Hawaii y Canad. Asimismo, la MEPDG utiliza una serie de algoritmos de prediccin de deterioros de pavimentos, donde se recurre a un proceso estandarizado de recoleccin de datos sobre condiciones de daos como tipo, frecuencia, severidad, deflexiones (FWD), irregularidad (IRI), basndose en el anlisis de caracterizacin dinmica de materiales comunes de las capas del pavimento, por lo que el usuario se enfrenta a un amplio rango de respuestas de los materiales. En el contexto venezolano, la MEPDG de la AASHTO no puede ser usada, segn conclusiones del LanammeUCR (2012) sobre el uso de esta herramienta de diseo en Latinoamrica destaca lo siguiente: (1) Latinoamrica carece de la base de datos de trfico que los Estados Unidos poseen. Adems de presentar diferentes tipos de clasificacin, lo que implica diferentes configuraciones de ejes y cargas, (2) los pases latinoamericanos no cuentan con una recoleccin de datos de clima, adicional, actualmente basan estos en un anlisis simple de temperatura efectiva, con registros de humedad-temperatura, (3) los coeficientes establecidos en la MEPDG han sido calibrados para los diseos en condiciones nicas de trfico, clima y materiales de los Estados Unidos, (4) el uso oficial de la versin de la AASHTO podra costarles a los organismos de carreteras de nuestros pases, desde $5 000 hasta $40 000 por ao, recursos que se podra invertir en un programa propio adaptada a condiciones locales. El boletn del LanammeUCR (2012), finaliza indicando que la mejor opcin para Latinoamrica actualmente parece ser utilizar su experiencia para desarrollar su propia metodologa de anlisis mecanstica, ya que muchos de nuestros pases utilizan los mismos ensayos dinmicos avanzados de los EEUU, por lo que podran caracterizar de manera anticipada sus materiales por medio de correlaciones y modelos predictivos, como tambin pueden ser capaces de conducir una serie de pruebas equivalentes a las del primer nivel de la MEPDG. Atendiendo a estas consideraciones, actualmente se ha venido desarrollando una nueva metodologa para el estudio y anlisis de pavimentos la cual emplea programas de elementos finitos para la determinacin de esfuerzos y deformaciones. Estos programas emplean ecuaciones constitutivas para el clculo de esfuerzos y deformaciones las cuales suponen que el material es un continuo, no solo tomando en cuenta el comportamiento individual de los componentes del

material, sino su comportamiento global a nivel macro-mecnico. Para el caso de los pavimentos, algunas de las ventajas del empleo de programas de elementos finitos (FEM) radica en que pueden llegar a tener en cuenta que los materiales granulares no tratados que conforman pavimentos exhiben un comportamiento no lineal, dependiente de la condicin de esfuerzos, y comportamiento viscoso en las capas asflticas y en la sub-rasante. Esta tcnica es capaz de modelar diferentes geometras, condiciones de frontera, criterios de falla y carga cclica. Dentro de ese marco, otra metodologa de anlisis reciente es emplear modelos numricos computacionales llamados Elementos Discretos (DEM) los cuales utilizan este tipo de elementos para el clculo de fuerzas y desplazamientos entre las partculas de un esqueleto granular. El fin de esta metodologa es intentar describir fenmenos fsicos del comportamiento de los materiales a nivel micro-mecnico para poder entender el comportamiento a nivel macro. Algunos parmetros a nivel micro son la friccin, cohesin, geometra, densidad y rigidez de partculas (normal y tangencial). Aun en Venezuela se deben esfuerzos a la caracterizacin mecnica de los materiales, as como en el desarrollo de modelos empricos calibrados que sirvan para el uso de los principios mecanicistas de estos nuevos enfoques de diseo. En relacin a las variables, vale la pena resaltar los estudios del ingeniero venezolano Jos Vicente Heredia en cuanto al uso del ndice de humedad de Thornthwaite para mdulos de suelos parcialmente saturados, aplicados al caso venezolano. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS CORREDOR MLLER, Gustavo. Apuntes de Pavimentos. Tomo I y Tomo III. Universidad Santa

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