Metodologías y Factores Críticos en la Ingeniería de Pavimentos Flexibles

Diseño de Espesores de Pavimentos Flexibles

Métodos de Diseño de Espesores

El diseño de espesores de pavimentos flexibles se basa en diferentes enfoques metodológicos, clasificados principalmente en tres categorías:

• Teórico: Asimilan la calzada a una construcción a la que son aplicables los procedimientos de la elasticidad. En la práctica son muy poco usados y sirven de base a investigadores que realizan trabajos en este campo, entre ellos los de Boussinesq, Burmister, Hogg, etc.

• Empírico: Son aquellos que renuncian a utilizar los resultados detallados de la mecánica de suelos y se limitan a una clasificación de suelos y tipos de calzadas más comunes. Entre ellos están Steel y F.A.A. (Federal Aviation Administration).

• Semiempírico: Combinan los resultados de estudios teóricos y ensayos realizados en circuitos preparados o en calzadas y pistas que están en servicio. Son los más usados, destacando los métodos del Instituto del Asfalto, AASHTO y Shell.

Factores que Interfieren en el Diseño de Espesores

El diseño estructural de un pavimento flexible debe considerar múltiples variables que afectan su desempeño y durabilidad. Los factores clave incluyen:

1. La carga máxima prevista.
2. La presión de inflado de los cauchos (neumáticos).
3. La configuración del tren de aterrizaje (en caso de aeropuertos).
4. La repetición de carga (número de ejes equivalentes).
5. La rigidez de las capas de la calzada.
6. La composición y volumen del tráfico.
7. La evaluación del suelo de fundación (subrasante).
8. La selección de los materiales para las distintas capas.
9. El espesor de cada una de las capas integrantes del pavimento.
10. Las distintas alternativas de diseño.
11. La compactación.
12. El drenaje.
13. El efecto de las heladas.
14. El análisis económico (costo-beneficio).

Tipos de Ejes y Cargas

La clasificación de los ejes es fundamental para determinar las cargas que el pavimento debe soportar:

• Eje simple: Está compuesto por dos ruedas, una a cada extremo.

• Eje simple de ruedas dobles: Compuesto por cuatro ruedas, dos a cada extremo del eje.

• Eje doble (tándem): Es el conjunto de dos ejes simples de ruedas dobles.

• Eje triple: Es el conjunto de tres ejes simples de ruedas dobles.

Nota: En Venezuela, la carga legal por eje sencillo o simple establecida por la ley es de 8500 kg o 18700 lb.

Factores que Influyen en el Comportamiento del Pavimento

El buen comportamiento y la vida útil de un pavimento dependen de la interacción de factores externos e internos:

• El Tráfico, debido a las cargas y su repetición.

• El Clima, por las lluvias, heladas, y los ciclos de contracción y expansión del suelo.

• La Geometría, por la distribución del tráfico en la calzada.

• La Posición de la vía, por las secciones de corte y relleno, por problemas de estabilidad de taludes y profundidades de masas de agua.

Criterios Fundamentales de los Métodos de Diseño

Los métodos de diseño de espesores se rigen generalmente por tres principios básicos:

1. Determinan el valor soporte del suelo (generalmente mediante ensayos como el CBR).
2. Determinan el tráfico compuesto esperado y su transformación en un número ficticio de repeticiones de carga equivalentes a una carga de referencia o patrón (Eje Estándar Equivalente).
3. Utilizan ábacos o nomogramas desarrollados al efecto, para determinar el espesor total del pavimento requerido en función de las repeticiones de carga y el valor soporte del Terreno de Fundación (T.F.).