Análisis comparativo del diseño en pavimentos flexibles entre el método mecanicista y método empírico AASHTO 93 con la implementación de ensayos de módulos resilientes en el Tramo Rurrenabaque - Riberalta

Abstract

Se realiza la comparación por el método de diseño empírico AASHTO 93 y método mecanicista o racional para pavimentos flexibles, utilizando como caso de estudio, el tramo Riberalta – Rurrenabaque correspondiente a la Red Vial Fundamental de Bolivia. Para el desarrollo del estudio de tráfico se determina el TPDA a partir de los datos de la zona del año 2016 proyectando como inicio de construcción el año 2020, con un periodo de diseño de 10 años. Los ESAL considerados están a partir del eje estándar de 8.2 toneladas. Para el caso del diseño mecanicista se considera los ESAL de los vehículos pesados, lo que muestra un ESAL inferior al usado en el método AASHTO 93. Para el desarrollo del estudio de suelos con las muestras de obtenidas de las calicatas se realiza la caracterización mecánica de las capas granulares y subrasante. Donde se analiza dos 2 capas bases, 2 subbases y 2 subrasantes. Para los métodos mecanicistas incorporamos los ensayos de módulos resilientes bajo la norma AASHTO T307. Con las curvas obtenidas por los ensayos de módulos resilientes realizamos un pre dimensionamiento para determinar el valor de modulo resiliente de cada diseño por método mecanicista. Estos valores comparamos con los resultados de las correlaciones CBR-MR utilizadas por el método AASHTO 93 donde se observa que los valores obtenidos por los ensayos de módulos resilientes van variando en función a la profundidad (variación de espesores de las capas que componen la estructura del pavimento) que se analiza. Para el desarrollo del estudio del cemento asfaltico analizamos por el grado de desempeño según corresponde en el Superpave, donde se considera un 70-10 y por clasificación MSCR un 64H-10. A pesar de este valor corresponde a un cemento asfaltico convencional en el proyecto analizamos con un valor de modulo elástico de un cemento asfaltico modificado. En el desarrollo de por método AASHTO 93 se analiza 3 tipos de espesores, “Espesores Mínimos, “Verificación por Capas” y “balanceo”. También se incorpora el software DRIP 2.0 para determinar la calidad del drenaje en las capas granulares. En el método mecanicista dividimos en dos partes, una donde verificamos los espesores obtenidos por el método AASHTO 93 y analizamos los resultados con las leyes de fatiga para la carpeta asfáltica y de deformación para las capas granulares y subrasante. Donde se puede ver que en todos los casos a pesar de cumplir con el número estructural están no cumplen con la deformación radial admisible en las carpetas asfálticas y que tampoco cumplen con las deformaciones verticales en las capas granulares, y si cumple la deformación vertical para la subrasante. Para determinar los esfuerzos, deformaciones y deflexiones utilizamos los softwares CEDEM, EVERSTRESS, PITRA PAVE y WINDEPAVE. La otra parte presenta un diseño con el uso de las curvas de los ensayos de módulos resilientes y obtenemos 3 tipos diferentes de espesores. Para determinar los esfuerzos, deformaciones y deflexiones utilizamos el software EVERSTRESS que nos permite poder determinar el valor del módulo resiliente en función a las curvas obtenidas por ensayos de estos. En los tres diseños cumplimos con las leyes de fatiga para carpeta asfáltica y no cumplimos con las leyes de deformación en la capa base, cumplimos en la capa subbase y la subrasante las leyes de deformación. Con los datos obtenidos consideramos que el diseño mecanicista tipo 3 es el diseño que se recomienda con un espesor de 7 cm para la carpeta asfáltica, 25 cm para la capa base y 29 cm para la capa subbase. Para los tres diseños por el método AASHTO 93 y los tres diseños por el método mecanicista determinamos el presupuesto de estos. Donde vemos un incremento dentro de los rangos aceptables en el presupuesto del diseño mecanicista tipo 3. Al comparar los resultados de los espesores obtenidos por el método empírico AASHTO 93 y los métodos mecanicistas vemos que los espesores obtenidos por métodos mecanicistas presentan resultados más cercanos al comportamiento del pavimento. Esto se puede comprobar cuando verificamos por métodos mecanicistas los espesores hallados por el método empírico AASHTO 93 (espesores mínimos, verificación por capar y balance), más allá de cumplir los números estructurales estos no cumples las leyes de fatiga y de deformación de las capas, lo que demuestra que los diseños mecanicistas son más óptimos para el cálculo de espesores. Los métodos mecanicistas nos permiten diseñar y verificar cualquier tipo de tipo de estructura de pavimento que se presente.