Tradicionalmente, los ingenieros de pavimentos de todo el mundo, y principalmente en los Estados Unidos, diseñan pavimentos flexibles y rígidos basados en el método de la Asociación Americana de Oficiales Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO, por sus siglas en inglés). Esta metodología fue desarrollada a fines de la década de 1950 en Ottawa, Illinois, bajo lo que entonces se llamó las Pruebas de Carretera de AASHO. Muchos ingenieros viales consideran que las pruebas viales de AASHO son una de las primeras referencias de datos experimentales que toman en cuenta la interacción entre el vehículo y la carretera en el diseño del pavimento y ayudan a determinar cómo el tráfico influye en el deterioro de las carreteras. Por esta razón, las pruebas de carretera de AASHO pueden considerarse como una de las primeras instalaciones de pruebas aceleradas de pavimento (APT, por sus siglas en inglés) que ha sido construida.
Con la ayuda de las pruebas de carreteras de AASHO de la década de 1950, se observó el desempeño de las estructuras de pavimento de espesor conocido bajo cargas en movimiento de magnitud y frecuencia también conocidas, y los resultados obtenidos fueron la fuente para desarrollar las guías de diseño de pavimentos que los ingenieros de pavimentos utilizan hoy en día para diseñar estructuras de pavimento flexibles y rígidas. La primera versión de lo que hoy se conoce como la guía de Diseño de Pavimentos AASHTO se publicó en 1961, con actualizaciones importantes emitidas en 1972 y 1993. En 1998, se publicó un suplemento a la guía de 1993 y su uso continúa hoy en día en los Estados Unidos y alrededor del mundo.
Una de las desventajas de estas guías convencionales de diseño de pavimentos es que se basan en relaciones empíricas derivadas de observaciones de carga y deterioro, experiencia y pruebas de campo en pavimentos con materiales y clima locales. Desde principios de la década del 2000 se han desarrollado nuevas metodologías basadas en principios mecanísticos-empíricos. Esta metodología consiste en combinar el desempeño observado a partir de los métodos empíricos con las características físicas y mecánicas medidas de los materiales utilizados bajo la carga del tráfico y el clima local.
El desarrollo inicial de la guía de diseño de pavimento empírico-mecanicista (MEPDG, por sus siglas en inglés) utilizó datos recopilados bajo el Programa de Desempeño de Pavimentos a Largo Plazo (LTPP, por sus siglas en inglés). El LTPP es un proyecto de investigación colaborativo desarrollado por la Administración Federal de Carreteras (FHWA, por sus siglas en inglés) y AASHTO con el objetivo de recolectar y analizar datos de pavimentos en los Estados Unidos y Canadá. Los datos recopilados en el programa LTPP proporcionan una herramienta importante en el diseño de pavimentos porque utiliza parámetros de respuesta mecánica del pavimento, como esfuerzos, deformación, o deflexión, para estimar el daño del pavimento.
En la actualidad, los datos recopilados en las instalaciones de investigación de pruebas aceleradas de pavimentos (APT) con los diferentes equipos para realizar pruebas de desempeño y calidad del rodaje, al igual que con instrumentación instalada para medir temperatura, humedad, esfuerzos, deformaciones, deflexiones más los conteos de tráfico y el clima local, ayudan a los ingenieros a analizar la temperatura, la humedad, los datos de deformación dinámica, la congelación y descongelación y el comportamiento de la profundidad de congelación en relación con el diseño del pavimento y su desempeño. Los datos analizados, junto con las observaciones realizadas por ingenieros, científicos y técnicos experimentados, son la base para continuar con el desarrollo de las Guías de Diseño Empírico-Mecanicista (MEPDG).
La metodología de diseño de pavimentos MEPDG se considera un importante avance en el diseño de pavimentos porque permite a los ingenieros de pavimentos optimizar el diseño de estos en función de los conceptos de la ingeniería mecánica y validarlos con extensos datos de pruebas de desempeño y sensores instalados en las carreteras. Esto tiene un impacto en los usuarios de las carreteras, ya que puede traducirse en diseños de pavimento más rentables y confiables, con costos iniciales y de ciclo de vida más bajos para las agencias estatales.
About the Author:
Dr. Emil G. Bautista, PE is a Civil Engineer with over 10 years of experience in research construction materials with a special interest dealing with highways design and construction and the use of sustainable materials such as Recycled Asphalt Pavement (RAP) and Coal Combustion Products (CCP) in pavement structures. He is currently working as one of MnROAD Project Engineers for the Department of Transportation of Minnesota (MnDOT). He is responsible for working on contracted research with major pavement research partnerships that MnDOT is leading or participating in. These research efforts include many research partners national, regional, and Minnesota research efforts going on in MnDOT’s Road Research Section at the Maplewood Lab. These partnerships include the current National Road Research Alliance (NRRA), National Center of Asphalt Technologies (NCAT), Minnesota DOT, and the Minnesota Local Road Research Board (LRRB) and new partnerships in the future. He provides support to research contracts with NCAT related to asphalt mix and pavement preservation and takes an active role in the leadership and support of these initiatives. He also provides an expert level of knowledge on concrete/asphalt mixtures, performance testing, construction, and pavement performance as it relates to the research efforts going on with each partnership that typically relates to the MnROAD research facility and assist in the review of MnROAD database, providing input on future development and implementation of data quality checks to insure the data being shared with research partners is of the research quality expected from the MnROAD facility.
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Anthony Fasano, P.E.
Engineering Management Institute
Author of Engineer Your Own Success
