Efecto de la variabilidad de la velocidad instantánea en el módulo dinámico y vida útil del pavimento de los dos márgenes de la carretera central tramo Huancayo – Jauja 2022 - Laurente Solano, Juan Carlos (2024)
El presente trabajo de investigación, realizado para optar al título profesional de Ingeniero Civil, se centra en el área de Transportes y aborda el impacto de la variabilidad de la velocidad instantánea en el módulo dinámico y la vida útil del pavimento en los dos márgenes de la carretera central, tramo Huancayo – Jauja. Este estudio promueve el uso del método de diseño Mecanístico-Empírico (MEPDG), considerado más adecuado frente a las crecientes demandas de tráfico, condiciones climáticas extremas y objetivos de sostenibilidad. En este enfoque, el módulo dinámico (|E*|) es un parámetro clave, ya que, mediante herramientas como la curva maestra y ecuaciones de predicción, permite evaluar el desempeño estructural de la mezcla asfáltica y analizar parámetros de deterioro, como el ahuellamiento y la fatiga. El objetivo principal de la investigación es determinar cómo la variabilidad de la velocidad instantánea afecta el módulo dinámico y la vida útil del pavimento. Para ello, se empleó una metodología científica que incluyó la recolección de datos reales de velocidad instantánea y temperatura (nivel 1), mientras que otros datos necesarios (como las propiedades volumétricas de los agregados y del cemento asfáltico, así como parámetros A y VTS) se obtuvieron de estudios previos en la zona, manuales y guías técnicas relevantes para los niveles de diseño 2 y 3 del MEPDG. A través del modelo de predicción de Witczak A-37A (1999), desarrollado por AASHTO, se calcularon los módulos dinámicos, los cuales fueron validados mediante curvas maestras a temperaturas de referencia, lo que permitió determinar los módulos de diseño. El análisis reveló que el margen izquierdo presentó un módulo dinámico superior (326.4 - 373.1 ksi), lo que lo hace más rígido, pero más propenso a agrietamientos por fatiga, mientras que el margen derecho, con un módulo dinámico inferior (273.7 - 289.0 ksi), mostró mayor resistencia al ahuellamiento. Sin embargo, para un análisis más preciso del efecto de la velocidad instantánea sobre el módulo dinámico y, por ende, sobre el daño incremental y la vida útil del pavimento, se realizó una evaluación adicional bajo una temperatura máxima constante para ambas márgenes. En este caso, se observaron módulos dinámicos promedio más bajos en el margen izquierdo (253.6 ksi) en comparación con el margen derecho (282.3 ksi), lo que evidenció la relación directa entre la velocidad instantánea y el módulo dinámico. Luego a través de simulaciones en el software KENPAVE y del uso de funciones de transferencia, se identificaron como puntos críticos "D" e "I", debido a sus menores valores de repeticiones de carga admisibles para fatiga y ahuellamiento, considerando un espesor inicial de 3 pulgadas en la capa asfáltica. Posteriormente, se evaluaron espesores óptimos de pavimento para asegurar el cumplimiento de los mínimos de repeticiones de carga establecidos en el diseño. En conclusión, se confirma la relación directa entre la velocidad de carga y el módulo dinámico, así como una relación inversa con las deformaciones verticales y directa con las deformaciones horizontales del pavimento. En el margen izquierdo, que registra menores velocidades, el pavimento presenta un módulo dinámico más bajo, lo que sugiere mayor flexibilidad y mayor susceptibilidad a deformaciones permanentes. Por el contrario, el margen derecho, con velocidades más altas, evidencia un módulo dinámico superior, lo que implica mayor rigidez y menor deformación. Finalmente, dado que ningún punto alcanzó el mínimo de 8 E+06 ESAL para el que fue diseñado, se propone un espesor óptimo de carpeta asfáltica de 6.5 in para el margen izquierdo y 6.2 in para el margen derecho.