FACTORES DE DISTRIBUCIÓN DE CARGA POR EJE

Una de las principales innovaciones de la Guía Empírico – Mecanicista de Diseño de Pavimentos GEMDP AASHTO 2008 es introducir nuevos conceptos técnicos al diseño, como son los Espectros de Carga completos por Eje para cada tipo de eje, que son considerados como el parámetro más importante para la caracterización de las solicitaciones del tráfico y que dejan atrás el antiguo concepto de Cargas de Eje Simple Equivalente (ESALS, por sus siglas en inglés). Es a través de los Espectros de Carga por

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Eje que las cargas únicas de tráfico de un determinado sitio pueden ser caracterizadas de una manera que represente la realidad. Por medio de estas características de carga, las respuestas del pavimento y los daños resultantes pueden ser calculados.

Los Espectros de Carga completos por Eje se utilizan como dato de entrada para estimar la magnitud, configuración y frecuencia de las cargas de tráfico (Wang, et al. 200752_{). El beneficio de utilizar las distribuciones de carga es que proporcionan un enfoque}

más directo y racional para el análisis y diseño de las estructuras de pavimento. Como se dijo anteriormente, este enfoque estima los efectos del tráfico actual sobre la respuesta del pavimento y las distintas fallas a las que está asociado el pavimento rígido. Los datos reunidos para cumplir con los criterios deben ser específicos del sitio en análisis; si esto no es posible, la información puede ser sustituida por datos de tráfico a nivel regional o estatal. Estudios realizados sobre el tema (Delgadillo, 2011; Iturriaga, 2014) concluyeron que a pesar que la GEMDP AASHTO 2008 proporciona Espectros de Carga completos por Eje por defecto, estos no pueden ni deben usarse en la realidad chilena debido a que si se consideran se puede generar un sub o sobre dimensionamiento en el diseño, demostrando con esto que los Espectros de Carga completos por Eje en Chile son mucho más agresivos que los utilizados en Estados Unidos. Al respecto, Iturriaga (2014) recomienda que, dada la importancia de diseñar con los Espectros de Carga completos por Eje de Chile, debe recopilarse la mayor cantidad de datos de tráfico de los últimos años (específicos del sitio) para así realizar la mejor caracterización.

Matemáticamente hablando, el Espectro de Carga completo por Eje es un histograma o distribución estadística de cargas por eje para un determinado tipo de eje (simple, tándem, tridem y quad) y por tipo de vehículo. En otras palabras, corresponde al número de aplicaciones de eje dentro de un rango específico de cargas por eje. Hallar los Espectros de Carga completos por Eje no requiere un análisis mucho más complejo que la caracterización mediante Ejes Equivalentes de carga, además, el uso del Espectro de Carga completo por Eje permite adaptar el dimensionamiento a las nuevas tendencias o adelantos técnicos en cuanto a configuración de ejes y en general en diseño de vehículos pesados, para los cuales no hay fórmula estándar de equivalencia con un eje tipo.

Entre las ventajas de utilizar Espectros de Carga completos por Eje, podemos mencionar que, al caracterizar el tráfico pesado en el tramo carretero en donde se realiza la medición y realizar un seguimiento en el tiempo, nos permite valorar la evolución de la distribución de las cargas, aspecto que está relacionado con la intensidad de las actividades económicas en el sector transporte. Además, los valores máximos permiten identificar los niveles de carga más usuales; niveles que se pueden asociar a si los vehículos circulan vacíos o con carga completa. También permite identificar los tramos carreteros en donde los niveles de carga exceden el reglamento y en qué porcentaje, para que de esta manera los organismos fiscalizadores puedan realizar de una manera más efectiva su labor.

Iturriaga (2014), realizó más de 2800 corridas de algoritmos para comprobar las ventajas de utilizar espectros de carga completos por eje versus los Ejes Equivalentes (EE). El objetivo principal es demostrar el efecto que tienen los espectros de carga completos por eje en el diseño, ya que son una medida directa de la solicitación del pavimento a diferencia de los EE. Se pretende demostrar que para un mismo nivel de EE se obtienen distintos espesores de losa variando la solicitación de los espectros de carga completos por eje. Debemos recordar que la Guía empírica AASHTO 93 se basa solamente en los EE para caracterizar el tráfico, por lo tanto, para un determinado nivel de EE, y si todos los demás parámetros de diseño permanecen constantes, el espesor de losa obtenido es único. Los

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valores utilizados se fijaron en un determinado nivel de EE (10 y 40 millones) y largo de losa (3.5 y 4.5 [m]). Estas comparaciones se realizaron para las principales plazas de pesaje del país y para los tres criterios de fatiga en pavimentos rígidos. A continuación, se muestran los resultados para el criterio de Agrietamiento obtenidos por Iturriaga (2014) en su memoria comparando el espesor mediante Manual de Carreteras y la GEMDP AASHTO 2008:

Figura 3.2-1: Diferencia entre el espesor obtenido por MC y los espesores obtenidos por la GEMDP AASHTO 2008 bajo el criterio de agrietamiento (E[MC] – E[GEMDPAGRIET]) (Memoria Iturriaga 2014)