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El modelado del desempeño del pavimento o modelado del deterioro del pavimento es el estudio del deterioro del pavimento a lo largo de su ciclo de vida. [1] [2] La salud del pavimento se evalúa utilizando diferentes indicadores de desempeño. Algunos de los indicadores de desempeño más conocidos son el Índice de Condición del Pavimento (PCI), el Índice Internacional de Rugosidad (IRI) y el Índice de Servicio Actual (PSI), [3] [4] pero a veces se utiliza un solo problema como el ahuellamiento o la extensión de la grieta . [2] [5] Entre los métodos más utilizados para el modelado del desempeño del pavimento se encuentran los modelos mecanísticos, los modelos mecanístico-empíricos, [6] las curvas de supervivencia y los modelos de Markov . Recientemente, también se han utilizado algoritmos de aprendizaje automático para este propósito. [3] [7] La mayoría de los estudios sobre el modelado del desempeño del pavimento se basan en el IRI . [8]
El estudio del desempeño de los pavimentos se remonta a la primera mitad del siglo XX. Los primeros esfuerzos en el modelado del desempeño de los pavimentos se basaron en modelos mecanísticos. Más tarde, los investigadores también desarrollaron modelos empíricos, que no se basaban en la estructura del pavimento. Desde principios de la década de 1990, se han popularizado los modelos mecanístico-empíricos (ME). Estos modelos combinan características mecanísticas y empíricas mediante regresión lineal. En América del Norte, la AASHTO desarrolló una guía basada en métodos mecanístico-empíricos. [6]
El desarrollo de estos modelos requería datos. Por ello, en América del Norte, organizaciones como AASHTO y FHWA recopilaron grandes cantidades de datos sobre las condiciones del pavimento. Ejemplos de estas bases de datos, que se utilizan para el diseño y la medición del rendimiento del pavimento, son LTPP y AASHO Road Test . [9]
El deterioro de las carreteras es un fenómeno complejo en el que influyen muchos factores, que pueden clasificarse en varias categorías: diseño y construcción, tipo de material, condiciones ambientales y factores de gestión y operación. [1]
Entre los factores ambientales más significativos se encuentran los ciclos de congelación-descongelación , la temperatura máxima y mínima y la precipitación . [2] Se informa que, en promedio, las carreteras en un clima húmedo con ciclos de congelación se deterioran hasta dos veces más que las carreteras en regiones secas y sin congelación. [8] Por lo tanto, las carreteras expuestas a un mayor número de ciclos de congelación-descongelación y niveles más altos de precipitación se deterioran más rápido. Por otro lado, las carreteras en climas secos y sin congelación duran más. [1] [3] Una temperatura muy alta también puede ser perjudicial para el pavimento de asfalto y causar problemas como el sangrado . Considerando esto, el cambio climático podría representar una amenaza para el bienestar de las carreteras. Sin embargo, su impacto varía según las regiones. Si bien puede ser muy perjudicial para las carreteras en un área determinada, podría aliviar el deterioro de las carreteras en otra área. [2]
El número y el tipo de tráfico se encuentran entre los atributos operativos importantes. [7] Por lo general, los volúmenes de tráfico más grandes y los vehículos más pesados, como los camiones, se correlacionan con una degradación más rápida del pavimento. Además, los enfoques de gestión pueden tener una influencia importante en los patrones de deterioro. Ejemplos de los factores directamente relacionados con la gestión son el tipo y la frecuencia del mantenimiento [3] o los enfoques de limpieza y descongelación en el invierno. [2] [10] El uso excesivo de sal anticongelante puede exacerbar el problema de la corrosión, especialmente en el pavimento de hormigón. [10]
El tipo de pavimento es uno de los factores más importantes que afectan el deterioro del mismo. [3] Generalmente, los pavimentos de hormigón son más duraderos en climas más cálidos y los de asfalto son más resistentes al clima frío. Las juntas en el pavimento de hormigón son otra fuente de problemas. En un determinado tipo de carretera (hormigón, asfalto o grava), el espesor de las capas y el tipo de materiales utilizados en la base, la subbase y la capa de pavimento son importantes. A veces, estos atributos se expresan a través de una medida agregada denominada equivalencia de base granular (GBE). [2] [3]