estudio comparado de los mÉtodos...

Equation Chapter 1 Section 1

Trabajo Fin de Grado

Ingeniería Civil

ESTUDIO COMPARADO DE LOS MÉTODOS

ANALÍTICOS DE DIMENSIONAMIENTO DE

FIRMES Y SU EVOLUCIÓN

Autor: Javier Villanueva Mena-Bernal

Tutor: Blas González González

Dep. Construcciones Arquitectónicas 1

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015


Ingeniería Civil




Autor:

Javier Villanueva Mena-Bernal

Tutor:

Blas González González

Dep. Construcciones Arquitectónicas 1



Sevilla, 2015

Trabajo Fin de Grado: ESTUDIO COMPARADO DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS DE

DIMENSIONAMIENTO DE FIRMES Y SU EVOLUCIÓN



El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2015

El Secretario del Tribunal

A mi abuela

y

A mis padres,

que con su esfuerzo constante me

han mostrado el camino del éxito.

Resumen

El dimensionamiento del firme consiste en la definición de sus aspectos geométricos y constitutivos. De la

consideración del mismo como una estructura y la aplicación de los principios de la Mecánica, surge el

concepto de Mecánica de Firmes. Esta disciplina adopta principalmente dos tipos de métodos para la

determinación de las características del firme: los Métodos Empíricos, basados en el conocimiento a través de

la experiencia, y los Métodos Analíticos, basados en la modelización matemática de la estructura.

Los Métodos Analíticos fueron desarrollados en la segunda mitad del siglo XX, de forma paralela a la

evolución de la informática. Los modelos del firme basados en la teoría de Burmister (para firmes flexibles) y

Westergaard (para firmes de hormigón) fueron siendo computerizados en programas cada vez más complejos,

a los que se añadieron modelos de comportamiento para estimar la vida en servicio de la estructura. De este

modo, los Métodos Analíticos se tradujeron en programas informáticos, debido a las ventajas de cálculo que

ello supone.

En este Trabajo se han tomado los 30 Métodos Analíticos a los que se ha podido acceder a través de una

investigación bibliográfica e informática, con el fin de analizar las características de cada uno de ellos y

actualizar su estado de vigencia. El objetivo de este estudio es poder hacer una comparación entre los

diferentes métodos y determinar el grado de aceptación y uso de los mismos. Con ello se pretende reunir el

conocimiento disponible de los Métodos Analíticos para reconocer sus ventajas y limitaciones, lo que puede

servir como base para el desarrollo de nuevos métodos o la mejora de los ya existentes.






Grado en Ingeniería Civil

Intensificación en Construcciones Civiles


Departamento Construcciones Arquitectónicas I



Sevilla, 2015

ESTUDIO COMPARADO DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS DE DIMENSIONAMIENTO

DE FIRMES Y SU EVOLUCIÓN

Javier Villanueva Mena-Bernal Grado en Ingeniería Civil

1

CONTENIDO

ÍNDICE DE FIGURAS................................................................................................................ 4

ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................. 5

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 6

1.1 PRESENTACIÓN ............................................................................................ 6

1.2 OBJETIVOS .................................................................................................... 6

2. METODOLOGÍA DEL TRABAJO.................................................................................... 7

3. MECÁNICA DE FIRMES ................................................................................................... 9

3.1 EL FIRME Y LOS MÉTODOS DE DIMENSIONAMIENTO ...................... 9

3.2 TIPOS DE FIRME ......................................................................................... 11

3.3 MÉTODOS EMPÍRICOS .............................................................................. 12

3.4 MÉTODOS ANALÍTICOS ........................................................................... 14

3.4.1 RESEÑA HISTÓRICA ............................................................................................... 14

3.4.2 CONTENIDO DE LOS METODOS ANALÍTICOS .................................................. 15

3.4.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS ........................................... 19

3.4.4 CLASIFICACIÓN SEGÚN ALCANCE DEL ANÁLISIS ......................................... 20

3.5 OTROS MÉTODOS ...................................................................................... 21

4. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................................... 22

4.1 FUENTES CONSULTADAS ........................................................................ 22

4.1.1 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 22

4.1.2 SITIOS WEB ............................................................................................................... 33

4.2 MODELOS ENCONTRADOS ..................................................................... 37

4.3 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................ 39

4.4 CONCLUSIONES DE LA BÚSQUEDA ...................................................... 40

5. ESTUDIO DE MÉTODOS ANALÍTICOS .................................................................... 41

5.1 ANÁLISIS DE MÉTODOS ANALÍTICOS .................................................. 41

5.1.1 ALIZE ......................................................................................................................... 42

5.1.2 APAS ........................................................................................................................... 43

5.1.3 AXIDIN ....................................................................................................................... 44

5.1.4 BISAR-SPDM ............................................................................................................. 45

5.1.5 CAPA-3D .................................................................................................................... 46

5.1.6 CHEVRON .................................................................................................................. 48

5.1.7 CIRCLY ...................................................................................................................... 49




2

5.1.8 DAMA ......................................................................................................................... 50

5.1.9 ECOROUTE ................................................................................................................ 51

5.1.10 ELSYM 5 .................................................................................................................... 51

5.1.11 EVERFE ...................................................................................................................... 53

5.1.12 FEACONS-IV ............................................................................................................. 54

5.1.13 ICAFIR ........................................................................................................................ 55

5.1.14 ILLI-SLAB .................................................................................................................. 56

5.1.15 JSLAB ......................................................................................................................... 58

5.1.16 KENLAYER ............................................................................................................... 59

5.1.17 KENSLABS ................................................................................................................ 60

5.1.18 MEPDG ....................................................................................................................... 61

5.1.19 MICHPAVE ................................................................................................................ 63

5.1.20 MMOPP ...................................................................................................................... 65

5.1.21 NOAH ......................................................................................................................... 67

5.1.22 RISC ............................................................................................................................ 68

5.1.23 ROADENT (MnPAVE) .............................................................................................. 68

5.1.24 SW-1 ............................................................................................................................ 71

5.1.25 VÄGDIM 95................................................................................................................ 73

5.1.26 VEROAD .................................................................................................................... 74

5.1.27 VESYS ........................................................................................................................ 76

5.1.28 WESLAYER ............................................................................................................... 77

5.1.29 WESLEA ..................................................................................................................... 79

5.1.30 WESLIQID .................................................................................................................. 80

5.2 RESUMEN DE RESULTADOS ................................................................... 82

5.3 COMPARACIÓN ENTRE DOS MÉTODOS ............................................... 86

6. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 91

7. ANEXOS ........................................................................................................................... 92

7.1 MÉTODO AASHTO-93 ................................................................................ 93

7.2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... 97

7.3 REFERENCIAS DE INSTRUCCIONES Y RECOMENDACIONES ......... 99

7.4 REFERENCIAS DE MANUALES DE MÉTODOS .................................. 100

7.5 REFERENCIAS DE ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN ...................... 102

7.6 BÚSQUEDA ESPECÍFICA ........................................................................ 118

7.6.1 ALIZE ....................................................................................................................... 119

7.6.2 APAS ......................................................................................................................... 119




3

7.6.3 AXIDIN ..................................................................................................................... 120

7.6.4 BISAR-SPDM ........................................................................................................... 120

7.6.5 CAPA-3D .................................................................................................................. 120

7.6.6 CHEVRON ................................................................................................................ 121

7.6.7 CIRCLY .................................................................................................................... 121

7.6.8 DAMA ....................................................................................................................... 122

7.6.9 ECORUTE................................................................................................................. 122

7.6.10 ELSYM 5 .................................................................................................................. 123

7.6.11 EVERFE .................................................................................................................... 124

7.6.12 FEACONS_IV ........................................................................................................... 124

7.6.13 ICAFIR ...................................................................................................................... 125

7.6.14 ILLI-SLAB ................................................................................................................ 125

7.6.15 JSLAB ....................................................................................................................... 126

7.6.16 KENLAYER ............................................................................................................. 127

7.6.17 KENSLABS .............................................................................................................. 128

7.6.18 MEPDG ..................................................................................................................... 128

7.6.19 MICHPAVE .............................................................................................................. 130

7.6.20 MMOPP .................................................................................................................... 130

7.6.21 NOAH ....................................................................................................................... 131

7.6.22 RISC .......................................................................................................................... 131

7.6.23 ROADENT (MnPAVE) ............................................................................................ 132

7.6.24 SW-1 .......................................................................................................................... 133

7.6.25 VÄGDIM 95.............................................................................................................. 134

7.6.26 VEROAD .................................................................................................................. 135

7.6.27 VESYS ...................................................................................................................... 135

7.6.28 WESLAYER ............................................................................................................. 136

7.6.29 WESLEA ................................................................................................................... 137

7.6.30 WESLIQID ................................................................................................................ 138




4

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Diferencia entre firmes flexibles y rígidos…………………………………...11

Figura 2. Ecuación de comportamiento y nomograma del método AASHTO-93……..13

Figura 3. Ejemplo de modelización de un problema con el método ALIZE….………..42

Figura 4. Ejemplo de datos de entrada en BISAR……………………..……………….45

Figura 5. Ejemplos de aplicaciones de CAPA-3D (imagen de capa-3d.org)…………..47

Figura 6. Ejemplos de gráficas generadas con CIRCLY………………………………50

Figura 7. Ejemplo de resultados en deformaciones en ELSYM 5……………………...52

Figura 8. Interfaz inicial (por defecto) de EVERFE 2.24………………………………53

Figura 9. Ejemplo de cálculo en el interfaz del programa ICAFIR…………………….56

Figura 10. Interfaz inicial del programa KENPAVE…………………………………..59

Figura 11. Logotipo del Programa AASHTOWare Pavement M-E Design………………61

Figura 12. Ejemplo en la Ventana principal de AASHTOWare Pavement M-E Design.62

Figura 13. Módulos de trabajo de MFPDS……………………………………………..65

Figura 14. Interfaz inicial de MnPAVE-Flexible……………………………………………69

Figura 15. Ejemplo en MnPAVE-Flexible, datos de entrada de estructura (básica)…...70

Figura 16. Interfaz de MnPAVE-Rigid………………………………………………...71

Figura 17. Pantalla inicial de SW-1. Opciones de proyecto……………………………72

Figura 18. Interfaz principal de VÄGDIM 95………………………………………….74

Figura 19. Logotipo de WESLEA 3.0, con distintivo de la Universidad de Minnesota.79

Figura 20. Ejemplo de hoja de resultados de WESLIQID para curvatura……………..81

Figura 21. Introducción de cargas en ICAFIR…………………………………………86

Figura 22. Estructura diseñada con ICAFIR…………………………………………..87

Figura 23. Informe de Cálculo obtenido con ICAFIR…………………………………88

Figura 24. Cargas en WESLEA………………………………………………………...88

Figura 25. Definición de la estructura en WESLEA…………………………………...89

Figura 26. Resultados de WESLEA……………………………………………………89

Figura 27. Índice de Servicio del Firme………………………………………………..94




5

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Clasificación de los Métodos Analíticos según su contenido………………...16

Tabla 2. Información de partida de los métodos analíticos localizados………………..38

Tabla 3. Actualización de datos de los Métodos Analíticos……………………………82

Tabla 4. Comparación de resultados entre ICAFIR y WESLEA………………………90

Tabla 5. Valores para considerar la Fiabilidad en el Método AASHTO-93…………...94

Tabla 6. Valores del coeficiente estructural y el de drenaje (AASHTO-93)…………...96




6

1. INTRODUCCIÓN

1.1 PRESENTACIÓN

En este documento se presenta el Trabajo Fin de Grado que lleva por título

“Estudio comparado de los Métodos Analíticos de Dimensionamiento de Firmes y su

Evolución”, realizado por el alumno Javier Villanueva Mena-Bernal, estudiante de 4º

Curso de Grado en Ingeniería Civil en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la

Universidad de Sevilla.

El Trabajo ha sido realizado bajo la tutorización del Prof. D. Blas González

González, perteneciente al Departamento Construcciones Arquitectónicas I de la

Universidad de Sevilla, y que imparte clase en la asignatura Construcciones Civiles de

la rama de especialidad homónima en el Grado.

1.2 OBJETIVOS

El Diseño de Firmes es el conjunto de procesos por el cual se proyecta y define la

morfología que tendrá el firme de una carretera. La concepción del firme como una

estructura generó la aparición de la Mecánica de Firmes, que consiste en la aplicación

de herramientas científicas como la experimentación o la modelización matemática al

Diseño. Los esfuerzos que durante el siglo XX se realizaron por hacer una correcta

definición matemática de la estructura del firme y el progreso de la informática hicieron

posible el desarrollo de los métodos analíticos de dimensionamiento.

La intención principal de este trabajo es analizar los Métodos Analíticos de

dimensionamiento de firmes. Para ello, se pretende definir y explicar este concepto, y

realizar una actualización de dichos métodos, lo que llevará a una revisión del Estado

del Arte de este campo.

El objetivo de este estudio, como resultado final, es realizar un inventario de los

Métodos Analíticos usados en la actualidad. Esto conlleva un análisis del modelo que

usa cada método y un estudio de su vigencia.

Con esto se podrían abrir nuevas líneas de investigación, puesto que conocer la

actualidad de los Métodos Analíticos y comparar sus posibilidades puede sentar base

para el desarrollo de nuevos métodos o la mejora de los ya existentes.




7

2. METODOLOGÍA DEL TRABAJO

El desarrollo de este estudio ha seguido los siguientes pasos:

Presentación de la Mecánica de Firmes

Investigación sobre los métodos analíticos

Estado del Arte

Análisis de métodos actuales

Estas fases de estudio quedan reflejadas en este informe de la manera que se

explica a continuación.

Los métodos de dimensionamiento de firme son herramientas fundamentales en la

proyección de carreteras. Como tal, forman parte del programa de la asignatura

Construcciones Civiles del Plan de Estudios del Grado en Ingeniería Civil. El contenido

de dicha asignatura servirá como punto de partida para la búsqueda de información, de

modo que además se actualice y amplíe ese contenido.

Inicialmente, en la sección 3. Mecánica de Firmes de esta memoria, se presentará

el contenido teórico que es la base de este estudio. Éste consiste en una breve

explicación de los métodos de dimensionamiento de firme y cómo se clasifican. El

desarrollo de este paso inicial se basa en el programa de la asignatura Construcciones

Civiles y en contenidos de otras fuentes de corte teórico.

El siguiente paso en esta línea de trabajo es iniciar la búsqueda de información

disponible en esta materia, haciendo por lo tanto una revisión del Estado del Arte del

dimensionamiento de firmes. Esta investigación comprende la localización de

numerosas fuentes de información a través de distintos canales, como pueden ser el

estrictamente bibliográfico o el informático. Este segundo canal, debido a la oferta que

supone, permite el uso de diversos motores de búsqueda y la localización de muchos

documentos de soporte digital, como se muestra más adelante.

Es importante en el proceso de investigación dejar constancia de los pasos de la

misma y de las referencias que se obtienen en el proceso de búsqueda, para lo cual se

dispondrán ordenadamente en la sección correspondiente de la memoria. De este modo

se consigue tener una trazabilidad del camino seguido, para que quede constancia de la

investigación que se ha realizado. El proceso de búsqueda seguido queda reflejado en la

sección 4. Estado del Arte, y las referencias a los resultados obtenidos se adjuntarán en

la última parte, titulada 7. Anexos.

Se valorarán aquellas fuentes que ofrecen una información mejor o más fiable, y

se obviarán aquellas en las que la búsqueda haya sido infructuosa. Y una vez concluida

la búsqueda y la selección de información, se podrán establecer una serie de resultados

y conclusiones acerca del estado actual del dimensionamiento de firmes, que es el




8

objetivo principal de la investigación. Este análisis se realizará en la sección

denominada 5. Estudio de Métodos Analíticos. También se llevará a cabo, a modo de

ejemplo, una comparación entre dos programas a través de un diseño aleatorio.

Por último, se establecerán las conclusiones a las que se ha llegado con este

estudio en el apartado 6. Conclusiones.




9

3. MECÁNICA DE FIRMES

En esta sección se va a exponer el contenido teórico del estudio. En primer lugar

se realizará una pequeña introducción sobre el firme y los métodos de

dimensionamiento, que posteriormente se desarrollarán por separado, prestando especial

atención a los métodos analíticos, ya que son la base de este trabajo. Un quinto y último

apartado tratará de presentar otros métodos, especialmente desde un punto de vista de

actualidad.

3.1 EL FIRME Y LOS MÉTODOS DE DIMENSIONAMIENTO

Se conoce como firme de una carretera al conjunto de capas horizontales de

diversos materiales que se disponen sobre el terreno para resistir las solicitaciones del

tráfico. En condiciones generales, las capas que lo forman son las siguientes:

1. Pavimento

Formado a su vez por la capa de rodadura y la capa intermedia, es la capa

en contacto directo con el tráfico y su función es presentar la rugosidad

necesaria para la adherencia de los vehículos, absorber el esfuerzo cortante que

éstos provocan y otorgar impermeabilidad superficial al firme.

2. Base

Tiene la misión de dar capacidad portante al firme para la correcta

transmisión de las cargas del tráfico y garantizar la estabilidad volumétrica del

conjunto. Su rigidez debe adaptarse a cualquier tipo de tráfico, para lo que se

usan materiales granulares sueltos o tratados.

3. Sub-base

Es la capa de contacto con el terreno, por lo que debe servir como apoyo

uniforme para el resto de capas y para la maquinaria durante la construcción.

También cumple funciones de drenaje y de transición de cargas a la

cimentación. Su existencia se debe a la categoría del cimiento.

El Diseño de Firmes es el conjunto de procesos que sirven para determinar la

morfología y características del firme (espesor de las capas, materiales,

comportamiento, etc.).

Por otra parte, la Mecánica es la rama de la Física que trata el equilibrio y el

movimiento de los cuerpos naturales y las causas que los originan y tiene por objeto

establecer las leyes que rigen el comportamiento de los mismos.

El concepto de Mecánica de Firmes surge al considerar el firme como una

estructura, por lo que se pueden distinguir sobre él los elementos correspondientes a un

cálculo estructural (cimentación, solicitaciones, modelos de comportamiento, criterios




10

de fallo, etc.). Consecuentemente, se puede definir la Mecánica de Firmes como la rama

de la Mecánica por la cual se determinan las características geométricas y mecánicas del

firme, así como el número y dimensiones de las capas que lo componen, con vistas a

conseguir su optimización técnica y económica.

Los métodos de dimensionamiento son las distintas formas de analizar la

estructura y su respuesta ante las solicitaciones con el fin de llevar a cabo el diseño del

firme. Existen dos categorías en las que se pueden clasificar los métodos de

dimensionamiento:

Métodos Empíricos

Están basados en la experiencia, que se traduce en catálogos, ábacos y

tablas que se revisan con cierta periodicidad.

Métodos Analíticos

La respuesta del firme se conoce, en forma de tensiones o deformaciones,

a través de modelos matemáticos, que se relaciona con el comportamiento de la

estructura y su deterioro gracias a datos empíricos. Este estudio se centra en este

tipo de métodos.

El hecho de que en los métodos analíticos sea necesaria una parte empírica hace

que en la práctica sea habitual encontrar métodos que usan procedimientos de ambos

tipos. Algunos autores, como Y. H. Huang, diferencian más métodos, aunque son en

realidad puntos de vista diferentes sobre la misma clasificación (métodos limitados por

la tensión tangencial, o métodos de regresión basados en comportamiento del firme en

ensayos en carreteras). Por lo tanto, la clasificación puede limitarse a métodos empíricos

y analíticos.

En los siguientes apartados (3.3 Métodos Empíricos y 3.4 Métodos Analíticos) se

van a explicar de forma detallada, pero antes de desarrollarlos, es conveniente recordar

los tipos de firme, ya que los métodos no se usan de la misma manera según la tipología

del mismo.




11

3.2 TIPOS DE FIRME

La variación de los materiales que pueden formar el firme no sólo consiste en la

variación de ciertos parámetros característicos, sino que le confieren diversas

propiedades estructurales que originan la clasificación de firmes:

1. Firmes Flexibles.

Están formados por capas de materiales granulares y mezclas bituminosas,

especialmente en la capa de rodadura. Los materiales se disponen de manera que

su resistencia a la deformación decrece con la profundidad.

2. Firmes Rígidos.

La principal característica de este tipo de firmes es el uso del hormigón

para el pavimento, ya sea vibrado en masa o compactado con rodillo. Este

material le confiere mayor rigidez y resistencia a flexotracción.

3. Firmes Semirrígidos.

Este tercer tipo de firmes reúne propiedades de los dos anteriores. Su

principal característica es el uso de cemento para la mejora de los materiales

granulares de la base, lo que disminuye la deformabilidad. Estas ventajas se

unen a las del pavimento, que está constituido por mezcla bituminosa.

Como puede verse en la

imagen, la principal diferencia es

que en los firmes flexibles, una

grieta en la base provocaría una

deformación solidaria del

pavimento, generalmente de tipo

bituminoso. En el firme rígido, el

hormigón comenzaría a trabajar a

flexotracción haciendo un

“puente” sobre la grieta. Aún así,

los firmes rígidos tienen las

desventajas propias del hormigón,

como retracción o fluencia.

Figura 1. Diferencia entre firmes flexibles y rígidos

Los métodos de dimensionamiento de firme se clasifican, según se ha explicado

anteriormente, de forma independiente a la clasificación del firme. Es decir, ningún tipo

de método es exclusivo de un tipo de firme u otro. Hay métodos empíricos y analíticos

para firmes de cualquier tipo; incluso hay métodos que sirven para dimensionar los tres

tipos de firme, aunque distinguir entre ellos sea el primer dato de entrada.




12

3.3 MÉTODOS EMPÍRICOS

Los métodos empíricos de Diseño de Firmes son aquellos en los que la respuesta

de la estructura del firme se determina a través de datos basados en la experiencia que

generan numerosas observaciones, ensayos y experimentaciones. La información

obtenida en estas observaciones se procesa de manera que el dimensionamiento queda

definido a través de tablas, catálogos, ábacos, nomogramas, etc. Se trata de un enfoque

muy práctico del Diseño de Firmes.

La cantidad de observaciones y el tiempo que requieren estos ensayos hicieron

que las entidades responsables de ellos construyeran pistas de ensayo propias. Dos

ejemplos actuales son la pista de ensayos del CEDEX en España o la pista

estadounidense “NCAT (Nacional Center of Asphalt Technology) pavement test track”.

De hecho, los organismos de carreteras de Estados Unidos dieron un fuerte

impulso a este tipo de métodos entre los años veinte y los sesenta, llegando a producirse

más de 50 métodos. Entre ellos está el método del CBR (California Bearing Ratio) de

1928 o los basados en el ensayo AASHO de 1963, al que se le deben dos conclusiones

muy importantes y en las que se basan numerosos métodos:

El efecto destructivo provocado por una carga q equivale al paso de n cargas de

valor p según la siguiente relación:

Existen equivalencias entre la capacidad portante de capas de distintos

materiales según sus espesores

En ocasiones, estos métodos establecen una serie de relaciones entre las variables

y los resultados de las pruebas, dando lugar a fórmulas empíricas. El desarrollo de estas

ecuaciones suele ser enrevesado, por lo que se recurre a soluciones gráficas a través de

nomogramas o de la ordenación de los resultados posibles en ábacos o tablas.

A continuación se muestra una imagen para ilustrar esta idea. La ecuación se

puede resolver a través del nomograma inferior. Se trata de la ecuación de

comportamiento de la versión del método AASHTO de 1993, con la que se pretende

conocer W18, que es el número de ejes de 80 kN para el que la carretera deja de estar en

servicio, a través de otros numerosos parámetros necesarios y propios del método.

Una breve explicación del funcionamiento de la ecuación y el nomograma se

presentan en el Anexo 7.1 Método AASHTO-93.




13

Figura 2. Ecuación de comportamiento y nomograma del método AASHTO-93

De esta manera, se pueden agrupar los métodos empíricos según los tres criterios

siguientes:

Métodos de nomograma. Como el AASHTO-93 del ejemplo, o el método de la

PCA (Portland Cement Asociation) de 1984.

Métodos de ábacos. Por ejemplo, la Road Note 29 británica, de 1960.

Métodos de catálogos de secciones tipo. En este grupo se enmarcaría la norma

española 6.1 IC, de 2003.

A grandes rasgos, la sistemática que sigue el desarrollo de un método empírico es

la siguiente:

Establecimiento de un período de tiempo en que el deterioro del firme hace

necesaria una rehabilitación estructural.

Determinación de los factores básicos como:

Tráfico (número de vehículos, ejes equivalentes) Capacidad soporte de la explanada (CBR, módulo de reacción K) Materiales normalizados Condiciones del ensayo (temperatura, pluviometría)

Presentación de las soluciones para las combinaciones posibles de los factores

anteriores en el formato más conveniente (nomogramas, ábacos, tablas,

catálogos).




14

3.4 MÉTODOS ANALÍTICOS

Los Métodos Analíticos en el estudio de la Mecánica de Firmes son aquellos en

los que la respuesta se conoce a través de modelos matemáticos. Con la experiencia

acumulada en la observación del deterioro de la estructura del firme, se evalúa su

comportamiento diferido, para poder establecer el comportamiento futuro del firme. En

este sentido, podría decirse que en los Métodos Analíticos hay un componente empírico.

Como son los métodos sobre los que se centra este estudio, se va a intentar

presentar en este apartado en qué consisten de manera algo más profunda, a través de

una reseña histórica, la explicación del contenido de los métodos y su clasificación, y

las aplicaciones actuales.

3.4.1 RESEÑA HISTÓRICA

La idea del firme como estructura resistente y duradera no es un concepto

moderno. En la antigüedad ya se diseñaban caminos bajo unos principios similares a los

actuales. Se pueden encontrar ejemplos en los caminos del imperio inca o en las

calzadas romanas. Éstas contaban con un esquema parecido al actual, donde el statutem

y el rudus hacían las veces de cimentación, el nucleus de base y la summa crusta de

pavimento.

Aún así no es hasta el siglo XIX cuando se realiza la primera aproximación a la

resolución del problema de dimensionar el firme según el valor de las cargas y con un

cimiento de cierta capacidad portante. Ésta provino del uso del modelo de Boussinesq

(1885), que define el terreno como un macizo semi-indefinido, homogéneo, isótropo y

elástico lineal.

Ya en la primera mitad del siglo XX, el modelo de Westergaard (1926) para

firmes de hormigón identificaba la estructura como una placa elástica reposando sobre

un líquido denso o un lecho de resortes. Hogg aplicó la losa elástica al semiespacio de

Boussinesq en 1938. Pero fue Burmister en 1943, con su publicación “The teory of

stress and displacements in layered systems and application to the design of airports

runways”, quien promovió el desarrollo de los métodos analíticos al presentar el modelo

como un macizo semi-infinito multicapa y elástico bajo carga circular.

La posibilidad de analizar varias capas de firme creó la necesidad de definir mejor

las características de los materiales, especialmente de la mezcla bituminosa, ya que es

un material viscoelástico con propiedades dependientes de la temperatura. Numerosos

avances se dieron en este sentido, incluso Hveem (1955) da los primeros pasos en el

análisis de la fisuración por fatiga, abriendo una nueva vía de investigación.

El desarrollo de la informática permitió profundizar en el estudio analítico de

firmes, ya que los modelos requerían ecuaciones muy complejas.




15

El creciente interés en el diseño analítico llevó a la primera Conferencia

Internacional de Diseño Estructural de Pavimentos de Asfalto, en 1962, en una ocasión

concebida inicialmente para tratar las conclusiones del experimento AASHO. Esta

Conferencia es la primera puesta en común sobre métodos analíticos, por lo que se pasó

a celebrar cada 5 años. La Conferencia de 1977 supuso la presentación de métodos

completos, especialmente tras la publicación en 1968 de BISTRO, uno de los primeros

programas informáticos basados en un método analítico de dimensionamiento de firmes.

La Sociedad Internacional de Pavimentos de Asfalto (o ISAP, por sus siglas en

inglés) es la entidad responsable de esta Conferencia, cuya última celebración fue la

duodécima, teniendo lugar en 2014 en la ciudad de Raleigh, Carolina del Norte (Estados

Unidos). Sus actas no se han publicado en la página web de la ISAP, aunque sí las de

las anteriores, estando disponible para su compra en el siguiente enlace:

http://asphalt.org/publications/conference-proceedings/ (comprobado por última vez el

día 10-7-2015).

3.4.2 CONTENIDO DE LOS METODOS ANALÍTICOS

Como ya se ha dicho, los métodos analíticos son aquellos en los que la respuesta

de la estructura se conoce a través de modelos matemáticos. Éstos se basan en el análisis

del estado de las tensiones y las deformaciones que producen las solicitaciones que

actúan sobre la estructura del firme, o en definitiva, aquéllas que se puedan considerar

en el método.

Posteriormente, debe hacerse un estudio del significado que el estado tenso-

deformacional causa en la estructura. Es decir, un método analítico consta de dos partes,

que son: el modelo de respuesta y el modelo de deterioro.

Existen tres tipos modelos de respuesta: mecánicos, de regresión y probabilistas.

De ellos, los modelos mecánicos son los más generalizados. Además, según los

principios de modelización geométrica y cálculo tenso-deformacional, pueden

distinguirse los modelos de respuesta mecánicos siguientes: sistemas multicapa, teoría

de placas y elementos finitos; y según las ecuaciones constitutivas de los materiales, los

modelos serán elásticos o visco-elásticos.

Los modelos de respuesta mecánicos de sistemas multicapa y ecuaciones

elásticas, muy cercanos al modelo de Burmister, son los más desarrollados para firmes

flexibles y semirrígidos. Por otra parte, los métodos basados en teoría de placas, más

similares al modelo de Westergaard, son más usados para firmes rígidos. El Método de

los Elementos Finitos es usado para ambos tipos de firme, aunque especialmente en

modelos de placas. Tanto es así, que todos los métodos estudiados con este tipo de

modelo se resuelven con Elementos Finitos.




16

En lo referente a los modelos de deterioro, las leyes de fatiga son las que más se

usan para estimar el comportamiento de la estructura. Otras leyes de comportamiento

que se utiliza en los métodos como modelos de comportamiento es el de acumulación

de deformaciones plásticas.

MÉTODOS

ANALÍTICOS

MODELOS

DE

RESPUESTA

MECÁNICOS

SEGÚN MODELO

MULTICAPA

ELEMENTOS

FINITOS

SEGÚN

ECUACIONES

CONSTITUTIVAS

ELÁSTICOS

VISCO-

ELÁSTICOS

DE REGRESIÓN

PROBABILISTAS

MODELOS

DE

DETERIORO

LEYES DE FATIGA

ACUMULACIÓN DE DEFORMACIONES

Tabla 1. Clasificación de los Métodos Analíticos según su contenido

El proceso que sigue un método analítico de dimensionamiento puede expresarse

con las siguientes etapas:

Predimensionamiento

Cálculo de la respuesta estructural del firme

Comprobación de la vida del firme según la forma de deterioro considerada

Análisis de sensibilidad del cálculo

Ajuste de los espesores calculados

Definición de la sección transversal del firme

A continuación se presentan de forma breve los modelos de Burmister y

Westergaard, ya que, como se ha visto, son la base principal de los métodos analíticos

para los distintos tipos de firme, además de ser los que dieron pie al desarrollo de los

métodos analíticos.




17

3.4.2.1 MODELO DE BURMISTER

En la mecánica de firmes se usa el modelo de Burmister para calcular tensiones y

deformaciones principalmente en firmes flexibles y semirrígidos. Se trata de un modelo

de respuesta multicapa elástico lineal sobre un semiespacio infinito de Boussinesq,

determinado por las siguientes hipótesis básicas:

i. Las capas de las que está compuesto el firme son horizontales, paralelas entre

sí, de espesor constante, indefinidas en su plano y apoyadas en un espacio semi-

infinito de Boussinesq.

ii. Las capas y el semiespacio son un medio elástico lineal, homogéneo, isótropo y

continuo, caracterizado mecánicamente por el módulo de elasticidad E y el

modulo de Poisson ν.

iii. El apoyo entre capas es continuo existiendo adherencia total o parcial.

iv. Las fuerzas de inercia y los efectos térmicos son despreciables.

v. Las deformaciones del sistema son pequeñas.

vi. Los esfuerzos cortantes son despreciables en el contacto rueda-pavimento.

vii. No se considera el peso propio del pavimento.

La respuesta ante las cargas exteriores, que son esencialmente las presiones de las

ruedas de los vehículos, es el resultado de la resolución de un sistema de ecuaciones en

derivadas parciales obtenidas al plantear el problema del equilibrio en un elemento

diferencial. El sistema se resuelve mediante sus transformadas, y la respuesta de la

estructura se obtiene a través de integrales definidas que se resuelven numéricamente.

Del equilibrio aplicado a la estructura con las condiciones de Burmister, se

obtienen unas ecuaciones que se puede plantear sobre la base de una función de

tensiones, que es la solución de la ecuación biarmónica:

donde es la función de tensiones que satisface ecuaciones de equilibrio y

compatibilidad

Por otra parte, en cada capa i, la función de tensiones se expresa a partir de la

función de Bessel de primera especie de orden cero.

Al resolver mediante la aplicación de la transformada de Hankel de orden cero, se

obtienen unas integrales, definidas entre cero e infinito, de la función de Bessel de

primera especie de orden 1, las cuales no admiten una solución explícita.




18

3.4.2.2 MODELO DE WESTERGAARD

Para firmes rígidos especialmente, el modelo de Westergaard permite calcular

tensiones y deformaciones a través de un modelo de respuesta constituido por una losa

elástica lineal apoyada sobre un semi-espacio infinito de Winkler, o lo que es lo mismo,

un líquido compresible o conjunto de resortes. El modelo se define a través de las

siguientes hipótesis básicas:

i. El firme está formado por placas horizontales, paralelas entre sí, de espesor

constante y apoyadas en un espacio semi-infinito de Winkler (presión y

deformación directamente proporcionales).

ii. Las placas actúan bajo la hipótesis de Navier (secciones normales a la directriz

de las placas permanecen normales tras la deformación).

iii. El semiespacio es un medio homogéneo, isótropo y continuo, que se caracteriza

mecánicamente por el modulo de reacción o de balasto.

iv. Se desprecian fuerzas de inercia y efectos térmicos.

v. Las deformaciones del sistema son pequeñas.

vi. Los esfuerzos cortantes son despreciables en el contacto rueda-pavimento.

vii. Se desprecia el peso propio del pavimento.

Un parámetro fundamental, tanto en el modelo original como en las posteriores

modificaciones, es el radio de rigidez relativa, dado por la expresión:

donde: λ = radio de rigidez relativa [m]

h = espesor de la losa [m]

E = módulo de elasticidad del hormigón [MPa]

ν = coeficiente de Poisson del hormigón

K = módulo de balasto del cimiento del firme [MPa/m]

Para el caso de carga circular, las tensiones máximas en la losa para distintas

posiciones de la carga (centro, borde o esquina) vienen dadas por expresiones del tipo:

donde: Q es la carga [N]

a el radio de la carga [m]




19

3.4.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS

Independientemente de las clasificaciones anteriores, los métodos analíticos se

pueden clasificar por una clasificación física, es decir, el tipo de problema físico que lo

resuelve, o por una clasificación analítica, según el grado del problema y el

procedimiento numérico que use.

Para la clasificación física, se puede estudiar el método según dos puntos de vista:

según la modelización del pavimento y según la modelización de las cargas:

Modelización del pavimento

Modelización geométrica de la estructura:

Geometría infinita en su plano y capas constantes

Geometría semi-infinita en su plano de las capas superiores y de

espesor constante

Geometría de cualquier forma

Modelización mecánica de la estructura:

Modelos reológicos

elástico lineal isótropo

elásticos lineal anisótropo

visco-elástico o no lineal

Modelos según funcionamiento de capa

variación lineal de la deformación en el interior de la capa

deformaciones según la mecánica de medios continuos)

Modelos según el enlace entre las capas

continuidad de desplazamientos en la interfaz

no-continuidad de desplazamientos

Desprendimiento de la interfaz)

Modelización de las cargas

Carga única: Posición de la resultante / Área de Contacto / Distribución de

presiones (uniforme, axi-simétrico y cualquiera)

Cargas múltiples: sólo en modelos no lineales

Acciones de superficie o de gravedad: Acciones térmicas / Gravedad

En cuanto a la clasificación analítica, los métodos se dividen en cuatro grupos

atendiendo a la complejidad del procedimiento numérico:

Modelos “fórmulas”

Modelos de resolución analítica del sistema de ecuaciones de equilibrio y de

compatibilidad

Solución analítica por funciones elementales

Solución analítica compleja




20

Modelos de diferencias finitas

Modelos de elementos finitos

3.4.4 CLASIFICACIÓN SEGÚN ALCANCE DEL ANÁLISIS

Se puede hacer una clasificación basada en las aplicaciones actuales según su

contenido completo o parcial de los modelos de respuesta y de deterioro:

Tipo I: Únicamente con modelos de respuesta

Tipo II: Con modelos de respuesta y modelos de deterioro, pero sin completar el

dimensionamiento

Tipo III: Modelos completos




21

3.5 OTROS MÉTODOS

En algunas ocasiones se agrupan bajo la denominación de Métodos Mixtos

aquellos métodos que incorporan características tanto de los métodos empíricos como

de los analíticos. Como se dijo anteriormente, los métodos analíticos tienen un

componente empírico importante, especialmente a la hora de traducir la respuesta de la

estructura a un comportamiento real de la misma.

Es por ello muy recurrente encontrar en un método analítico tablas o catálogos

empíricos para determinar algún aspecto, como por ejemplo en los mencionados

modelos de deterioro o en los datos de entrada. En algunos métodos, ciertos parámetros

toman su valor de una tabla o catálogo de opciones (como en el método ICAFIR por

ejemplo). Aunque las soluciones no se obtnegan de forma empírica específicamente, no

hay que negar que la parte empírica es importante en estos casos.

De la misma manera, ciertos métodos empíricos se basan en la resolución gráfica

de ecuaciones ajustadas por la experiencia. Aún así, la formulación de una ecuación

también supone el uso de un modelo matemático para definir la estructura, por lo que

pueden observarse características de los métodos analíticos en este aspecto.

Por lo tanto, se concluye que la mayoría de los métodos usan herramientas de

ambos tipos para llegar a un correcto dimensionamiento de la estructura del firme. En

diversos países americanos, incluyendo Estados Unidos, los métodos analíticos se

conocen como mecánicos-empíricos (mechanistic-empirical), por el importante uso que

hacen de la parte empírica del dimensionamiento.

Por otra parte, las líneas de investigación actuales se centran en los denominados

Métodos Mecánicos, que son aquellos que tratan de obtener una respuesta no lineal y

con materiales visco-elásticos del firme, en modelos anisótropos, con cargas dinámicas

y no continuidad de los materiales granulares.




22

4. ESTADO DEL ARTE

4.1 FUENTES CONSULTADAS

Para poner en pie el estado del arte de los Métodos Analíticos de

dimensionamiento de firmes, se ha realizado una investigación estudiando numerosas

fuentes de distinta tipología. Se ha denominado “bibliografía” a aquellas fuentes

consultadas que consisten en un texto publicado, ya sea en formato impreso o en

formato electrónico, por lo que en este ámbito se podrán encontrar tanto libros de texto,

como manuales de algunos métodos, y artículos científicos. Por otra parte, bajo el

nombre de “sitios web”, otro apartado de la investigación se refiere a todas aquellas

búsquedas realizadas en Internet, ya sean páginas web directamente o portales de

búsqueda (generales o específicos).

La finalidad de este apartado es poner de manifiesto la investigación realizada de

forma detallada. Para ello, se presentarán las fuentes a las que se ha tenido acceso

separadas según su formato, y se describirán de manera que se pueda definir tanto su

contenido como su relevancia en la investigación.

4.1.1 BIBLIOGRAFÍA

A continuación se presentan los libros que se han consultado, que como se ha

mencionado anteriormente, incluyen documentos de diversa tipología como libros de

texto, guías específicas de algunos métodos, proyectos de investigación, etc. Junto al

nombre de cada ítem se dispone el año de su publicación, ya que en un estudio de estas

características, se trata de un dato importante. Un breve comentario acompaña a cada

documento explicando su origen, en qué consiste y su información más relevante.Según

su función, se han organizado en tres grupos:

LIBROS: contiene principalmente libros de texto, a los que se ha tenido acceso

de forma física o digital. Además de libros teóricos de corte académico, también

hay informes de proyectos y estudios, así como documentos de contenido

académico.

MANUALES DE MÉTODOS: en este grupo se incluyen las guías de cada

método que se haya podido localizar a través de la búsqueda informática, por lo

que no se incluyen manuales de todos los métodos. Algunos de ellos son

emitidos por la propia entidad y otros son ajenos a ella, pero explican el

funcionamiento del programa. Junto a cada guía se indica de qué caso se trata.

ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN: relación de los artículos consultados

durante la búsqueda e incluido en el análisis de cada método. Como se explicará

más adelante, se ha detallado esta información en el Anexo 7.5.




23

4.1.1.1 LIBROS

En este apartado se presentan los títulos correspondientes a libros de texto y

documentos de contenido teórico que se han consultado durante el estudio. Junto a cada

uno, se explica brevemente su contenido. En el Anexo 7.2 Referencias Bibliográficas,

se podrá encontrar la referencia de cada documento de esta sección, respetando la

numeración que indica el índice previo al título de cada documento.

I. PAVEMENT ENGINEERING PRINCIPLES AND PRACTICE

(Mallick, R.B. y El-Korchi, T., 2013)

Se trata de un manual estadounidense de carácter

académico acerca de la ingeniería de firmes. A través de 25

capítulos analiza numerosas aspectos de la disciplina, como

ensayos, materiales, envejecimiento y, por supuesto, análisis de

métodos de diseño. Se ha prestado especial atención a los

siguientes capítulos:

Capítulo 12: Consideration of Major Distress Mechanisms

and Material Characterization for Asphalt Pavements. Consiste

en una presentación de distintos modelos de comportamiento ante

solicitaciones como rodadura, fisuración, variación térmica, etc.

Capítulo 13: Distress Models and Material Characterization for Concrete

Pavements. Capítulo similar al anterior pero referente a firmes rígidos.

Capítulo 14: Mix and Structural Design of Asphalt Mix Layers. Este capítulo se

divide en dos partes: la primera presenta métodos para calcular la dosificación de

materiales que componen la mezcla; y la segunda, métodos de dimensionamiento de

firme como el de la AASHTO o el NCHRP 1-37A.

Capítulo 15: Mix Design and Structural Design for Concrete Pavements.

Especificaciones sobre los materiales para el diseño del hormigón y presentación del

método AASHTO para firmes de hormigón.

Capítulo 19: Airport Pavements. En breve capítulo trata de realizar un abordaje

sobre todos los aspectos de los firmes de aeropuertos: diseño, rehabilitación, ensayos,

comprobaciones, materiales, etc.




24

II. PAVEMENT ANALYSIS AND DESIGN

(Huang, Y.H., 2004)

Este libro es la obra de un profesor de la

Universidad de Kentucky que contiene mucha

información sobre muchos aspectos del Diseño de

Firmes, además de la guía de uso de los programas

KENLAYER y KENSLABS, diseñados por el autor. Los

siguientes capítulos han sido de especial interés para

este estudio:

Capítulo 3: KENLAYER Computer Program.

Presenta el programa KENLAYER tanto desde un punto

de vista matemático como informático, además de

incluir comparaciones con otros métodos.

Capítulo 5: KENSLABS Computer Program. Hace lo propio para este programa,

pero para el firme rígido, lo que supone un planteamiento distinto al anterior.

Capítulos 11.Flexible Pavement Design y 12. Rigid Pavement Design. Contenido

teórico sobre el proceso de diseño de ambas clses de firme.

Apéndices B. More about KENLAYER y C. More about KENSLABS. Información

adicional sobre las especificaciones de los dos programas informáticos.

III. INGENIERÍA DE CARRETERAS

(Wright, P.H. y Dixon, K., 2011)

Reedición en 2011 de la versión original de 1951 de gran éxito en la comunidad

universitaria norteamericana. Integra muchos aspectos sobre la obra de una carretera;

diseño geométrico, intersecciones, logística, supervisión en obra, materiales. La

sección de dimensionamiento de firme está dividida en flexible y rígido nuevamente.

Cuenta con mucho contenido teórico así como con ejemplos de métodos basados en

diagramas, tablas y nomogramas.

IV. ACCIÓN COST 333: DEVELOPMENT OF NEW BITUMINOUS PAVEMENT

DESIGN METHOD, INFORME FINAL DE LA ACCIÓN

(Comisión Europea del Directorio General de Transporte, 1999)

La Acción COST 333 nace en 1996 con el objetivo de contribuir al desarrollo de

un método de diseño de pavimentos coherente rentable y armonizado a nivel europeo.

Lleva por título Desarrollo de un Nuevo Método de Diseño de Pavimentos Bituminosos.

Firmado por 20 países, forma parte del SERRP (Programa Estratégico Europeo de




25

Investigación de Carreteras), que depende del FEHRL (Foro

Europeo de la National Highway Research Laboratories). Su

objetivo es atender la continua necesidad de métodos más

eficientes que no sean perjudiciales para el medio ambiente o

para el usuario de la carretera.

V. AMADEUS: ADVANCED MODELS FOR ANALYTICAL DESIGN OF

EUROPEAN PAVEMENT STRUCTURES, INFORME FINAL PARA

PUBLICACIÓN

(Comisión Europea del Programa de Transporte RTD, 2000)

El proyecto AMADEUS es un proyecto europeo de

continuación de la tarea iniciada con la COST 333. Se trata de

un proyecto de presentación y análisis de los Modelos

Avanzados de Diseño Analítico de Estructuras de Pavimento

Europeas.

Contiene información detallada y específica sobre los

Métodos Analíticos que pone en estudio, que son los

siguientes: APAS, AXIDIN, BISAR/SPDM, CAPA-3D,

CIRCLY, ELSYM 5, KENLAYER, MICHPAVE, MMOPP,

NOAH, VÄGDIM 95, VEROAD, VESYS y WESLEA. También

estudia el programa SYSTUS, aunque como se dijo

anteriormente, se ha descartado en este Trabajo.

Numerosos países participaron en este proyecto a través de sus entidades, como

el CEDEX (España), la Universidad Tecnológica de Delft (Holanda), el VTI (Suecia), el

TRL (Reino Unido), etc.

VI. GUIDE FOR MECHANISTIC-EMPIRICAL DESIGN OF NEW AND

REHABILITATED PAVEMENT STRUCTURES. APPENDIX QQ: STRUCTURAL

RESPONSE MODELS FOR RIGID PAVEMENTS

(National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), 2003)

Selección de programas de elementos finitos para analizar el comportamiento de

firmes rígidos de dos tipos: placas unidas mediante juntas y pavimento continuo con

armadura. Este documento es un apéndice de la Guía de Diseño Mecánico-Empírico de

Estructuras de Pavimento Nuevas o Rehabilitadas, de la NCHRP norteamericana.




26

VII. RIGID PAVEMENT ANALYSIS AND DESIGN

(Heinrichs, K.W., Liu, M.J. y otros, 1989)

Se trata del informe de un estudio llevado a cabo por la

Administración Federal de la Carretera (FHWA) de Estados

Unidos, que contiene la evaluación de modelos analíticos

para firmes rígidos y, por tanto, mucha información sobre

métodos como ILLISLAB, J-SLAB o RISC.

VIII. FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN

(Stock, A.F., Phil, M., 1979)

Tesis doctoral para la Universidad de Nottingham sobre el Diseño de Firmes de

tipo flexible. Aunque no es una fuente muy reciente, se ha usado especialmente para el

desarrollo de la anterior Reseña histórica por la información que en este aspecto

contiene.

IX. TEMA 6 DE GESTIÓN TÉCNICA DEL TRÁFICO. FIRMES DE CARRETERAS

(Serrano Mateos, J.A., 2013)

Parte del temario de para la Oposición a Empleado Público convocada en 2013

por la Dirección General de Tráfico de España. Tiene información teórica sobre los

conceptos de firme, sus tipos, materiales y las clases de métodos para dimensionarlo.

Se puede localizar en el siguiente enlace: http://www.dgt.es/es/la-dgt/empleo-

publico/oposiciones/2013/20131125-temario-especialidad-gestion-tecnica-del-trafico-

convocatoria-promocion-interna-2013.shtml

X. TEMA 3. MECÁNICA Y DISEÑO DE FIRMES

(González González, B., 2014)

Diapositivas del tercer tema del contenido de la

asignatura Construcciones Civiles de 4º curso de

Grado en Ingeniería Civil. Incluye una parte teórica

sobre la Mecánica de Firmes y una tabla de Métodos

Analíticos que servirá como punto de partida de la

búsqueda.

http://www.dgt.es/es/la-dgt/empleo-publico/oposiciones/2013/20131125-temario-especialidad-gestion-tecnica-del-trafico-convocatoria-promocion-interna-2013.shtml






27

4.1.1.2 INSTRUCCIONES Y RECOMENDACIONES

I. MANUAL DE FIRMES CON CAPAS TRATADAS CON CEMENTO

(CEDEX, IECA y otras instituciones y empresas españolas, 2003)

Este manual es fruto de la colaboración del CEDEX (Centro

de Estudios y Experimentación de Obras Públicas) y el IECA

(Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones), además de

otros profesionales, empresas y administraciones. Su contenido es

muy amplio en cuanto a la ingeniería de firmes, ya que lo aborda

desde numerosos campos; teoría, ejecución de obras, controles de

calidad, materiales, etc. Su sección de dimensionamiento de firmes

es muy esclarecedora y presenta la base teórica de los métodos de

cálculo.

II. CÁLCULO Y DIMENSIONES DE FIRMES EN VÍAS DE BAJA INTENSIDAD DE

TRÁFICO

(Gil Amores, A., Chico Gaytán, J.C. y Ayuso Muñoz, J., 1997)

Publicado por la Universidad de Córdoba, este libro cuenta con numerosos

datos, tablas y esquemas sobre muchos aspectos de la obra lineal y sus cualidades.

Aunque no muy extensa, la parte relativa a métodos de dimensionamiento de firmes,

dividida en rígidos y flexibles, presenta ejemplos interesantes americanos y españoles.

III. INSTRUCCIÓN PARA EL DISEÑO DE FIRMES DE LA RED DE CARRETERAS

DE ANDALUCÍA

(Junta de Andalucía, Consejería de Obras Públicas y Transportes, 2007)

Guía completa y detallada sobre el método de

dimensionamiento desarrollado en 1999 por la Junta de Andalucía.

Su versión actualizada es del año 2007. Presenta el funcionamiento

de la aplicación ICAFIR en su Anexo 2 y el modelo de respuesta en

el Anexo 6, de los 12 que contiene con especificaciones sobre las

posibles situaciones de cálculo.

IV. NORMA 6.1 IC: SECCIONES DE FIRMES

(Ministerio de Fomento, Gobierno de España, 2003)

Instrucción de firmes vigente en España, emitida por el Ministerio de Fomento en

2003. Contiene un catálogo de secciones de firme obtenidas por cálculos analíticos, en

el que se basa la Instrucción andaluza.




28

4.1.1.3 MANUALES DE MÉTODOS

Como se explicó anteriormente, aquí se presentan las guías o manuales de

métodos a los que se ha tenido acceso durante la realización de este estudio. Debido a

las distintas situaciones en las que se encuentran los métodos, no hay un manual

disponible para cada método, y tampoco todas las guías siguientes son elaboradas por el

mismo equipo que diseñó el programa.

Aún así, suponen la referencia que se ha tenido para el análisis del método y que

se mencionan durante el mismo, por lo que es necesario incluirlos en el este apartado

de bibliografía.

En el Anexo 7.4 se dispone una referencia bibliográfica completa de estas fuentes

de información, de la misma forma que se hizo con el apartado anterior.

I. ALIZE-LCPC SOFTWARE. VERSION 1.3. USER MANUAL (2011)

Guía completa del método ALIZE emitida por la LCPC para

su versión 1.3 en 2011. Describe el funcionamiento del programa y

también algunas características del modelo de respuesta y de

comportamiento (en especial para el tratamiento de la nieve o

escarcha).

II. MODIFICATIONS TO CHEVRON N-LAYER COMPUTER PROGRAM (1987)

Publicación de la Universidad de Kentucky sobre ciertas modificaciones en el

programa CHEVRON en 1987. Contiene una reproducción del documento original de

1963 bajo el nombre “numerical computation of stresses and strains in a multiple-

layered asphalt pavement system”, en su Apéndice A (que empieza en la novena

página). Es un documento que básicamente contiene información matemática sobre el

modelo.

III. CE 5212 PAVEMENT DESIGN I. NUMERICALLAB (THE ELSYM 5

PROGRAM)

Pequeño manual de instrucciones sobre el funcionamiento del programa incluido

junto al archivo ejecutable del programa. Apenas contiene información sobre el

modelo, ya que se centra en los posibles comandos con los que se usa el programa.




29

IV. EVERFE V1.01 USER’S MANUAL

Manual de EverFE en su versión 1.01. Se desconoce el año de elaboración

porque no se muestra en el documento y porque se ha llegado a él a través de Google,

que tampoco muestra fecha alguna. Contiene una guía con la presentación del

programa y su funcionamiento, aunque no presenta mucha información sobre el

modelo. El propio programa, en su versión 2.24 contiene un manual interno en el

apartado de “Ayuda”.

V. INSTRUCCIÓN PARA EL DISEÑO DE FIRMES DE LA RED DE CARRETERAS

DE ANDALUCÍA. ANEJO 2: MANUAL DE USUARIO DE ICAFIR (2007)

Como se mencionó en el apartado anterior, es el

manual sobre el método de dimensionamiento en el que se

basa el programa ICAFIR, emitido por la Junta de Andalucía.

El Anexo 2 es el Manual de Usuario del programa, ilustrado

con imágenes de las ventanas que aparecen durante el

desarrollo del diseño.

VI. NYSLAB: SOFTWARE FOR ANALYSIS OF JOINTED PAVEMENTS (2009)

Informe por la Universidad de Texas del programa NYSLAB, apoyado en

numerosa información sobre el desarrollo y la información matemática sobre el

programa. Buena parte de la presentación se basa en la exposición de resultados con

ejemplos de cálculo.

VII. 2015 M-E PAVEMENT DESIGN MANUAL (PARTES 1 Y 2, 2015)

Documento de 400 páginas, divididas en dos archivos, del Colorado Department

of Ttransport sobre la implementación del modelo MEPDG. Contiene mucha

información sobre el programa y los modelos que incluye, presentando las fundamentos

del cálculo de firmes flexibles y rígidos en los capítulos 6 y 7 respectivamente.

VIII. MMOPP DIMENSIONERINGSPROGRAM FOR VEJBEFӔSTELER (2013)

Guía oficial del programa que presenta su uso y sus

características a través de ejemplos e imágenes de la propia

aplicación. Su única versión se encuentra en versión original escrita

en danés.




30

IX. MNPAVE USER’S GUIDE (2012)

Documento propio del Minnesota Department of Transportation que explica el

uso del programa, a través de las diferentes pantallas que va presentando el programa.

Es importante el hecho de que sólo contiene información sobre la aplicación MnPAVE-

Flexible.

X. SW-1. ASPHALT PAVEMENT THICKNESS DESIGN SOFTWARE FOR

HIGHWAYS, AIRPORTS, HEAVY WHEEL LOADS AND OTHER

APPLICATIONS. USER’S GUIDE (2005)

Publicación del Asphalt Institute que presenta el

funcionamiento del software principalmente, aunque para cada

propiedad que trata, hace una introducción teórica. También

contiene una lista con otras publicaciones del Asphalt Institute,

que han servido para la elaboración del programa.

XI. DIMENSIONERING VID NYBYGGNAD (1996)

Presentación del método de dimensionamiento que sigue

VÄGDIM 95 emitida por la entidad productora, VTI (Swedish

National Road and Transport Research Institute). En su Anexo 1

presenta el software apoyando la explicación en imágenes de las

pantallas que ofrece el programa. Como ocurría en la guía de

MMOPP, este documento está únicamente en versión original en

sueco.

XII. THE VISCO-ELASTIC MULTILAYER PROGRAM VEROAD (1996)

Artículo original de presentación de VEROAD. Explica los fundamentos

matemáticos de la consideración del comportamiento visco-elástico y su paso al

dominio de la frecuencia. También contiene un apartado de validación del programa a

través de experimentos desarrollados por la Universidad Tecnológica de Delft.

XIII. CHAPTER 7. ASPHALT PAVEMENTS

Este document no es una guía propia del programa, sino que se trata de un

documento localizado a través de Google que consiste en un capítulo de contenido

académico sobre los firmes asfálticos, de la Universidad Tecnológica de Delft. Su

Apéndice 1 es una breve presentación del modelo de WESLEA, los datos de entrada y

los resultados que ofrece.




31

XIV. STRUCTURAL ANALYSIS COMPUTER PROGRAMS FOR RIGID

MULTICOMPONENT PAVEMENT STRUCTURES WITH DISCONTINUITIES-

WESLIQID AND WESLAYER (INFORMES 2 Y 3, 1981)

Presentación de los programas WESLAYER y

WESLIQID, programas informáticos de elementos finitos.

Publicado en 1981 por ingenieros militares estadounidenses,

consisten en modelos de firmes rígidos con discontinuidades

sobre capas elásticas, sólidas y lineales (WESLAYER) o sobre

cimentaciones de conglomerante hidráulico (WESLIQID).




32

4.1.1.4 ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN

De la misma manera que en los apartado anteriores, se ha realizado una relación

de los artículos de investigación que han ido apareciendo durante la búsqueda de

información. Pero en este caso, debido al número que suponen, se han separado del

cuerpo principal de esta memoria y se han dispuesto en un Anexo propio, el 7.5

Referencias de Artículos de Investigación.

Hay que concretar que son aquellos artículos que han sido mencionados durante el

análisis de los métodos analíticos en el apartado 5.1 como las referencias más actuales

de los programas. Es decir, aunque otros artículos han aparecido como resultado por la

búsqueda informática, se han tomado los que se han destacado para el análisis. En

algunos casos, en el Anexo 7.6 Búsqueda Específica, se han mencionado otros de los

artículos, indicando el sitio web donde se localizó.




33

4.1.2 SITIOS WEB

En la actualidad, la gran mayoría de trabajos de investigación implica una

búsqueda en Internet debido a las ventajas que ofrece en cuanto a almacenamiento y

localización de información relativa a prácticamente cualquier tema que se pueda tratar

en un estudio científico. En el dimensionamiento de firmes esto no es menos, así que

una parte importante de la búsqueda de información de ha realizado a través de Internet.

Este apartado se divide en dos partes.

MOTORES DE BÚSQUEDA: una breve presentación de las páginas web de

localización de artículos y búsqueda generalizada usados para la investigación

correspondiente a cada método.

PÁGINAS WEB: en esta parte se han incluido algunas páginas web de

contenido relevante en el Diseño de Firmes, que pueden resultar de interés para

quien desee conocer aspectos generales de esta disciplina.

Más adelante, en el apartado 4.3 se explica cómo se ha dejado constancia de la

búsqueda llevada a cabo.

4.1.2.1 MOTORES DE BÚSQUEDA

Los motores de búsqueda son herramientas informáticas que permiten localizar

información a través de algoritmos que ponen en relación unos criterios de búsqueda

con la información disponible relacionada con dicho criterio. Se trata de sitios web que

ayudan a encontrar la información deseada direccionando a otros sitios web más

enfocados en el tema concreto, o mostrando contenido de una Base de Datos propia.

En este estudio se han usado para localizar artículos de investigación y guías que

presenten o expliquen el funcionamiento de los métodos analíticos que se van a analizar.

Para ello, se ha atendido con especial atención a la fecha de los documentos, pues en un

estudio de actualización como éste, es un dato fundamental.

Concretamente, los motores de búsqueda con los que se ha desarrollado este

trabajo han sido los siguientes:

I. FAMA +

(http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi)

FAMA+ es el buscador de la Biblioteca de la Universidad de Sevilla, que ofrece

resultados pertenecientes al Catálogo de la Biblioteca de la Universidad y también

fuera de él, a través de los numerosos recursos de los distintos editores, proveedores,

revistas, etc. a los que direcciona.

http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi




34

II. SCOPUS

(https://www.scopus.com/)

Scopus es “la mayor base de datos de resúmenes (abstract) y citas bibliográficas

de literatura científica revisada por pares: revistas, libros y actas de conferencias”,

según la página web de Elsevier, que es la compañía a la que pertenece

(http://www.elsevier.com/solutions/scopus). Scopus es la base de datos que aparece en

primer lugar al buscar bases de datos en la Guía de Ingeniería Civil/Construcción en la

página web que al respecto dispone la Biblioteca de la Universidad de Sevilla

(http://guiasbus.us.es/ingenieria/basesdedatos).

III. BUSCADOR GOOGLE

(https://www.google.com/)

Google es el popular buscador web de la homónima empresa estadounidense, que

se ha usado para localizar la información de una forma más general y en más tipos de

formatos, puesto que los portales anteriores ofrecen artículos de investigación y libros

de texto principalmente.

A diferencia de los portales anteriores, Google no es buscador específico de

documentos o artículos científicos o académicos. Se trata de un buscador general para

cualquier tipo de búsqueda. Por ello, en este caso los resultados no se presentan por

orden de relevancia, sino por otros parámetros, especialmente el mayor número de

coincidencias con el criterio de búsqueda.

https://www.scopus.com/

https://www.google.com/




35

4.1.2.2 PÁGINAS WEB

Las siguientes páginas web ofrecen información relevante sobre el Diseño de

Firmes, y han sido resultado muy recurrente en distintas fases de la búsqueda. Por ello,

puede ser de interés para el lector que desee conocer más sobre este tema, para lo que

son un buen punto de partida. Todos los enlaces están comprobados a fecha de 10-7-

2015.

http://asphalt.org/

Página web de la International Society for Asphalt Pavements, organización que

reúne profesionales y expertos en el campo de los firmes de asfalto que comparten de

manera voluntaria los últimos adelantos en tecnología del sector. Esta entidad es la

organizadora de la Conferencia Internacional de Diseño Estructural de Pavimentos de

Asfalto, de la que se habló en el anterior apartado de reseña histórica.

http://www.pavementinteractive.org/

Página web de reunión de información sobre técnicas, métodos materiales y otros

aspectos del firme. Está patrocinada por diversos Departamentos de transporte

estadounidenses, la FHWA y la Universidad de Washington.

http://www.crcnetbase.com/

Esta página web forma parte del grupo Taylor & Francis, y es una base de más

de 12.000 referencias de artículos científicos. Se ha incluido en este caso porque ha

aparecido con frecuencia en la búsqueda, ya que es una fuente recurrente de los

artículos que aparecen como resultado en las búsquedas de FAMA+. Contiene en

numerosas ocasiones el texto completo de los artículos que presenta.

http://trid.trb.org/

Base de datos conjunta entre el Servicio de Información de Investigación en

Transporte (TRIS) del TRB (Consejo de Investigación del Transporte) norteamericano y

el centro Internacional de Documentación sobre Investigación en Transporte (ITRD) de

la OCDE (Organización de Cooperación Económica y Desarrollo). Contiene más de un

millón de artículos en materia de transporte a nivel mundial, por lo que es una página

web que ha aparecido mucho durante la investigación. Presenta los artículos con un

resumen, autores y otros datos, aunque es necesario estar registrado para comprarlos o

para consultar el texto completo.

http://www.cost.eu/COST_Actions/tud/Actions

Este sitio web es el buscador de acciones de la European Cooperation in Science

and Technology, responsables de la Acción COST 333. Para buscar los distintos

proyectos, la entidad presenta una serie de divisiones dedicadas a la investigación en

http://asphalt.org/

http://www.pavementinteractive.org/

http://www.crcnetbase.com/


http://www.cost.eu/COST_Actions/tud/Actions




36

múltiples campos científicos, englobándose este estudio en “Transport and Urban

Development”.

http://www.citg.tudelft.nl/en

Página web de la Faculty of Civil Engineering and Geosciences de la

Universidad Tecnológica de Delft. Esta entidad ha aparecido en numerosos resultados

de búsquedas, entre otras cosas, porque está implicada, directa o indirectamente, en la

elaboración de al menos dos de los métodos que se van a analizar (CAPA-3D y

VEROAD). Contiene una sección de Ingeniería del Firme, que investiga la

caracterización del mismo a través de la experimentación y el desarrollo de modelos

matemáticos.

http://www.citg.tudelft.nl/en




37

4.2 MODELOS ENCONTRADOS

Este apartado consiste en la unificación de todos los métodos analíticos que se han

podido localizar a través de las fuentes consultadas. Hay que recordar que en este

trabajo se contaba con una lista inicial como punto de partida, de los apuntes de la

asignatura Construcciones Civiles del Grado en Ingeniería Civil. En la lista inferior se

nombran los métodos analíticos ordenados según la forma por la que han sido

localizados.

Métodos contenidos en los apuntes de partida:

ALIZE CIRCLY ILLI-SLAB MMOPP VÄGDIM 95

APAS DAMA JSLAB NOAH VEROAD

AXIDIN ECOROUTE KENLAYER RISC VESYS

BISAR-SPDM ELSYM 5 KENSLABS ROADENT WESLAYER

CAPA-3D ICAFIR MICHPAVE SYSTUS WESLIQID

Métodos encontrados durante la investigación:

CHEVRON FEACONS-IV SW-1

EVERFE MEPDG WESLEA

A continuación se ha construido una tabla con la información inicial disponible,

en los apuntes mencionados, sobre cada método, como base de la siguiente fase de la

investigación, cuya finalidad es localizar las guías o manuales de estos métodos y

determinar su estado actual. En la tabla se encuentran los siguientes campos:

MODELO: Clasificación del programa informático que define el método según

el modelo matemático de representación del firme. Como puede comprobarse

más delante, los que están marcados con PLACAS o EXPLANADA hacen

referencia a modelización a través de placas, que se tratan con Elementos

Finitos, por lo que en el estudio posterior se actualizará este dato.

TIPO: Ver apartado 3.4.4 Aplicaciones Actuales de los Métodos Analíticos.

AÑO: Año de creación del programa.

PRODUCTOR: Entidad desarrolladora del programa. Los detalles que

comprende este campo se tratan en el análisis de cada método.

PAÍS: País al que pertenece la entidad productora del método.

Los datos marcados con guión (-), son aquellos datos desconocidos con la

información inicial.




38

NOMBRE MODELO TIPO AÑO PRODUCTOR PAÍS

ALIZE MULTICAPA I - - FRANCIA

APAS - III - FINNRA FINLANDIA

AXIDIN - I - LNEC PORTUGAL

BISAR SPDM MULTICAPA III - SHELL HOLANDA

CAPA 3-D MULTICAPA III - TU-DELFT HOLANDA

CHEVRON - - - - -

CIRCLY MULTICAPA I - - -

DAMA MULTICAPA III - - -

ECOROUTE MULTICAPA I - ENPC FRANCIA

ELSYM 5 MULTICAPA I - FHWA EEUU

EVERFE - - - - -

FEACONS-IV - - - - -

ICAFIR MULTICAPA II 1.999 DGC-JUNTA ANDALUCÍA ESPAÑA

ILLI-SLAB EXPLANADA - 1.979 UNIVERSIDAD ILLINOIS EEUU

JSLAB PLACAS - 1.986 PCA EEUU

KENLAYER MULTICAPA I - - -

KENSLABS EXPLANADA - 1.985 HUANG -

MEPDG - - - - -

MICHPAVE - I - UNIVERSIDAD ILLINOIS EEUU

MMOPP - II - DTU DINAMARCA

NOAH - III - NYNAS BÉLGICA

RISC PLACAS - 1.984 FHWA EEUU

ROADENT - II - MINNESOTA DOT EEUU

SYSTUS - II - FEM-CONSULT BÉLGICA

SW-1 - - - - -

VÄGDIM 95 - III 1.995 VTI SUECIA

VEROAD - I - DWW HOLANDA

VESYS MULTICAPA III - FHWA EEUU

WESLAYER EXPLANADA - 1.981 USACE EEUU

WESLEA - - - - -

WESLIQID EXPLANADA - 1.981 USACE EEUU

Tabla 2. Información de partida de los métodos analíticos localizados

Antes de continuar con el estudio, es importante mencionar que el método

“SYSTUS” que aparece en la tabla (y en la original de los apuntes), no se va a analizar.

Esto se debe a que no es un programa desarrollado para el análisis o el

dimensionamiento de firmes.

En el informe del proyecto AMADEUS (referencia V en la Bibliografía, apartado

4.1.1.1) se explica que este programa es un programa generalista de Elementos Finitos

que se usó particularmente en dicho estudio para analizar una estructura de firme

puntual.

Por ello, se descarta este método, ya que el objetivo de este trabajo es el estudio

de aquellos métodos destinados al análisis del firme. Existen numerosos programas de




39

análisis de estructuras por Elementos Finitos y si se analizaran todos, el estudio se

alejaría de su intención original.

4.3 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

Tras conocer las fuentes a través de las que se realizará la investigación y los

datos de los que parte la búsqueda, es momento de llevarla a cabo. Este apartado supone

la presentación de los pasos realizados en dicha búsqueda y los resultados obtenidos.

La investigación se ha realizado de forma interna a cada método. Es decir, a partir

de este punto, el estudio se ha ido centrando en los métodos expuestos en la Tabla 1

(excepto SYSTUS, como se ha comentado). Por lo tanto, para cada método se han

obtenido unos determinados resultados, que es lo que se pretende mostrar en este

apartado.

Aún así es importante aclarar que la idoneidad de los resultados de la búsqueda se

ha ido comentando durante el análisis de cada método en el apartado 5.1. Por lo tanto, la

consulta de este apartado debe ir acompañada de la lectura del análisis del método

correspondiente.

Como en el apartado relativo a los artículos de la investigación, la abundancia de

información en este punto del trabajo obligan a reunir todos los datos en un Anexo, el

7.6 Búsqueda específica.

Además de encontrar los enlaces, artículos y demás material resultado de la

investigación, en el Anexo 7.6 se explica cómo se presentan los resultados y qué

criterios se han tenido en cuenta para decidir cuáles de los resultados reflejar en el

Anexo y cuáles no.




40

4.4 CONCLUSIONES DE LA BÚSQUEDA

Como último punto de esta sección, y antes de pasar al análisis de los Métodos

Analíticos, se ha incluido este apartado con la intención de valorar la calidad de la

investigación que han posibilitado las fuentes desarrolladas anteriormente.

Las búsquedas anteriores han dado como resultado numerosos artículos, libros,

documentos y páginas web de los que obtener información acerca de los métodos de

dimensionamiento de firmes.

Es digno de mención que no para todos los métodos se haya encontrado un sitio

web o una guía propia. En la actualidad los productos de este tipo tienen una página

web para su presentación o promoción, lo que da una idea de que no todos los métodos

estudiados son desarrollados con fines comerciales. También es señal de que algunos

métodos fueron desarrollados cuando la informática no había alcanzado la globalidad

que tiene actualmente, y no han evolucionado en ese sentido.

Destacan en la bibliografía los proyectos europeos siguientes: Acción COST 333

y el posterior proyecto AMADEUS. Especialmente el segundo ha sido importante en la

investigación de este estudio, ya que reúne un gran número de métodos analíticos y los

analiza, de modo que establecen un inventario de actualidad en el campo del

dimensionamiento de firmes. Aunque hay que remarcar el hecho de que es un proyecto

del año 2001, por lo que habrá que comprobar la vigencia de los métodos que contiene.

Otra fuente bibliográfica importante es Rigid Pavement Analysis and Design, pues

contiene estudios sobre otros métodos, aunque nuevamente no es un documento actual,

pues son estudios realizados en 1989. En este caso es un texto estadounidense, y es que

es destacable el hecho de que muchos resultados también lo son, lo que indica el

desarrollo que en este sentido llevan a cabo las entidades de Estados Unidos.

También hay que mencionar que se contaba con los apuntes de una asignatura del

Grado en Ingeniería Civil donde se trató el Diseño de Firmes. Se tratan de un buen

punto de partida, ya que contienen información sobre el Diseño y la Mecánica de

Firmes y una tabla inicial de Métodos Analíticos.

En cuanto a los motores de búsqueda, Google ofrece, evidentemente, resultados

mucho más generalistas, aunque da acceso a muchos sitios web, cosa que no hacen

FAMA+ y SCOPUS. Entre estos dos portales, SCOPUS suele ofrecer un número menor

de resultados, aunque más precisos. Conviene recordar que FAMA+ ofrece resultados

que direccionan a SCOPUS.

Por último, hay que mencionar que se han descartado todos aquellos resultados

que se alejan del tema de estudio, pues algunos métodos han dado resultados de otros

campos e incluso de otros asuntos ajenos, debido a ambigüedades con su nombre.




41

5. ESTUDIO DE MÉTODOS ANALÍTICOS

Hasta este punto se ha tratado la base teórica de los Métodos Analíticos del

dimensionamiento de firme y se ha descrito la búsqueda realizada con el fin de

determinar el estado actual de los distintos métodos localizados.

Tras ello, en esta sección se va a hacer un análisis de cada uno de los Métodos

Analíticos considerados, para conocer sus fundamentos, datos de interés y estado de uso

en la actualidad. También se dispone al final una tabla que reúne los datos más

significativos a modo de resumen, para poder comparar los métodos de una manera más

directa.

5.1 ANÁLISIS DE MÉTODOS ANALÍTICOS

A continuación se desarrolla el análisis de cada uno de los 30 Métodos Analíticos

que se han localizado. Como se dijo en la reseña histórica, la evolución de la

informática posibilitó el desarrollo de estos métodos, por lo que los métodos se traducen

en programas informáticos, todos ellos desarrollados con posterioridad a 1.960.

El análisis realizado se ha guiado por unas pautas que se han seguido siempre que

la información obtenida en la búsqueda lo ha permitido. El contenido del análisis está

supeditado a la información localizada en cada caso, por lo que no se ha podido lograr

el mismo nivel de profundidad en el análisis de todos los métodos.

Aún así, se ha enfocado el análisis en los siguientes puntos:

Tipo de programa y tipo de firme para el que está dirigido.

Características del modelo matemático.

Identificación del origen (entidad productora y país).

Versión más actual del programa.

Posibilidades del software.

Accesibilidad al programa y a una guía.

Aparición en artículos de investigación.

Atendiendo a estos criterios, se ha desarrollado el análisis de cada método,

tratando de exponer cada punto en relación a la búsqueda realizada. Se ha considerado

la actualidad del método por la evidencia de su uso en artículos recientes o por su

disponibilidad en páginas web actualizadas. Como cada método ofrece una información

diferente en este aspecto, se va explicando en cada análisis la situación de cada uno.




42

5.1.1 ALIZE

ALIZE o ALIZE-LCPC es un programa de dimensionamiento de firmes basado

en un modelo informático. Este software ha sido desarrollado por las organizaciones

francesas LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chausées) y SETRA (Service

d'Etudes sur les Transports, les Routes et leurs Aménagement). Se trata del método de

dimensionamiento de uso más extendido por la red de carreteras de Francia, además de

ser usado por otras agencias externas.

La versión más completa del programa contiene tres módulos:

“Alize-mechanical module”: determinación de deformaciones y tensiones en las

capas generadas por el tráfico.

“Alize-frost thaw module”: verificación del diseño considerando el

comportamiento de la estructura ante los efectos de la escarcha en invierno.

“Alize-back calculation module”: cálculo del módulo elástico de los materiales

del firmes basado en medidas de deflexión en ensayos.

Figura 3. Ejemplo de modelización de un problema con el método ALIZE

En cuanto a las especificaciones mecánicas del modelo, éste permite evaluar las

tensiones generadas por el tráfico en las hasta 15 capas que pueden conformar el firme,

haciendo uso del modelo de Burmister. La estructura descansa sobre un espacio semi-

infinito, y se compone de diversas capas de espesor constante y comportamiento lineal,

isotrópico y elástico.

Los materiales de las capas se definen únicamente a través de dos parámetros: su

módulo elástico E y coeficiente de Poisson . Los enlaces entre las capas se pueden




43

disponer como conexión total, parcial, o deslizante. Las cargas se representan como

circulares, uniformes y verticales, y pueden reproducir varios tipos de ejes de vehículos.

El manual del usuario disponible de este programa data de 2011, y el artículo

localizado en SCOPUS que menciona el uso de este modelo para un ensayo (Camiones

de alto tonelaje y su impacto en ciclo de vida de pavimentos asfálticos) es de 2012, por

lo que se puede considerar que éste es un método vigente. La versión más actual es la

1.4 según detalla su página web, aunque el manual disponible hace referencia a la

versión 1.3.

5.1.2 APAS

APAS es un programa informático finlandés para el cálculo del espesor de las

capas del firme, producido por la Finnish Road Administration y NESTE Bitumen.

Puede ser usado para el cálculo de estructuras nuevas o para rehabilitación de las ya

existentes, ya que el programa es capaz de predecir un tiempo de vida o ciclos de carga

admisibles.

APAS contiene el modelo multicapa del programa NOAH, que calcula respuestas

en lugares críticos de la estructura a través de un proceso iterativo. La carga de los

vehículos se representa como uniforme y circular, permitiendo varias disposiciones y

tipos de ejes.

Una particularidad de este método es el esfuerzo realizado por los productores

para hacer el software accesible para que el usuario no tenga por qué conocer los

fundamentos físicos detrás del modelo. Como datos de entrada sólo son necesarios la

geometría, los materiales (se ofrece un catálogo de los más usados en Finlandia) el

volumen de tráfico y las condiciones meteorológicas (sin distinguir entre estaciones).

El diseño para rehabilitaciones se basa, como el tercer módulo de ALIZE, en los

resultados de un ensayo de deflectómetro de impacto (FWD, por Falling Weight

Deflectometer).

No se ha encontrado la guía del método, puesto que, según el proyecto

AMADEUS, está incluida en el CD de instalación del programa. Se han localizado dos

libros y un artículo que lo mencionan; el más reciente es el libro “Numerical Methods in

Geotechnical Engineering”, de 2014, mientras que el segundo, “Proceedings of the 5th

International Young Geotechnical Engineers' Conference” es de 2013.

El artículo, “How environmental impacts can be part of the DB (Design and

Build) Tendering?” no está fechado, pero es posterior a 2007 por la información que

contiene. Ambos libros hacen referencia a la versión 3.0 del programa, de 2004. Parece

por lo tanto que el programa sigue en uso aunque su última versión sea de 2004.




44

Según el libro de 2013, APAS presenta un modelo multicapa de comportamiento

viscoelástico, pero el programa fue retirado del uso debido a errores con el cálculo a

fatiga de ciertos materiales por datos obsoletos o inseguros con respecto a los

materiales. En el de 2014, se comenta que el programa ignora las tensiones de tracción,

y que el cálculo a fatiga no es apropiado porque no es posible para firmes de distintos

materiales. Por otra parte, en el proyecto AMADEUS se dice que el programa no es

apto para firmes rígidos o semirrígidos por la falta de modelización de juntas o fisuras.

Por lo tanto, se considera que aunque este programa esté en uso, presenta unas

limitaciones que disminuyen su precisión y anulan la posibilidad de realizar un cálculo

completo.

5.1.3 AXIDIN

Este programa fue concebido inicialmente como herramienta para la

interpretación del test FWD ya mencionado, aunque la aplicación de cargas de tráfico

indujo la redefinición del mismo. En la actualidad se trata de un modelo de respuesta de

elementos finitos para análisis del pavimento. Su origen está en el Departamento de

Vias de Comunicação perteneciente al Laboratório Nacional de Engenharia Civil, de

Portugal.

Consiste en un modelo axisimétrico multicapa de materiales de comportamiento

elástico lineal, además de ser homogéneos e isotrópicos. La malla se define por el

número de elementos en vertical y horizontal, y el número de elementos en vertical por

cada capa.

La carga es circular, y puede ser estática o dinámica, controlándose la respuesta

dinámica introduciendo parámetros de masa y amortiguamiento de los materiales. Sólo

puede definirse un área circular, por lo que no pueden evaluarse dos neumáticos a la

vez.

Las pruebas realizadas en el proyecto AMADEUS sugieren que diferentes

disposiciones de la malla pueden generar variaciones en los resultados, especialmente

en el centro del área y en los límites de la carga.

Este hecho, sumado a otros como la ausencia de un interfaz de usuario (el

programa sino que lee archivos de entrada y emite archivos de salida en un formato de

texto “.dad”), cierta dificultad en la ordenación de los archivos y la carencia de

mensajes de ayuda ante errores, hacen de AXIDIN un software limitado.

Por último, no se ha podido localizar una guía o manual de este método. Ni

siquiera buscando en la página web de la entidad productora (http://www.lnec.pt/pt/).

Aún así, a través de los tres motores de búsqueda, se ha localizado un artículo de la

Universidad de A Coruña, titulado “Mechanistic-empirical pavement design guide:

features and distinctive elements”, de 2015, que menciona AXIDIN como método




45

analítico de elementos finitos. El único resultado que aparece en SCOPUS,

“Verification of falling weight deflectometer backanalysis using a dynamic finite

elements simulation”, data de 2005.

Por otra parte, aparte del análisis del proyecto AMADEUS, pocas referencias

originales a este método se han encontrado, pues la mayoría mencionan únicamente su

nombre o hacen referencia a los resultados de AMADEUS.

5.1.4 BISAR-SPDM

BISAR 3.0 es el módulo de dimensionamiento de firmes del programa SPDM 3.0,

de la multinacional de origen holandés Shell. El programa SPDM (Shell Pavement

Design Method) además de dimensionar firmes, puede calcular rutas y estimar

propiedades del ligante bituminoso y la mezcla asfáltica a través de una gran lista de

composiciones y condiciones. La aplicación BANDS 2.0 se encarga de esta última

función.

Pero la aplicación que merece mención en este estudio es BISAR, desarrollada a

partir de los cálculos del análisis realizado en 1978 que le da nombre: Bitumen Stress

Analysis in Roads. Sus orígenes están en el programa BISTRO, uno de los precursores

de los programas de métodos analíticos de dimensionamiento de firmes.

BISAR es un modelo de respuesta multicapa elástico lineal. Hasta 10 cargas

circulares verticales y uniformes pueden ser definidas, en forma de un neumático o dos,

y también un cortante horizontal. Los parámetros habituales (E y ) y la conexión

definen las capas.

Los datos de entrada pueden ser guardados por separados para repetir cálculos en

otras condiciones, mientras que los datos de salida pueden obtenerse de diferentes

maneras: resumido o detallado y especial para impresión o para un informe.

Figura 4. Ejemplo de datos de entrada en BISAR




46

En el proyecto AMADEUS se comenta que en algunos casos se apreciaron

diferencias entre los valores previstos de tensión vertical y los resultados del programa.

También dice que como casi todo programa multicapa, no es apropiado para cálculo de

pavimentos rígidos o semirrígidos.

Aún así, los usuarios que lo estudiaron para el proyecto AMADEUS coinciden en

que el uso del programa es simple y que su interfaz es amena. Las opciones que

presenta para el manejo de varios casos a la vez y la transmisión de los datos entre ellos,

junto con los otros programas que contiene el conjunto de SPDM hacen de esta

herramienta una muy potente para el Diseño de Firmes. En un documento elaborado por

un profesor de la Universidad Tecnológica de Delft, en 2007 (enlace en Anexo 7.4), se

menciona que BISAR 3.0 es generalmente aceptado como la referencia con la que

comparar el resto de programas.

En cuanto a la búsqueda de información, no se ha podido obtener la guía del

usuario debido a que es contenido del disco de instalación del programa y de hecho no

es el método que más información ofrece en buscadores generalizados. Por otra parte,

en el portal Scopus, el primer resultado con “bisar pavement” muestra un artículo

(Comparative analysis on stress-strain characteristics for cement stabilized macadam

base in different layer contact conditions), de 2014, donde se usa BISAR 3.0 para

elaborar el estudio, por lo que se considera un programa actual y vigente.

5.1.5 CAPA-3D

Se trata de un programa de elementos finitos para analizar problemas en 3

dimensiones sobre modelos de sólidos continuos con cálculo lineal o no lineal y

situaciones estáticas o dinámicas. A diferencia de otros programas aquí estudiados, no

es exclusivo para el Diseño de Firmes, aunque supone una gran herramienta debido a

sus posibilidades. Fue diseñado por la Sección de Mecánica Estructural de la

universidad tecnológica de Delft.

El programa ofrece dos tipos de elementos para el mallado:

Hexaédricos de 20 nodos:

Elementos usados típicamente para medios continuos, que permiten la

aplicación de las siguientes fuerzas:

Presión superficial

Fuerzas nodales

Fuerza gravitatoria

Fuerzas de temperatura

Los materiales que permite son:

Elástico lineal isótropo

Elástico lineal anisótropo

Plástico basado en teoría de Von Mises

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84892406686&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=bisar&nlo=&nlr=&nls=&sid=DF962EAC0C3BCB7B2BBEBA129714BEDC.f594dyPDCy4K3aQHRor6A%3a100&sot=b&sdt=sisr&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28bisar%29&ref=%28pavement%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=%28TITLE-ABS-KEY%28bisar%29%29+AND+%28pavement%29





47

Visco-plástico basado en teoría de Desai con fisuración

Dinámico plástico con fisuración (modelo ACRe)

Interfase de 16 nodos

Elementos para similar discontinuidades entre materiales, como fisuras o

adherencia entre capas, que permiten dos tipos de fuerza:

Presión superficial

Fuerzas nodales

Los materiales para estos elementos pueden ser:

Elástico lineal anisótropo

Visco-plástico basado en teoría de Desai

Algo que hay que tener en cuenta en la discretización es que no se puede usar el

espacio semi-infinito en un programa de estas características, por lo que hará falta un

buen número de elementos para simular el terreno.

Como otros programas de elementos finitos, CAPA-3D tiene un preprocesador

para definir el modelo y un postprocesador para analizar los resultados. El programa

proporciona como datos de salida tensiones para elementos y desplazamientos y

aceleraciones en nodos.

Figura 5. Ejemplos de aplicaciones de CAPA-3D (imagen de capa-3d.org)

Una herramienta de estas características es más potente que un programa de

diseño multicapa. Por lo tanto requiere muchos más modelos matemáticos y algoritmos

para su funcionamiento, por lo que los requerimientos informáticos son mucho mayores

que para otros programas de Diseño de Firmes. Para esa finalidad, los análisis elásticos

lineales funcionan como un modelo de respuesta, aunque ciertas características no

lineales pueden realizar un seguimiento a modo de modelos de deterioro (fisuración,

deformación visco-plástico, etc.).




48

La ventaja de este programa es que fue concebido para el análisis tridimensional

de cimentaciones de firme, y tiene un uso muy extendido para estudios como

propagación de daño en firmes, interacción vehículo-firme, desarrollo de nuevos

materiales, etc. Por lo tanto la experiencia de los desarrolladores en el campo de los

firmes se pone al servicio de esta herramienta, cuya línea de desarrollo se sitúa en el

estudio de nuevos materiales que añadir al catálogo.

En lo referente a la accesibilidad, no se ha podido localizar una guía del programa.

Se han localizado dos páginas web (una no actualizada desde 2009) con Google donde

se pueden observar las posibilidades del programa y conocer su actualidad, aunque no

contiene un enlace para la obtención del programa. En Scopus, con una simple

búsqueda se ha localizado un artículo (Micromechanical modelling of typical Dense

Bitumen Macadam (DBM) from laboratory testing and X-ray Computed Tomography

(CT)) de 2015 que relata un estudio usando este programa, por lo que se trata de una

herramienta de uso actual.

5.1.6 CHEVRON

CHEVRON es un programa informático desarrollado por la empresa californiana

homónima en 1963. Según las fuentes a las que se ha tenido acceso, actualmente no está

en uso como tal, sino que ha servido como base para el desarrollo de otros modelos,

como SW-1, VÄGDIM 95 o VESYS-3H. El programa original se desarrolló para una

computadora IBM 7090.

El programa consiste en un modelo convencional multicapa, elástico lineal y

homogéneo. Tal como se menciona en su documento original, “el firme asfáltico debe

ser considerado como un sólido semi-infinito con tres ó cuatro capas de características

elásticas diferentes” y se definen por el módulo de Young y el Coeficiente de Poisson.

La carga es circular y uniforme en la superficie libre del sólido y el contacto entre capas

se considera “rugoso”.

Las características del programa, tal como las muestra el documento original, son

las siguientes:

El sistema puede tener cualquier número de capas.

Los parámetros elásticos pueden tener cualquier valor (Coeficiente de Poisson

distinto de 1).

Sigue el análisis matemático mostrado en el propio documento.

Las constantes de integración se dan explícitamente, y se pueden obtener

resolviendo un sistema de ecuaciones lineal con dos incógnitas.

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84920098995&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=capa+3d&st2=&sid=ED174435DFB2881833F690B1B030D1D8.f594dyPDCy4K3aQHRor6A%3a30&sot=b&sdt=b&sl=22&s=TITLE-ABS-KEY%28capa+3d%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28capa+3d%29






49

Los resultados se dan en un archivo conveniente para ser trabajados en un

ordenador digital.

Estas características están descritas con un lenguaje informático poco actual. El

resto del documento original son las ecuaciones del modelo matemático para la

obtención de tensiones y deformaciones.

Por último, no se ha localizado el documento original, titulado “Analysis of

Stresses and Displacements in an n-layered elastic system under a load uniformily

ditributed on a circular area”. Aún así, la guía reflejada en el apartado 4.1.1.2 contiene

una reproducción de la versión original del documento de presentación de CHEVRON.

Y en cuanto a la búsqueda ha demostrado el hecho de que el programa no se halla

en uso y ha sido recodificado como base de otros programas. Uno de los artículos

localizados en SCOPUS (Typical curves for evaluation of pavement stiffness from

dynaflect measurements), que lo menciona como programa usado para análisis de los

datos de un estudio, data de 1986, lo que carece de actualidad. El proyecto AMADEUS

lo nombra como base de los programas VÄGDIM 95 y VESYS-3H.

5.1.7 CIRCLY

CIRCLY es una herramienta de dimensionamiento de firmes que está en constante

actualización desde su creación en 1977. Su primera versión comercial es de 1988, a

través de la empresa MINCAD Systems. Su versión más actual es CRICLY 6.0 (enero

2015). Integra las directrices de la Austroads Pavement Design Guide, la normativa

estándar para dimensionamiento de carreteras en Australia y Nueva Zelanda.

Debido a la actualidad y vigencia de este programa la búsqueda ha sido muy

breve, pues el primer resultado del buscador Google direcciona a la página web de la

entidad productora del programa, donde se puede encontrar todo lo relacionado con el

programa. El programa actual no tiene manual de usuario por deseo expreso de la

compañía, sino que presenta unos tutoriales en vídeo para el manejo del mismo. No se

trata de un software libre.

En FAMA+ y SCOPUS también se obtienen resultados válidos. En ambos se

puede localizar el artículo A mechanistic empirical approach utilizing controlled

tolerable deflection for the design of thin surfaced asphalt pavements, publicado en

mayo de 2015, y que menciona CIRCLY como el programa usado para el análisis del

estudio correspondiente.

En lo referente al modelo, se trata de un modelo multicapa con materiales

isótropos o anisótropos, por lo que está especialmente diseñado para firmes flexibles. Se

pueden definir criterios de aceptación propios y se pueden generar sub-capas

automáticamente para materiales granulares.

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84929416110&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=circly&st2=&sid=76B6B88F4874E922092F8EEE5660B679.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a440&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28circly%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28circly%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84929416110&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=circly&st2=&sid=76B6B88F4874E922092F8EEE5660B679.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a440&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28circly%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28circly%29




50

Figura 6. Ejemplos de gráficas generadas con CIRCLY

En cuanto a las cargas de tráfico, no hay límite en el número de vehículos o

condiciones y se ofrecen casos especiales como las fuerzas generadas durante la

frenada. La distribución de tensiones en el contacto superficial puede considerarse no

uniforme, y tampoco es necesario reducir las cargas a ejes equivalentes.

El programa ofrece otras posibilidades como optimización de costes o análisis

espectral de tráfico, aunque fundamentalmente, la evolución del daño sobre el firme, lo

que significa que contiene un modelo de deterioro. Además la empresa ofrece otras

aplicaciones externas a CIRCLY para firmes de aeropuertos (APSDS) o firmes para

maquinaria pesada (HIPAVE).

5.1.8 DAMA

DAMA es un software de cálculo multicapa desarrollado en 1979 por Hwang D. y

M.W. Witczak, en la Universidad de Maryland, para el Asphalt Institute

estadounidense. La evolución de este programa lo ha llevado a formar parte del método

SW-1, elaborado en 2005, por lo que no se puede decir que esté actualmente en uso

como DAMA.

El programa permite calcular tensiones, deformaciones y desplazamientos sobre

un modelo multicapa elástico (de hasta 5 capas) en la superficie y en la interfase entre

capas, mostrando los resultados bajo el neumático, en el borde del mismo y en el punto

medio para el caso de dos ruedas.

El programa ofrece buenas opciones en cuanto a modelo de deterioro. Puede

determinar la influencia de las variaciones mensuales de temperatura, el agrietamiento

del pavimento y la acumulación de daño que lleva a la fisuración por fatiga.

Los datos aquí reflejados se han obtenido de la guía de usuario del programa SW-

1, y del libro Highway Engineering: Pavements, Materials and Control of Quality, de

2014. Los artículos localizados en FAMA+ y SCOPUS datan de 1997, 1995 y 1984

(detalles en Anexo 7.6), lo que demuestra que el programa no está actualmente en uso

bajo este nombre.




51

5.1.9 ECOROUTE

La búsqueda de este método de dimensionamiento es una de las más complicadas,

debido a la falta de información sobre el programa. En numerosos sitios web se han

localizado referencias a este método, pero ninguna daba más datos sobre el modelo. En

la búsqueda específica por método de este estudio, se pueden ver más detalles, pero aquí

se comentan los casos más destacables.

En primer lugar, en el proyecto AMADEUS se referencia ECOROUTE en una

tabla donde se especifica que únicamente es un modelo de respuesta, pero que ofrece

modelización de interfases, caracterización de neumáticos (disposición para las cargas)

y representación del daño acumulado. Aún así, una llamada a una aclaración bajo dicha

tabla menciona que el programa no se ha estudiado por “falta de disponibilidad”, al

igual que otra aplicación llamada CESAR, del LCPC.

Esta institución se nombró con ALIZE, y es que en varios artículos mencionan

ECOROUTE y ALIZE al mismo tiempo como métodos de dimensionamiento del

LCPC, como en el Abstract de Current knowledge and research on the design of

flexible pavements in Senegal, localizado en SCOPUS y fechado en 2002. Por otra

parte, Conception des chaussees d'autoroutes, de 1993, y localizado a través de Google

en TRID, nombra ECOROUTE como programa usado especialmente para

dimensionamiento del firme. De ninguno de estos artículos se ha podido obtener el texto

completo.

Se ha buscado también en la página web “http://www.lcpc.fr/francais/produits/”

del LCPC, y ECOROUTE no aparece como producto, aunque sí ALIZE y CESAR, que

es un programa de Elementos Finitos para aplicaciones de Ingeniería Civil. Tampoco

hay resultados al buscar en la versión actualizada de la página (http://www.ifsttar.fr/).

Por lo tanto, ante la falta de información en la búsqueda, en este estudio no se

pueden definir las características principales de ECOROUTE, ni se puede concluir que

sea un método de dimensionamiento actualmente en uso.

5.1.10 ELSYM 5

El programa ELSYM 5 es una aplicación algo más simple que otras estudiadas

aquí. Fue desarrollada por la Universidad de Florida a partir de un modelo denominado

LAYER 5 de la Universidad de California, para la Federal Highway Washington

Administration. La versión mostrada en la página que ofrece como enlace el proyecto

AMADEUS (http://www-mctrans.ce.ufl.edu/mct/) sigue activa y actualizada a 2015.

Buscando en la sección de productos, se puede llegar a ELSYM 5, donde la versión del

programa que aparece es la primera, de 1986. De hecho, la aplicación está codificada en

MS-DOS.




52

El programa no ofrece mucha novedad en cuanto al modelo. Se trata de un

modelo de respuesta axisimétrico, multicapa y elástico lineal. Las capas están limitadas

a 4 sobre el espacio semi-infinito, y las cargas también son convencionales (circulares,

uniformes y verticales), que se pueden disponer de forma única, doble o más de dos

neumáticos (hasta 20 disposiciones diferentes). También hay opciones de contacto entre

la sub-base y el cimiento.

El interfaz de usuario es un directorio de MS-DOS, y junto con el programa viene

una pequeña guía de usuario. Los datos de salida se muestran ordenados en el propio

directorio en tensiones, deformaciones y desplazamientos.

Figura 7. Ejemplo de resultados en deformaciones en ELSYM 5

Como otras aplicaciones multicapa, no es adecuado para los firmes rígidos.

Además, los datos de entrada en el Sistema Internacional son pasados internamente a

unidades del Sistema Imperial para su procesamiento y luego vueltas al Internacional.

Por otra parte la limitación de capas no permite elaborar modelos complejos.

La búsqueda con Google conduce fácilmente a la página de la Universidad de

Florida donde obtener el programa. Por su parte, con FAMA+ y SCOPUS se han

localizado sendos artículos que demuestran que sigue en uso: Modelado tridimensional

de un pavimento bajo carga dual con elementos finitos (2015) y Models to estimate k

subgrade reaction modulus values based on deflection basin parameters (2009),

respectivamente.

Por lo tanto, se puede considerar que este programa, aun no siéndola herramienta

más potente disponible en este campo, ofrece resultados competentes que la hacen muy

recomendable para modelos simples y cálculos de características no muy exigentes.




53

5.1.11 EVERFE

EVERFE es un programa de elementos finitos para el dimensionamiento de

firmes rígidos. Su creación es fruto de la colaboración entre las Universidades de

Washington y Maine, y el Washington Department of Transportation (WDOT). Su

versión más actual es de 2008, numerada como la 2.24.

Con el buscador de Google se ha podido localizar el manual de usuario de la

primera versión, mientras que en el programa de la última versión se adjunta un manual

en la sección de Ayuda.

La capa rígida consiste en un sólido elástico lineal, definido por el módulo de

elasticidad E, Coeficiente de Poisson , coeficiente térmico y la densidad del material.

El modelo sigue la teoría de Westergaard. La placa se puede modelar de varias formas

atendiendo a la posición de las juntas.

Las cargas pueden ser definidas según 6 disposiciones (una rueda, eje de dos

ruedas, eje de cuatro ruedas, dos ejes simples o dobles y ejes de múltiples ruedas). Las

cargas térmicas también se pueden tener en cuenta.

El mallado se lleva a cabo con elementos rectangulares, que pueden ser distitnos

entre placas unidas por las juntas. Además, el programa cuenta con un visor

tridimensional de resultados.

Figura 8. Interfaz inicial (por defecto) de EVERFE 2.24




54

Es muy característico de este programa la accesibilidad y concreción del interfaz

del usuario. En ciertas fuentes consultadas, como la Guide for Mechanistic-Empirical

Design of new and rehabilitated pavement structures (VIII en el apartado 4.1.1.1) o la

página de la Universidad de Maine (http://civil.umaine.edu/everfe/), coinciden en

calificar al programa como “user-friendly”, lo que podría traducirse como “ameno para

el usuario”. Y es que la sencillez con la que se presentan las opciones hace del programa

una herramienta de fácil manejo.

No ha costado encontrar artículos recientes de ensayos que usen este programa.

Tanto FAMA+ como SCOPUS han localizado Finite element modeling of

environmental effects on rigid pavement deformation, de 2014, lo que de una idea de la

vigencia del método.

5.1.12 FEACONS-IV

FEACONS-IV es un programa de Elementos Finitos desarrollado por la

Universidad de Florida en 1995, que toma su nombre de Finite Elements Analysis of

CONcrete Slabs. Su finalidad es la de analizar pavimentos de hormigón con juntas.

El modelo usa un sistema de tres placas formadas por elementos rectangulares de

tres grados de libertad. La cimentación se toma como resortes en los nodos siguiendo la

teoría de Winkler. Las juntas también se modelan como muelles, y los efectos de la

temperatura se pueden tener en cuenta.

Este método ha presentado cierta dificultad en cuanto a la búsqueda. En la Guide

for Mechanistic-Empirical Design apenas se menciona como un método de elementos

finitos. La información del párrafo superior es del libro Concrete in the Service of

Mankind: Concrete for environment protection and enhancement, de 1997, de apenas

un párrafo que dedica a la definición del programa. El libro se ha podido consultar

digitalmente a través de Google.

A través de esta referencia y con FAMA+ y SCOPUS, se han llegado a diversos

artículos:

FEACONS III computer program for analysis of jointed concrete pavements,

que presenta una version anterior, de 1987, pero sin acceso al documento

completo.

Concrete containing RAP for use in concrete pavement, direccionado desde

SCOPUS, que nombra FEACONS (sin número) entre las palabras clave, pero no

en el Abstract. Está fechado en 2010.




55

The structural effects of lean concrete subbases on concrete highway pavements,

de 1993 y presentado por FAMA+. Aunque se ha tenido acceso al texto

completo, solamente nombra el programa como método usado antes de presentar

los resultados concretos, y además aparece como FEACONS V.

Evaluation of Concrete Mixes for Slab Replacement Using the Maturity Method

and Accelerated Pavement Testing de la Universidad de Florida, a través de su

página web (http://search.ufl.edu/web/#gsc.tab=0&gsc.q=feacons). Fechado en

2007, tampoco tiene número junto al nombre.

Aunque se han podido localizar estos artículos, la falta de una referencia completa

y oficial impide profundizar en los contenidos y la vigencia de este método. Atendiendo

a las fechas de algunos artículos, parece que el método puede estar en uso actualmente.

5.1.13 ICAFIR

El método ICAFIR es el primer método analítico de dimensionamiento de firmes

producido en España, a cargo de la Consejería de Obras Públicas y Transportes de la

Junta de Andalucía. Su primera edición se publica mediante una Orden Circular de la

Dirección General de Carreteras de la Junta en 1999, pero la más actual es de 2007. La

Instrucción para el Diseño de Firmes de la Red de Carreteras de Andalucía es fácilmente

descargable desde la página web de la Junta de Andalucía y contiene el manual de

usuario de la aplicación, elaborado en 2006.

En el Anejo 6 del documento se presenta el modelo de respuesta en el que se basa

la aplicación ICAFIR. Para éste, se usa el modelo de Burmister, es decir, estructura

multicapa de comportamiento elástico, lineal, homogéneo, isótropo y continuo, lo que

permite conocer tensiones y deformaciones en las capas de firme y en el cimiento. Las

hipótesis sobre las que se asienta el modelo son las expuestas anteriormente en el

apartado 3.4.2.1 Modelo de Burmister.

Los materiales se definen por el módulo de elasticidad y el Coeficiente de

Poission (E y ). El tipo de suelo y material se puede elegir del catálogo del Pliego

General de Prescripciones Técnicas para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3).

Como parámetros de entrada, se requieren, además de los materiales (de firme y

cimentación), la zona climática y el tráfico equivalente del proyecto. La zona térmica y

pluviométrica se selecciona en función a un mapa de Andalucía adjunto en el programa.

En cuanto al tráfico, se define mediante las categorías disponibles en la Instrucción en

función de la Intensidad Media Diaria de vehículos Pesados para el Año de apertura al

tráfico, de manera que se puede indicar directamente o dejar que el programa lo calcule

en función a otros parámetros (tipo de vía, crecimiento de tráfico, etc.).




56

Evidentemente, el programa permite dimensionar firmes flexibles, pero además

también ofrece la posibilidad de calcular firmes rígidos y semirrígidos. Para los

semirrígidos, sólo hay que considerar los materiales tratados con cemento. Para el

dimensionamiento de firmes rígidos, el dimensionamiento se basa en dos criterios de

fallo: erosión y fatiga.

Figura 9. Ejemplo de cálculo en el interfaz del programa ICAFIR

Sea cual sea el tipo de firme, el programa funciona mediante el proceso de

predimensionamiento y corrección de errores. Un panel de errores se dispone en el

interfaz principal, y los mensajes que contiene indican advertencias, errores y consejos

durante el dimensionamiento, que van ayudando al usuario a llegar a una solución

válida.

Además del dimensionamiento en sí, el programa tiene otras opciones, como la

división en tramos distintos del cimiento de la carretera o el diseño de pavimentos de

adoquines. El programa también puede emitir informes sobre el diseño realizado.

Aunque en los portales de FAMA+ y SCOPUS no aparecen artículos que

mencionen este método, se trata de un modelo de fácil acceso desde cualquier buscador

generalizado y de obtención libre. La versión 1.1 de 2006 es la vigente actualmente.

5.1.14 ILLI-SLAB

ILLI-SLAB es un método analítico para cálculo de firmes rígidos. Está basado en

el Método de los Elementos Finitos. Tiene su origen en 1977, cuando fue desarrollado

para la Federal Highway Administration y para la Federal Aviation Administration.

Ha sido objeto de numerosas versiones y revisiones, como ILSL2 e ISLAB2000.

ILSL2 es una actualización del programa en 1994, aunque utiliza el mismo motor que el

programa original, por lo que queda obsoleto en comparación con programas más




57

modernos. De ahí el desarrollo de ISLAB 2000, por las Universidades de Michigan y

Minnesota, que consiste en una mejora de la accesibilidad y el interfaz para el usuario.

Se hablará del programa como la versión más reciente, que es ISLAB2000. Las

características distintivas de este programa son las siguientes:

Selección del modelo de cimentación

Winkler (o líquido denso)

Boussinesq (sólido elástico)

Pasternak (dos parámetros)

Zhemochkin-Sinitsyn-Shtaerman (unión de Boussinesq y Winkler)

Kerr-Vlasov

Análisis del efecto de las acciones independientes de dos capas de firme (modelo

de Totsky; doble capa de 8 nodos unidas por cuatro resortes, muy útil para

estudiar la curvatura)

Análisis del efecto de la temperatura con distribución lineal y no lineal a través

del espesor del firme

Análisis de fisuras

Aunque en la práctica y por recomendación, el modelo de Winkler sea el más

utilizado para la cimentación, la adición de otros modelos supone un avance con vistas a

futuros desarrollos y mejoras.

Aparte de los modelos novedosos que integra el programa, en cuanto a la placa se

siguen asumiendo hipótesis como el comportamiento elástico y la homogeneidad,

compatibilidad, comportamiento elástico lineal en las juntas, etc. El programa permite

otras opciones como configuraciones distintas de carga, consideración de carriles o tipo

de conexión entre las placas.

Por la investigación realizada, se puede decir que ISLAB 2000 es la versión más

reciente de este programa y que está actualmente en uso. El artículo “Finite element

modeling of environmental effects on rigid pavement deformation” localizado en

FAMA+ y “Influence of paving condition on longitudinal cracking of portland cement

concrete pavement”, en SCOPUS, desarrollan estudios donde se ha utilizado ISLAB

2000, y datan ambos de 2014. En este segundo portal, al buscar por “illislab”, no

aparecen artículos más allá de 1998.




58

5.1.15 JSLAB

JSLAB es otro programa de Elementos Finitos para dimensionamiento de firmes

de hormigón, desarrollado en 1983. Los elementos de la bibliografía y la búsqueda no

ofrecen mucha información sobre el programa, únicamente lo nombran.

Pero uno de los artículos localizados, por SCOPUS y por FAMA+, Development

of NYSLAB, de 2011, menciona JSLAB en el proceso de desarrollo de otra aplicación

para mejorar el programa, llamada NYSLAB. Una simple búsqueda con este criterio en

Google muestra el informe del Center for Transportation Infrastructure Systems de la

Universidad de El Paso, Texas, sobre NYSLAB. Este documento es muy esclarecedor,

puesto que contiene el desarrollo histórico de JSLAB.

Según este informe, JSLAB se desarrolla hasta 1986 a partir de una versión inicial

de ILLI-SLAB, con algunas novedades como la consideración de juntas de sección

cuadrada. El programa siguió desarrollándose con las versiones JSLAB 92, JSLAB

2002 y JSLAB 2004, de forma paralela a ISLAB 2000. Una redefinición completa del

código, usando MATLAB, se realizó para actualizar las características del programa de

Elementos Finitos e introducir nuevas capacidades. El resultado fue la creación en 2009

de NYSLAB, el último paso de desarrollo de este software. Este proyecto se realizó

bajo la tutela de la Federal Highway Administration.

NYSLAB cambia el modelo de placa de Kirchhoff al de Mindlin, para considerar

la deformación por cortante. Otras mejoras sustanciales implementadas en este método

actualizado son las siguientes:

Modelo de Elementos Finitos basado en elementos isoparamétricos que permiten

geometrías irregulares.

No hay limitación en las capas de cimentación o de hormigón.

Modelización más precisa del contacto entre capas (de hormigón u hormigón-

cimentación) con la aparición de elementos de interfase.

Modelo de cimentación mejorado para reflejar con más precisión tensiones y

deformaciones.

Implementación de gradientes térmicos no lineales en cualquier número de capas

de hormigón.

El programa contiene todos los modelos de cimentación mencionados en el caso

anterior separando Vlasov (modelo de 2 parámetros) de Kerr (modelo de 3 parámetros).

También ofrece opciones de mallado irregular.




59

Por lo que se ha podido comprobar, NYSLAB reúne la experiencia adquirida con

JSLAB e ILLI-SLAB en sus versiones más avanzadas (JSLAB 2004 e ISLAB 2000) y

desarrolla un software totalmente nuevo para implementar características actuales del

Método de Elementos Finitos. Al buscar NYSLAB con FAMA+ y SCOPUS, aparece un

artículo de 2013, Modeling of slab-foundation friction in jointed concrete pavements

under nonlinear thermal gradient or traffic loads, que analiza efectos de temperatura

con NYSLAB. Por lo tanto, se puede concluir que el programa es uno de los más

modernos en este campo para el dimensionamiento de firmes de hormigón.

5.1.16 KENLAYER

KENLAYER es un método de dimensionamiento de firmes que tiene su origen en

1993 con la publicación de Pavement Analysis and Design (número II en el apartado

4.1.1.1 de la Bibliografía), en el que venía incluido, junto con KENSLABS. La

actualización de 2003 es la más reciente, siendo incorporada en la 2ª edición de la obra.

Y es que en dicha publicación se adjunta el software en un paquete llamado KENPAVE.

El software KENPAVE está diseñado para unificar ambos métodos para abordar

los dos tipos de firme. KENLAYER es el programa para firmes flexibles y KENSLABS

el programa para firmes rígidos. Se incluyen además LAYERINP y SLABSINP, los

programas respectivos de generación de datos de entrada. Como en el caso de ELSYM

5, el programa está codificado en MS-DOS.

Figura 10. Interfaz inicial del programa KENPAVE

Se trata de un programa con modelo de respuesta y deterioro. La base de

KENLAYER es el modelo convencional: estructura multicapa elástico lineal ante carga

circular. Se introduce la aproximación mediante procesos iterativos de comportamiento

no lineal y visco-elástico. Las cargas pueden aplicarse en hasta 24 grupos de 6 cargas

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84890453591&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=nyslab&st2=&sid=BAF1324B98451BA38589563BD7CDBC43.WXhD7YyTQ6A7Pvk9AlA%3a1360&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28nyslab%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28nyslab%29





60

como máximo, según la disposición de los ejes. El programa permite la definición de

espectros de cargas.

En cuanto al modelo de deterioro, KENLAYER posibilita la evaluación durante

diferentes períodos del año, hasta 12 diferentes. El estudio se basa en la fisuración por

fatiga y la deformación permanente, de manera que se suman los efectos para llegar a

una estimación de la vida del firme. También se pueden definir condiciones climáticas

para esta estimación.

El desarrollo del proceso se realiza por ventanas, donde los datos de entrada se

fijan en tablas. Aunque la información está muy ordenada, no es una interfaz que

destaque por su apariencia estética. No obstante, el programa cuenta con aplicaciones

para esquematizar la sección del firme y otras gráficas.

Los resultados de las búsquedas son positivos para este método. Con el buscador

de Google, se obtienen páginas web educativas de instituciones estadounidenses, como

Oregon Tech (http://www.oit.edu/academics/degrees/civil-engineering/faculty/roger-

lindgren/civ375/kenpave), que contiene el programa en libre distribución. El uso de

KENLAYER en 2015 sigue vigente, como se puede comprobar con el artículo Fatigue

and rutting strain analysis on lime stabilized subgrades to develop a pavement design

chart, localizado con el portal SCOPUS.

5.1.17 KENSLABS

KENSLABS es la aplicación de KENPAVE para firmes rígidos. Todo lo

mencionado en cuanto al origen y apariencia del programa KENLAYER es válido para

este programa, puesto que forman parte del mismo producto. Lo mismo se puede decir

sobre su estado de uso, pues se ha localizado en FAMA+ un artículo titulado Economic

Sustainability of Concrete Pavements, sobre un estudio que ha usado este programa, y

data de 2012.

En lo referente a la propia aplicación, se trata de un programa basado en

Elementos Finitos. Las placas, hasta 6, se definen mediante elementos rectangulares con

un máximo de 15 nodos por placa. Las juntas también se definen, hasta un máximo de

7, pudiendo escoger la forma de espaciamiento entre ellas, regular o no.

Hay tres tipos distintos de cimentación: Winkler, Boussinesq y Burmister (modelo

de cimentación en capa). Se pueden definir dos capas rígidas, y su conexión, así como

una curvatura inicial de la placa. La temperatura también se puede tener en cuenta, y se

pueden analizar las diferencias de tensiones y desplazamientos entre la placa y la

cimentación.

También es posible realizar un análisis de daños a través de 12 períodos o etapas,

cada uno con hasta 12 grupos de cargas. Igual que en KENLAYER, un programa




61

accesorio organiza los datos de entrada, SLABSINP, y otro muestra los resultados

gráficamente, SGRAPH.

Por último, hay que mencionar que el programa, como reconoce el autor en el

propio libro Pavement Analysis and Design, tiene ciertas limitaciones, como el hecho de

que no puedan considerarse juntas infinitamente rígidas, que la curvatura se mida

independientemente entre placas (estén unidas o no), que sólo puedan tomarse

elementos rectangulares de tamaño limitado, etc.

No obstante, se trata de un programa usado en investigaciones recientes, como la

del artículo nombrado anteriormente, y hay que tener en cuenta que su última edición es

de 2003, por lo que no se trata de un software de última generación.

5.1.18 MEPDG

MEPDG es un guía de dimensionamiento analítico de firmes elaborada en Estados

Unidos, desarrollada por la American Association of State Highway and Transportation

Officials (AASHTO) y basada en las directrices de la National Cooperative Highway

Research Program (NCHRP). Ambas entidades ofrecen garantías suficientes de

experiencia en el campo; de hecho, la AASHTO es la entidad que desarrolló en 1963 el

ensayo que dio lugar al desarrollo de los métodos de dimensionamiento de firmes, que

se conoce como “ensayo AASHO”. En 1973 La entidad modificó su nombre cambiando

de AASHO a AASHTO.

La guía, diseñada en 2008, se traduce en un programa informático que forma parte

de la oferta de software de la AASHTO, o lo que es lo mismo, del grupo de programas

“AASHTOware”. El nombre completo del programa es “AASHTOWare Pavement M-E

Design”. El manual donde se especifican las consideraciones sobre el método, el

“AASHTO Interim MEPDG Manual of Practice”, no es un documento de libre

distribución.

El software tampoco es un programa en distribución libre. Es más, una licencia

anual para un usuario individual cuesta 5.000 dólares.

Figura 11. Logotipo del Programa AASHTOWare Pavement M-E Design




62

Los distintos Estados que han ido implementando en su Department of

Transportation han redactado guías para el uso del programa en sus respectivas

entidades. Para conocer los detalles del modelo, se han localizado varias de estas guías,

como la de Utah o Colorado, pero se ha escogido ésta última debido a que presenta el

programa de manera profunda, en su versión 1.3, de 2011, y ha sido redactada en 2015.

Por lo tanto, se trata de un método de máxima actualidad.

El método es resultado de muchos años de desarrollo. El programa tiene

antecedentes como DARWin, un programa concebido para adaptar la guía de la

AASHTO de 1993. Por su parte, la guía MEPDG toma muchas directrices de la anterior

guía de 2002, elaborada a través del proyecto 1-37 A de la NCHRP.

Figura 12. Ejemplo en la Ventana principal de AASHTOWare Pavement M-E Design

El programa es una herramienta muy potente en el Diseño de Firmes. Contiene

rutinas para calcular firmes flexibles o rígidos, y un abanico de opciones muy extenso.

El diseño se realiza mediante un proceso iterativo. En la guía de Colorado consultada, se

expone para ambos tipos un procedimiento similar:

Seleccionar una estrategia de diseño provisional

Seleccionar el indicador del criterio apropiado para el proyecto

Envejecimiento

IRI (International Roughness Index, sobre el estado del pavimento)

Seleccionar el nivel de fiabilidad apropiado para el proyecto




63

Introducir los datos de entrada considerados

Accionar el cálculo del software

Evaluar la idoneidad del diseño provisional

Revisar o recalcular el diseño según sea conveniente

Las opciones para ambos tipos de firmes son muy numerosas: período de

proyecto, estimación del deterioro, distintos tipos de materiales, definición de la mezcla

asfáltica, diseño de juntas, intersecciones, rehabilitación, etc. Además, el programa

ofrece la posibilidad de emitir un informe sobre el resultado final, incluyendo el coste, y

análisis a través de diversos tipos de gráficas. Todo ello en una interfaz estética y

amena.

Los detalles matemáticos sobre los modelos y el programa se especifican en el

“AASHTO Interim MEPDG Manual of Practice”, a donde direcciona también la guía

consultada del Colorado Department of Transport. No obstante, esta guía permite

conocer el funcionamiento y el uso del programa.

La búsqueda no ha sido compleja, aunque al principio resulta algo confusa,

porque el nombre del método es muy generalista. Aún así, al localizar la página del

programa en la AASHTO (http://www.aashtoware.org/Pavement/Pages/default.aspx),

se esclarece la búsqueda de información. En cuanto a artículos que lo mencionen, no ha

habido problema alguno en localizar varios del presente año 2015, como por ejemplo

“Effects of mean annual temperature and mean annual precipitation on the

performance of flexible pavement using ME design” en SCOPUS.

5.1.19 MICHPAVE

La universidad de Michigan desarrolla MICHPAVE en 1989 a partir del modelo

de ILLI-PAVE, intentando hacer mejoras sobre éste. La última versión, de libre

distribución es de 2001, bajo el nombre de “Michigan Flexible Pavement Design

System” o MFPDS.

El software consiste en un modelo de respuesta de Elementos Finitos, pero para el

cálculo de firmes flexibles. Usa una versión extendida del modelo CHEVRON para el

análisis mecánico, denominado CHEVRONX.

Se trata de un modelo multicapa axisimétrico de comportamiento elástico no

lineal, cuya característica novedosa es la consideración del contorno de la base del firme

como “contorno flexible”, para tener en cuenta los desplazamientos en la base del

mismo. Las capas bajo el firme, es decir, la cimentación, no está definida por Elementos




64

Finitos, sino por un modelo multicapa elástico. Con esto, el programa gana en eficiencia

y velocidad de procesamiento.

Algunas especificaciones de este método son las siguientes:

Comportamiento no lineal en materiales granulares mediante el modelo K-θ.

Comportamiento no lineal en materiales cohesivos mediante un modelo bi-

lineal.

Consideración de la gravedad y presión de confinamiento.

Estimación mediante fórmulas empíricas de fatiga y profundidad de surcos.

Por otra parte, una sola carga se puede considerar, que es circular y vertical. Se

estima que no hay deslizamiento entre capas. Hay límite de capas; no más de 5 ni menos

de 3. Además las unidades están por defecto en Sistema Imperial, por lo que, aunque se

pueden cambiar, las fórmulas empíricas que determinan la vida útil de la estructura

pueden no servir para Europa.

Esta versión, MFPDS, incorpora 4 módulos de trabajo diferentes. Mechanistic

Design sirve para obtener el espesor de las capas del firme, y Mechanistic Analysis es el

que estima su vida útil. Por otra parte, AASHTO Design Method es otra manera de

obtener la dimensión de las capas del firme, basado en el anteriormente mencionado

método DARWin. El módulo Backcalculation sirve para hacer comprobaciones en base

al ensayo FWD (deflectómetro de impacto).

Por último el programa funciona por medio de una interfaz sencilla, y no tiene

grandes requerimientos informáticos. Para llegar hasta él, el enlace provisto en el

proyecto AMADEUS ya no es válido, pero se puede localizar fácilmente a través de la

página web de la Universidad de Michigan (enlace en el Anexo de búsqueda específica).

A través de ese sitio web, se puede visualizar un manual de usuario online, en la

siguiente dirección: http://www.egr.msu.edu/~harichan/software/mfpds/manual.html.

http://www.egr.msu.edu/~harichan/software/mfpds/manual.html




65

Figura 13. Módulos de trabajo de MFPDS

En cuanto a la búsqueda en artículos, resultados interesantes se han obtenido

mediante SCOPUS. Al buscar “michpave”, se obtiene un artículo de 2012, donde se usó

para unas predicciones de comportamiento del firme en un ensayo (Field evaluation and

analysis of flexible pavement structural responses under dynamic loads). Con el criterio

de búsqueda “mfpds”, se obtiene Flexible pavement design in Michigan: Transition

from empirical to mechanistic methods, de 2001, que relata el desarrollo de MFPDS,

para facilitar la transición de métodos empíricos a analíticos.

5.1.20 MMOPP

MMOPP son las siglas de Mathematical Model Of Pavement Performance. Se

trata de un método analítico multicapa danés, desarrollado por el Directorio de

Carreteras de Dinamarca o Vejdirektorated, que forma parte del Ministerio de

Transportes del país.

La actual versión es de 2013, que es en realidad una extensión de la de 2011.

Otras versiones son las de 2005 ó 2007, habiendo sido la primera de 1976, para la

simulación del ensayo AASHO. Por lo tanto, se trata de un software desarrollado

durante muchos años de experiencia. Se distribuye como software libre.

En la actualidad, contiene los modelos necesarios para dimensionar firmes de tipo

flexible, semirrígido o rígido. También permite la simulación de la degradación del

firme para estudiar el deterioro. El programa ofrece los siguientes modelos para la

simulación del firme:




66

Modelos de materiales: definición de las propiedades de cada capa y sus

dimensiones.

Modelo de carga: determinada por el análisis del espectro de tráfico y el material

del pavimento.

Modelo climático: influencia del clima en la deformación de materiales.

Modelo de respuesta: distribución de tensiones por las capas del firme y su

cimentación, basado en el modelo de Odemark-Boussinesq.

Modelo de deterioro: fisuración a través de esfuerzos dinámicos.

Modelo de deformación permanente: formación de surcos

Otra característica, según el proyecto AMADEUS, es la respuesta de carácter

estocástico del programa. Es decir, para un mismo conjunto de datos iniciales, en dos

pruebas distintas no tienen por qué obtenerse los mismos resultados. Esto puede

utilizarse para estudiar la fiabilidad de una estructura de firme dada.

Localizar este método y el software no es complejo. El único inconveniente de

cara al uso público generalizado es que la página donde obtenerlo, y el manual, no se

ofrecen en otro idioma aparte del danés, lo que puede ser una dificultad para el público

no nativo de Dinamarca, ya que la comprensión del programa depende de una

traducción. Además, a la vista del manual, no parece que en el programa haya opción de

idiomas.

A través del portal FAMA+, se ha localizado un artículo, Seasonal Deterioration

of Unsurfaced Roads, que detalla el uso de MMOPP para un análisis. En él se presenta

como un modelo multicapa de materiales definidos por parámetros elásticos y plásticos.

El tráfico se puede definir con expectativas de crecimiento, y puede calcular el IRI.

El artículo es de 2006, por lo que la versión del programa de 2013 es más amplia

que la presentada. Además, el artículo es sobre firmes sin pavimentos, por lo que no

muestra todo el potencial del programa. FAMA+ no ofrece artículos más modernos.

Tampoco SCOPUS, que presenta el mismo artículo que FAMA+.

Por todo ello, se puede concluir que MMOPP es una herramienta que presenta

muchas opciones para el análisis y dimensionamiento de firmes de distinta clase, pero

que su uso no está muy extendido fuera de Dinamarca.




67

5.1.21 NOAH

La base del programa NOAH es el convencional modelo de respuesta: multicapa

axisimétrico de comportamiento elástico, sometido a carga uniforme, circular y vertical.

Además del comportamiento homogéneo, se puede definir el anisotrópico en las capas

de la cimentación. El programa incluye una base de datos para el uso más eficiente de

los materiales más recurrentes.

Los rasgos distintivos de este programa son los siguientes:

Cálculo automático de tensiones y deformaciones para la optimización del

diseño.

Generador de Fórmulas: permite la definición de fórmulas propias para

establecer ciertos parámetros en función de otros, según el criterio del usuario.

También se pueden usar para definir Indicadores de Actuación, con vistas a la

caracterización del deterioro del firme.

Distribución estadísticas de parámetros, según el modelo propiamente llamado

de “aproximación de Rosenblueth”, que sirve para discretizar dichas

districubiones.

La accesibilidad y velocidad de cálculo es muy útil para evaluar diferentes

características del firme de forma rápida, lo que es muy positivo para realizar un diseño.

Además, el uso del Generador de Fórmulas permite a NOAH adaptarse a diferentes

métodos de diseño.

En este programa no hay restricción en el número de capas o cargas. Aún así, no

es adecuado para firmes rígidos. También es importante el hecho de que la velocidad

del programa depende del tipo de análisis realizado, y la cantidad y complejidad de

parámetros introducidos, especialmente debido al Generador de Fórmulas.

Este programa fue desarrollado por la empresa Nynas en 1995. No obstante, la

búsqueda de información ha sido muy compleja, y la ausencia de información sobre el

programa es casi total. Por ello, se han tenido en cuenta las consideraciones del proyecto

AMADEUS para analizarlo, aunque no se puede garantizar la actualidad del método.

Las páginas web que mencionan NOAH como método analítico para firmes hacen

referencia a artículos anteriores al proyecto AMADEUS, por lo que este proyecto es la

fuente más actual de la que se dispone. Dichos artículos se titulan “The NOAH software:

a novel approach to pavement design computations” (1997) y “New tools for rational

pavement design” (1996). No se ha podido consultar el texto completo de esos artículos.

Éstos y otros enlaces consultados se muestran en el apartado de búsqueda específica.




68

5.1.22 RISC

RISC es un programa desarrollado por la Federal Highway Asociation en 1982 a

partir de los datos del ensayo AASHO de 1963. Se trata de un software de Elementos

Finitos para el diseño de firmes rígidos.

El modelo se basa en placas rígidas (hasta tres) definidas por Elementos Finitos

sobre una cimentación elástica lineal de un máximo de tres capas, la última de ellas

siendo semi-infinita. Las placas se basan en la teoría de Kirchhoff, y la cimentación en

la de Boussinesq para una capa y la de Burmister para más de una.

Se pueden definir las juntas, incorporar arcenes, tener en cuenta la temperatura a

través de un gradiente vertical, definir cargas de tráfico bajo la rueda, en su borde o

entre ellas, especificar las condiciones de drenaje, etc. El programa también genera una

estimación de la vida útil.

Por otra parte el programa presenta limitaciones, como que solamente se muestran

los desplazamientos y tensiones mayores en los resultados, que sólo hay un tipo de eje

considerado para las cargas, o que no se tenga en cuenta la retracción del hormigón.

Pero el inconveniente que más se destaca en “Rigid Pavement Analysis and Design”

(referencia VII en la Bibliografía) es el tiempo de computación de la solución, que

puede ser de 30 a 50 minutos para un caso.

Por lo tanto, no parece un programa muy actual. De hecho, la búsqueda así lo ha

demostrado. En los portales de artículos FAMA+ y SCOPUS no se ha obtenido ningún

resultado que lo mencione. En Google, se ha llegado a un artículo que lo mencionaba,

pero era una presentación del programa de 1985. No se ha tenido acceso al documento

completo, de nombre “RISC- A mechanistic method of rigid pavement design”. En este

caso, hay que tener en cuenta una posible fuente de confusión. Y es que también se ha

llegado a un programa homónimo de un entidad australiana (Transport and Main

Roads), pero se trataba de un programa de evaluación de costes de accidentes de tráfico.

Por lo tanto, se ha analizado a través de la citada publicación “Rigid Pavement

Analysis and Design”, que es de 1989 y representa por tanto la fuente más actual. No se

puede concluir que el programa siga activo en la actualidad.

5.1.23 ROADENT (MnPAVE)

En los apuntes que han servido como punto de partida, aparece ROADNET como

un método analítico. Pero en la búsqueda no se ha localizado ningún tipo de método con

ese nombre. Los detalles de la búsqueda se encuentran en el anexo correspondiente.

Consecuentemente, se ha intentado buscar este método a través de otro dato. En

los mencionados apuntes se indica que la entidad desarrolladora del método es el

Minnestoa Department of Transport (MnDOT), por lo que se buscó en su sitio web. Y




69

apareció un método analítico propio de esta entidad, pero con el nombre de MnPAVE.

Por lo tanto, se continuará la investigación con el programa MnPAVE.

Pero antes, conviene puntualizar que ROADENT es la primera versión del

programa de diseño analítico del MnDOT, y fue desarrollado en la segunda mitad de los

años 90. La búsqueda así lo ha confirmado, a través de dos documentos: “Local Road

Material Properties and Calibration for MnPAVE Summary Report” de 2008, que es

una guía de MnPAVE que menciona ROADENT como origen del programa; y

“Incorporation of Reliability into the Minnesota Mechanistic –Empirical Pavement

Design Method”, de 1999, que presenta en su Apéndice A una guía de ROADNET 3.0.

Como se han consultado de manera informática, los enlaces se disponen en el Anexo

7.6.

Todo lo referente a este programa se encuentra en la página del MDOT, que es

http://www.dot.state.mn.us/materials/pvmtdesign/software.html. En ella se pueden

descargar los dos programas siguientes: MnPAVE-Flexible y MnPAVE-Rigid,

destinados a firmes flexibles y rígidos, respectivamente. Ambos son programas libres, y

como se verá a continuación, MnPAVE-Flexible muestra un desarrollo más completo

que MnPAVE-Rigid. El manual de usuario del primero se puede descargar de la página

web, mientras que el segundo no tiene, limitándose al propio software.

MnPAVE-Flexible está actualmente en su versión 6.304, de marzo de 2014,

estando la página actualizada a 2015. Combina relaciones empíricas con cálculos

analíticos. El proceso de dimensionamiento se desarrolla a través de tres módulos de

entrada de datos: clima, tráfico y estructura, y ofrece tres niveles de diseño: básico,

intermedio y avanzado, según la cantidad de información que se pueda aportar sobre los

materiales y las cargas.

Figura 14. Interfaz inicial de MnPAVE-Flexible

http://www.dot.state.mn.us/materials/pvmtdesign/software.html




70

El modelo de estructura que utiliza el programa es el del programa WESLEA. Se

trata de un conjunto de 5 capas elásticas e isotrópicas, infinitas en su plano, que es

horizontal. La capa inferior es semi-infinita en la dirección vertical. Para cada capa se

indica el módulo elástico, el coeficiente de Poisson y el espesor (en WESLEA se define

el grado de deslizamiento entre ellas, pero MnPAVE lo considera nulo).

En cuanto a las cargas, se definen en función de los datos del tráfico (ejes

equivalentes, tasa de crecimiento, vida del proyecto, etc.). El clima se define

seleccionando la zona geográfica entre los distritos de Minnesota, y la estación del año.

Los resultados que ofrece el programa son una estimación de la vida del firme, según

los cálculos de fatiga y formación de surcos, y la fiabilidad mediante el método de

Monte Carlo aplicado en 2500 ciclos. No muestra resultados en tensiones o

deformaciones.

Figura 15. Ejemplo en MnPAVE-Flexible, datos de entrada de estructura (básica)

En cuanto a MnPAVE-Rigid, no posee un apartado de ayuda. Una pestaña de guía

del usuario contiene un enlace que lleva al sitio web de MnDOT, donde tampoco hay

una guía del modelo. Por lo tanto, poco se puede saber del funcionamiento de este

método para firmes rígidos, aunque a simple vista se comprueba que no se trata de un

programa muy avanzado.




71

Figura 16. Interfaz de MnPAVE-Rigid

Tras haber conocido ambos programas, se puede concluir que se trata de un

software sencillo en comparación con otros analizados en este estudio. Además, los

pocos artículos localizados en relación con MnPAVE, y las opciones, especialmente la

del mapa del clima, ponen de manifiesto que no son programas pensados para el uso de

un público muy amplio, sino para el Estado de Minnesota. Lo que sí se puede

comprobar es que este software es actual, puesto que su última versión es reciente, de

2014. Además, los artículos encontrados en FAMA+ y SCOPUS, son relativamente

recientes también, de 2011. Sus títulos son, respectivamente, Mechanistic-Empirical

Evaluation of Aggregate Base and Granular Subbase Quality Affecting Flexible

Pavement Performance in Minnesota, y Resilient modulus behavior estimated from

aggregate source properties.

5.1.24 SW-1

SW-1 Asphalt Thickness Design es el primer producto software del Asphalt

Institute estadounidense (aunque es una asociación internacional, tiene origen y sede en

Estados Unidos). Integra los cuatro programas desarrollados anteriormente para base

DOS por la entidad: DAMA, HWLOAD, AIRPORT y HWY, que estudian el firme

desde distintos puntos de vista. El objetivo de este programa es adaptar y reunir estos

cuatro programas para una interfaz propia de Windows, pero respetando la base

informática original.

La última versión del programa es la 1.0.5, del año 2005. Se puede acceder al

software a través de la página web del Asphalt Institute, pero no se trata de un software

libre. Se basa en las directrices propias de esta institución, especialmente en la Manual

Series 1 (MS-1), cuya última edición es la novena, de 1999.

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-79956358676&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=mnpave&st2=&sid=2D0A4F967859400C825E547D714715C7.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a20&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28mnpave%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28mnpave%29





72

Figura 17. Pantalla inicial de SW-1. Opciones de proyecto

El programa simplifica el proceso de diseño de firmes seleccionando el tipo de vía

o uso que se pretende para el firme y el tipo de análisis deseado. Como puede verse en

la imagen superior, se debe escoger un tipo de firme en la columna de la izquierda y un

tipo de proyecto en la derecha, donde hay otros como diseños simplificados,

rehabilitación, mezclas asfálticas etc. Para este estudio, el tipo de proceso que resulta

más interesante es el denominado “Advanced Structural Analysis”.

Como se ha dicho, este programa usa la base de DAMA para el análisis

estructural. El modelo, como se adelantó en el apartado de DAMA, consiste en un

modelo multicapa elástico cargado por un sistema de una ó dos ruedas. El número

máximo de capas es de 5, entre mezclas bituminosas en caliente, emulsiones asfálticas,

material granular y cimentación, de las cuales se indican los parámetros habituales

(módulo elástico, coeficiente de Poisson y espesor).

El programa obtiene tensiones, deformaciones y desplazamientos en la interfase

de cada capa, bajo el centro de la rueda, en el borde, o en el centro de las dos ruedas en

su caso. Estos datos figuran en el informe de resultados que puede emitir DAMA,

dentro del software SW-1.

El deterioro del firme se mide a través de la máxima deformación en la interfase

más profunda. La fisuración por fatiga y el envejecimiento se determinan a través de

datos mensuales de daño acumulado. El programa ofrece un tiempo de vida del firme y

el número de repeticiones de carga que provocarían el fallo del firme.

La búsqueda ha sido muy efectiva en este caso. La página oficial del Asphalt

Intitute aparece como primer resultado, en el sitio web del programa

(http://www.asphaltinstitute.org/asphalt-institute-software-2/).

En cuanto a los artículos no se ha podido localizar uno muy reciente. El más

reciente se ha encontrado a través de SCOPUS: Essential asphalt references, de 2007,

mencionan SW-1 como herramienta de estudio para mezclas asfálticas. Por otra parte,

un artículo sobre el desarrollo de SW-1, The development of SW-1: New Asphalt

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-34548091563&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=sw-1+asphalt&st2=&sid=1E3CA3EBA03889A3817692E897188838.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a300&sot=b&sdt=b&sl=27&s=TITLE-ABS-KEY%28sw-1+asphalt%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28sw-1+asphalt%29





73

Institute thickness design software, de 2005, es referenciado por FAMA+ y SCOPUS,

pero no se ha podido acceder al texto completo ni se presenta un resumen del artículo.

5.1.25 VÄGDIM 95

La búsqueda ha sido muy compleja. En el buscador Google, sólo se obtenían

referencias al proyecto AMADEUS, y no se ha encontrado ningún artículo en FAMA+

o SCOPUS que mencione este método. Por lo tanto, se ha continuado con el contenido

del proyecto AMADEUS.

La única referencia bibliográfica para VÄGDIM 95 en dicho proyecto es una guía

para el desarrollo de un método analítico para Suecia: New flexible pavement design

method. Formulation of a user-friendly mechanistic/empirical design system for

Swedish conditions. Al buscarlo como tal en Google, aparece el texto completo en la

página de la entidad productora, el Swedish National Road and Transport Research

Institute. La búsqueda en esta página no había dado resultados anteriormente.

Esta guía presenta el método de dimensionamiento y el programa en su primer

anexo. Un aspecto a destacar es que la guía sólo está disponible en sueco, por lo que,

como pasó con MMOPP, la compresión de la misma por parte del público no nativo

dependerá de una traducción. La guía fue redactada en 1996, por lo que los datos

extraídos en el proyecto AMADEUS son la fuente más reciente sobre este programa, ya

que ningún artículo posterior a él que lo mencione se ha encontrado. Por lo tanto, no se

puede hablar de un programa actual. Aún así, con los datos de la guía y del proyecto

AMADEUS se va a presentar este programa.

VÄGDIM 95 es un software para el diseño de firmes flexibles adaptado a las

condiciones de Suecia. Por lo tanto, contiene una base de datos sobre el clima y los

materiales estándar del país, además de que el idioma en el que se presenta el programa

es el sueco.

El diseño del firme se hace teniendo en cuenta la capacidad soporte y el daño

provocado por el hielo. El modelo CHEVRON como base del programa, especialmente

para el análisis de la capacidad soporte. El diseño tiene cuatro partes: gestor de archivos,

descripción del tráfico, segmentación de la obra y definición de la estructura del firme.

Las cargas se reducen a un tráfico equivalente de vehículos de ejes de 100 kN con

dos neumáticos de 800 kPa de presión, y se puede establecer un crecimiento estimado.

Las tensiones y deformaciones se calculan durante ciertos períodos, con los que se

obtiene el daño acumulado a través de la hipótesis de Miner, que dice que el daño

causado por las diferentes cargas es independiente (una buena aproximación para cargas

similares, en este caso, sólo hay un tipo).




74

Figura 18. Interfaz principal de VÄGDIM 95

Finalmente, como puede verse en la imagen, se trata de un software sencillo. La

falta de resultados actuales en la búsqueda impide que se pueda concluir que es un

software de uso reciente. Tampoco se han localizado evidencias de que se haya

actualizado. Este hecho sumado a la evidente intención de uso preferente en Suecia

hacen que este programa no sea el más indicado para su uso generalizado actualmente.

5.1.26 VEROAD

VEROAD es un software desarrollado en 1996 por la D.W.W. Road and

Hydraulic Engineering Division of Rijkwaterstaat (Rijkwaterstaat es el Ministerio de

Infraestructura y Medio Ambiente holandés). Se trata de un programa multicapa de

comportamiento visco-elástico (Visco-Elastic Road Analysis Delft).

Siguiendo las referencias bibliográficas del proyecto AMADEUS, se ha podido

localizar el artículo que explica el fundamento matemático del modelo, titulado “The

visco-elastic multilayer program VEROAD”, de 1996.

VEROAD no es puramente un método de dimensionamiento de firmes, sino

únicamente un modelo de respuesta, pero ofrece la oportunidad de estudiar el

comportamiento visco-elástico en firmes flexibles.

No hay límite de capas y entre ellas la conexión es total. La cimentación es semi-

infinita. Los parámetros de entrada que definen el modelo se dividen en los siguientes

tres aspectos:

Detalles de la carga: área circular, tensión de contacto, velocidad de la carga, etc.

Detalles de la estructura: número y espesor de las capas.




75

Detalles de los materiales: módulo de Bulk K (resistencia a cambios de

volumen), módulo de resistencia a cortante G (resistencia al cambio de forma),

ángulos de fase (dependencia de la frecuencia de los parámetros).

El proceso que sigue el programa se basa en estos cuatro pasos:

Eliminar la dependencia del tiempo del problema mecánico transformando los

parámetros y ecuaciones al dominio de la frecuencia mediante las transformadas

de Fourier.

Expresar las propiedades visco-elásticas del material en términos de frecuencia.

Resolver por frecuencia el problema elástico lineal obtenido, obteniendo

tensiones, deformaciones y desplazamientos.

Hacer la transformación inversa; pasar los resultados al dominio del tiempo.

Por otra parte, no se ha podido localizar el programa o una imagen de su interfaz.

Ni siquiera en la web del Rijkwaterstaat. Pero sí se han localizado artículos que

demuestran su uso actual, como “On a certain method of selection of domain for finite

element modelling of the layered elastic half-space in the static analysis of flexible

pavement”, de 2012, en SCOPUS. En este estudio intentan hacer una aproximación por

elementos finitos de una estructura de firme flexible, comparando para ello resultados

con VEROAD.

No hay evidencias de otras versiones posteriores. Prueba de ello es el artículo

localizado en FAMA+, de 2014: “Mechanistic evaluation of cracking in in-service

asphalt pavements”. En él únicamente se nombra VEROAD, pero se referencia al

artículo de 1996 como fuente, por lo que se ha de suponer que no se ha publicado

ninguna más reciente.

En dicho artículo también se nombra otro software llamado VISCOROUTE 2.0,

que es otro modelo visco-elástico. Es del año 2010, presentado en el artículo

“Viscoroute 2.0: a tool for the simulation of moving load effects on asphalt pavement”,

localizado con Google. Éste software francés incorpora cargas de varios ejes, zonas de

contacto elípticas y un generador de gráficas. En este artículo además, se compara con

VEROAD para demostrar la fiabilidad de sus resultados, por lo que VEROAD queda

patente como una referencia de los modelos visco-elásticos.

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84877992464&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=veroad&st2=&sid=7D14C4931CB07E5B6A1190288C82469F.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a40&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28veroad%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28veroad%29






76

5.1.27 VESYS

El programa VESYS es un software producido por la Federal Highway

Administration estadounidense. Ha sido objeto de numerosas revisiones y ha tenido

muchas versiones a lo largo de más de 30 años. Por ello, la búsqueda en este caso ha

sido compleja, además de porque ningún resultado presenta ninguna página oficial del

programa.

Un documento entre los resultados de Google (VESYS Model and Software),

detalla todas las versiones, fijando la última en 2002 con KB-VESYS. Pero con ese

criterio, ningún resultado se ha obtenido en los portales de artículos SCOPUS y

FAMA+. La siguiente versión sería la 5W, que sí muestra artículos, siendo el más

reciente de 2007: Verification and calibration of VESYS5W fatigue cracking model

using results from accelerated pavement testing (FAMA+). Por otra parte, la búsqueda

usando el criterio VESYS únicamente ofrece resultados más recientes, como

Comparison between flexible pavement damage due to conventional and wide-base tires

of heavy multiple axles, de 2012 y localizado en SCOPUS.

Además, por la búsqueda con el criterio “vesys pavement software guide”, se ha

podido encontrar a través de Google un artículo de 1978 donde se presenta una guía del

usuario, pero no ofrece el acceso al documento. Por su parte, n la página de la FHWA, o

tampoco hay resultados con la búsqueda de VESYS.

Por último, se ha buscado en la web de la Universidad de Wuppertal, puesto que

el proyecto AMADEUS menciona que colaboró con el desarrollo de VESYS. Los

resultados sólo hacen referencia a la misma bibliografía que AMADEUS, de 1987, pero

tampoco se mostraba el documento completo. Por lo tanto, la presentación del programa

en este apartado se ha basado en el informe del proyecto AMADEUS y en el documento

localizado al principio con Google, que listaba las versiones de VESYS.

En un origen VESYS se creó con la intención de hacer un modelo visco-elástico

para obtener soluciones probabilísticas. Debido a la complejidad del problema para ser

tratado con las limitaciones tecnológicas de los años 70, se cambió el modelo por uno

multicapa, basándose este modelo de respuesta en el programa CHEVRON.

La principal característica del programa VESYS es el modelo de deterioro que

contiene. Calcular la deformación permanente producida por la rueda, o surcos, es el

principal objetivo del modelo, en diversos puntos de la sección transversal. Para ello,

hay que introducir datos relativos a la repetición de las cargas o su distribución.

También se puede introducir el espectro de carga de la rueda.

Hay una opción para introducir el módulo elástico de la capa asfáltica o calcularlo

en función de la temperatura y la frecuencia de las cargas. Además, el estudio del

comportamiento del firme se puede dividir en varios períodos para conocer los valores

intermedios. En este proceso se basa el diseño de firmes con este programa.




77

En el documento “VESYS Model and Software” se mencionan algunas

características de la versión VESYS 5: variación estacional, mejora en la representación

de la deformación permanente, análisis por capa de los surcos, opciones de más de un

eje, curva de fluencia, etc. Aunque el documento parece provenir de la National

Transportation Systems Center, dependiente del United States Department of

Transportation, carece de referencias de tiempo o autor, por lo que no se puede

certificar su contenido.

Finalmente, hay referencias del uso de VESYS en 2012, por lo que se puede decir

que está en uso. El inconveniente surgido en la investigación de este método es la falta

de claridad en cuanto a la versión más actual, para lo que sería positivo que el programa

contara con un sitio web propio.

5.1.28 WESLAYER

Los próximos tres casos están relacionados, ya que fueron desarrollados en los

años 80 por la Waterways Experiment Station (WES) del United States Army Corps of

Engineers (USACE). La búsqueda ha sido muy compleja para llegar a una actualización

de los métodos.

Tanto el presente caso WESLAYER como WESLIQID fueron desarrollados a la

vez, y el único resultado que ofrecen las búsquedas en los tres portales tenidos en cuenta

(Google, SCOPUS y FAMA+) para ambos es el documento que los presenta. Dicho

documento se titula “Structural analysis computer programs for rigid multicomponent

pavement structures with discontinuities-WESLIQID and WESLAYER”. Está dividido

en tres informes. El segundo de ellos presenta el programa WESLIQID (“Manual for

the WESLIQID finite element program”); y el tercero, WESLAYER (“Manual for the

WESLAYER finite element program”). Ambos programas son de 1981.

Otro factor importante en la búsqueda ha sido el hecho de que la Waterways

Experiment Station desapareció como tal y sus competencias pasaron a desarrollarse por

el Geotechnical and Structure Laboratory (GSL) del Engineer Research and

Development Center (ERDC), que es a su vez parte del USACE. En su página web no

hay referencias a ninguno de los programas. Otra partición de WES es el Coastal and

Hydraulics Laboratory, que tiene una página de software, pero donde no aparece

ninguno de los tres programas.

Aún así, el programa la búsqueda de WESLEA ha tenido un panorama distinto,

puesto que aparece en el proyecto AMADEUS, y además el software está disponible.

Todo esto se desarrolla en el apartado siguiente.

Ante esta situación, se van a describir los programas a partir de los datos

disponibles. Para WESLAYER, se tiene el texto del informe original de 1981, y el libro

“Rigid Pavement Analysis and Design”, de 1989 (referencia VII en el apartado 4.1.1.1).




78

WESLAYER es un programa de Elementos Finitos para el análisis de firmes

rígidos sobre una cimentación multicapa. El modelo es muy parecido al ILLI-SLAB

original, pero ofrece la consideración de un gradiente lineal de temperatura, opciones de

contacto entre la cimentación y la losa o la definición más precisa de juntas.

Por lo demás, el modelo lo forman dos losas de igual espesor y juntas uniformes

entre ellas, sometidas a múltiples cargas de ejes en diversas configuraciones. Se pueden

añadir arcenes y definir carriles, y también variar las estaciones para la consideración de

la temperatura, incluso cambiar entre día y noche. La definición de las capas es la

habitual: espesor, módulo elástico y coeficiente de Poisson. La quinta capa consiste en

un semiespacio de Boussinesq.

Los resultados que emite el programa son los siguientes.

Descripción de la convergencia de la solución.

Desplazamientos verticales en nodos y rotaciones. Curvatura.

Tensiones principales máximas y localización del nodo correspondiente.

Esfuerzos flector en las juntas (cortante considerado nulo).

El programa también presenta algunas limitaciones, como son la restricción a un

máximo de 5 capas de cimentación, una malla con un límite de 70 nodos y 60

elementos, o la divergencia del método si no se toman elementos suficientes. De todos

modos, el programa no se desarrolló con las capacidades informáticas actuales, por lo

que supone una limitación importante en comparación con el software actual.

Como se comentó al principio de este apartado, no se ha localizado a través de la

búsqueda ninguna versión posterior del software, ni siquiera el programa original. En

“Rigid Pavement Analysis and Design”, de 1989, se menciona que el programa

estudiado difiere de la versión original, pero no se especifica nombre o versión

diferente. Por ello, no se puede establecer si el programa está en uso actualmente.




79

5.1.29 WESLEA

Waterways Experiment Station Layered Element Analysis o WESLEA es un

programa de cálculo multicapa convencional desarrollado en 1989 para MS-DOS, y

actualizado en 1999 para una versión en Windows por profesores de la Universidad de

Minnesota, con lo que se modificó el nombre a WESLEA 3.0 (o WFW, WESLEA For

Windows).

Figura 19. Logotipo de WESLEA 3.0, con distintivo de la Universidad de Minnesota

Las fuentes de en las que se basa el contenido de este apartado son el proyecto

AMADEUS y un documento académico de la Universidad Tecnológica de Delft que

contiene una pequeña guía de funcionamiento (enlace en el apartado de búsqueda

específica), cuya única referencia es el título: “Chapter 7: Asphalt Pavements”. El

documento de referencia en AMADEUS, donde se explica la versión original no se ha

podido localizar en texto completo (Nondestructive testing of pavements and back-

calculation of moduli). El enlace mostrado en AMADEUS ya no está activo. Aún así el

programa se encuentra en distribución libre en el sitio web de los desarrolladores de la

versión 3.0: http://www.eng.auburn.edu/users/timmdav/Software.html.

WESLEA presenta un modelo de respuesta multicapa, elástico lineal e isótropo

para el análisis de firmes flexibles. La última capa se trata de un espacio semi-infinito.

Las capas se definen por el espesor, el módulo de elasticidad, el coeficiente de Poisson

y el grado de conexión entre ellas, desde conexión total hasta deslizamiento (completo o

en un grado seleccionable).

El programa obtiene tensiones normales y tangenciales, y deformaciones y

desplazamientos normales en hasta 50 puntos de evaluación en la estructura. Hasta 20

cargas circulares pueden ser definidas en distintas configuraciones de ejes.

El programa también presenta un modelo de deterioro para estimar la cantidad de

daño acumulado, por la hipótesis de Miner. Se obtiene como resultado una estimación

de la vida útil del firme.

En otra línea, la interfaz permite un manejo sencillo. Las unidades pueden ser del

Sistema Internacional o el Imperial, aunque, como ocurría en ELSYM 5, en el primer

http://www.eng.auburn.edu/users/timmdav/Software.html




80

caso el programa las cambia internamente para realizar los cálculos en Imperial, por lo

que se pueden producir errores de redondeo.

En este caso sí se han localizado evidencias de su uso. En primer lugar, como se

comentó en el apartado correspondiente, este programa se usó como base para

desarrollar MnPAVE. Además, en SCOPUS se ha encontrado un artículo de 2006,

“Measured and theoretical pressures in base and subgrade layers under dynamic truck

loading”, que lo nombra, programa utilizado para ciertas simulaciones.

Por último, no se ha localizado ninguna versión posterior a la aquí analizada.

Aunque la última referencia de su uso en un artículo es de 2006, el programa se

encuentra en distribución libre en una página académica actualizada a 2014, por lo que

se deduce que sigue en uso, aunque su versión sea la de 1999.

5.1.30 WESLIQID

El desarrollo de WESLIQID fue paralelo al de WESLAYER, por lo que comparte

muchas de sus características, empezando por la complejidad de la búsqueda. Todo lo

comentado en el apartado de WESLAYER es aplicable en este método. Por lo tanto, se

van a exponer las principales características de WESLIQID, según “Rigid Pavement

Analysis and Design” y “Manual for the WESLIQID finite element program”, segundo

informe del documento “Structural analysis computer programs for rigid

multicomponent pavement structures with discontinuities-WESLIQID and WESLAYER”.

WESLIQID es un programa de Elementos Finitos para analizar el firme rígido,

con la característica de que la cimentación se considera a través del modelo de Winkler,

es decir, modelo de lecho de resortes o líquido denso.

Ésta es la diferencia fundamental con WESLAYER, por lo que el modelo relativo

al firme es igual. Los datos expuestos en el anterior apartado son iguales para

WESLIQID, excepto los relacionados con la cimentación. Además, el cambio de

modelo de cimentación permite algo más de capacidad de computación, por lo que

ofrece ventajas con respecto a WESLAYER:

El firme se puede definir por hasta 9 placas y 11 juntas.

La malla puede ser de 200 nodos y 130 elementos.

El cortante no es nulo en las juntas.

En definitiva este programa es igual a WESLAYER, con las diferencias

comentadas. Hay que tener en cuenta que la mejora de capacidad computacional es un

aspecto destacado en un documento de 1989, por lo que con las características

informáticas actuales podría no ser así.




81

Figura 20. Ejemplo de hoja de resultados de WESLIQID para curvatura

De la misma manera que en el caso anterior, no se han localizado evidencias de

mejora o desarrollo del programa, por lo que no se puede confirmar su uso en la

actualidad. Aún así, no se puede decir que WESLAYER o WESLIQID fueran

programas para un uso de público generalizado, pues como puede verse, la interfaz es

escueta, y además las unidades son del Sistema Imperial.




82

5.2 RESUMEN DE RESULTADOS

Tras el análisis de cada método, se van a reunir los datos más significativos en una

tabla, que es una actualización de la Tabla 2, que, como puede verse, se ha extendido

con nuevos campos. Inmediatamente después, se explican las novedades de la misma.

NO

MB

RE

AC

TU

AL

IZA

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MO

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DIS

TR

IBU

CIÓ

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ALIZE ALIZE 1.4 MULTICAPA AMBOS II - 2.011 LCPC y SETRA FRANCIA PAGO

APAS APAS 3.0 MULTICAPA FLEXIBLE III - 2.004 FINNRA y NESTE FINLANDIA INTERNA -

AXIDIN - E. FINITOS AMBOS I - - LNEC PORTUGAL - -

BISAR SPDM BISAR 3.0 MULTICAPA FLEXIBLE III 1.978 1.995 SHELL HOLANDA INTERNA PAGO

CAPA 3-D - E. FINITOS AMBOS II 1.992 - TU-DELFT HOLANDA - -

CHEVRON - MULTICAPA FLEXIBLE - 1.963 - CHEVRON EEUU X -

CIRCLY CIRCLY 6.0 MULTICAPA FLEXIBLE III 1.977 2.015 MINCAD AUSTRALIA ONLINE PAGO

DAMA - MULTICAPA FLEXIBLE III 1.979 - UNIV. MARYLAND EEUU - X -

ECOROUTE - MULTICAPA - I - - ENPC FRANCIA - - -

ELSYM 5 - MULTICAPA FLEXIBLE I 1.986 - UNIV. CALIFORNIA

y FHWA EEUU INTERNA LIBRE

EVERFE EVERFE

2,24 E. FINITOS RÍGIDO I - 2.008 WDOT EEUU LIBRE

FEACONS-IV - E. FINITOS RÍGIDO I 1.995 - UNIV. FLORIDA EEUU - -

ICAFIR ICAFIR 1.1 MULTICAPA AMBOS II 1.999 2.006 DGC-JUNTA

ANDALUCÍA ESPAÑA LIBRE

ILLI-SLAB ISLAB 2000 E. FINITOS RÍGIDO II 1.977 1.994 UNIV. ILLINOIS EEUU - -

JSLAB NYSLAB E. FINITOS RÍGIDO II 1.983 2.009 UNIV. EL PASO EEUU -

KENLAYER KENPAVE-

KENLAYER MULTICAPA FLEXIBLE I 1.993 2.003 UNIV. KENTUCKY EEUU LIBRE

KENSLABS KENPAVE-

KENSLABS E. FINITOS RÍGIDO I 1.993 2.003 UNIV. KENTUCKY EEUU LIBRE

MEPDG MEPDG 1.3 MULTICAPA AMBOS III 1.993 2.011 AASHTO y NCHRP EEUU PAGO

MICHPAVE MFPDS E. FINITOS FLEXIBLE I 1.989 2.001 UNIV. MICHIGAN EEUU ONLINE LIBRE

MMOPP - MULTICAPA AMBOS II 1.976 2.013 DTU DINAMARCA LIBRE

NOAH - MULTICAPA FLEXIBLE III 1.995 - NYNAS BÉLGICA - - -

RISC - E. FINITOS RÍGIDO II 1.982 - FHWA EEUU - - -

ROADENT MnPAVE

6.304 MULTICAPA AMBOS II - 2.014 MnDOT EEUU LIBRE

SW-1 SW-1 1.0.5 MULTICAPA FLEXIBLE III - 2.005 ASPHALT

INSTITUTE EEUU PAGO

VÄGDIM 95 - MULTICAPA FLEXIBLE III 1.995 - VTI SUECIA LIBRE

VEROAD - MULTICAPA FLEXIBLE I 1.996 - DWW -

RIJKWATERSTAAT HOLANDA -

VESYS-3H VESYS 5 MULTICAPA FLEXIBLE II 1.974 2.002 FHWA EEUU - -

WESLAYER - E. FINITOS RÍGIDO II 1.981 - WES-USACE EEUU X -

WESLEA WESLEA

3.0 MULTICAPA FLEXIBLE II 1.989 1.999

WES-USACE y

UNIV. DE

MINNESOTA

EEUU - LIBRE

WESLIQID - E. FINITOS RÍGIDO II 1.981 - WES-USACE EEUU X -

Tabla 3. Actualización de datos de los Métodos Analíticos




83

Esta versión actualizada de la Tabla de los Métodos Analíticos presenta más datos

que su predecesora, para lo que se han incluido nuevos campos y redefinido los

anteriores. Por tanto, esta tabla se ha elaborado con la siguiente estructura:

NOMBRE: Distintivo original del método con el que se ha estudiado en el

anterior apartado de análisis.

ACTUALIZACIÓN: Nombre actual del método o última versión. En algunos

casos (como ROADNET) el nombre del método es totalmente distinto. En otros,

como MEPDG, se añade la numeración de la versión actual. En caso de que no

haya variación en el nombre, o no se haya encontrado una versión actualizada, se

dispondrá un guión (-).

MODELO: Categoría del programa informático según el modelo de

consideración de la estructura del firme. Tras el análisis, se han reducido a dos

los modelos posibles: Multicapa y Elementos Finitos (E. Finitos en la tabla).

TIPO DE FIRME: Clasificación del firme con el que trabaja el programa (ver

apartado 3.2 Tipos de Firme). En la tabla se dispone Flexible, Rígido o Ambos,

según las posibilidades del programa, ya que los firmes Semirrígidos se

consideran como Rígidos a efectos computacionales.

TIPO DE PROGRAMA: Ver apartado 3.4.4 Clasificación según Alcance del

Análisis.

AÑO VERSIÓN ORIGINAL: Año de creación de la primera versión del

programa. Si no se ha podido localizar, aparecerá un guión (-).

AÑO ÚLTIMA VERSIÓN: Año de aparición de la última versión localizada,

correspondiente a la del campo ACTUALIZACIÓN. De nuevo, no en todos los

métodos aparece debido a los resultados de la búsqueda.

PRODUCTOR: Entidad o entidades que han desarrollado el método.

PAÍS: País de origen de la entidad productora del método.

GUÍA: Existencia de una guía, manual de usuario o publicación que detalle el

modelo y/o el funcionamiento del programa. Aparecerá un tick () si hay un

documento publicado con este fin. La opción “INTERNA” hace referencia a un

documento que se incluye junto con el programa. “ONLINE” define aquellos

métodos cuyas guías se presentan como videotutoriales o únicamente en sitios




84

web. El guión (-) indica que no se ha podido conocer la existencia de una guía

en el desarrollo de la investigación.

USO ACTUAL: El tick () indica que se han encontrado evidencias recientes de

que el programa sigue en uso (esencialmente, artículos de investigación). La

cruz (X) quiere decir que se ha podido saber que el programa ya no se usa y que

se han desarrollado métodos que los sustituyen, o como en el caso de

WESLAYER y WESLIQID, que no se han localizado evidencias de su uso

desde su creación. El guión (-) indica que no se ha podido determinar ninguna de

las opciones anteriores.

DISTRIBUCIÓN: Modo de distribución del programa al público. “LIBRE” son

aquellos que se pueden descargar gratuitamente de algún sitio web, como por

ejemplo, páginas universitarias o las páginas oficiales del programa. “PAGO” se

refiere a aquellos métodos que se pueden obtener mediante su compra, ya sea

físicamente o mediante la descarga desde un sitio web. Una vez más el guión (-)

aparece si no ha sido posible determinarlo.

A la vista de los resultados, puede comprobarse que hay Métodos Analíticos en

situaciones de todo tipo. Algunos están inactivos, otros han evolucionado en otros

métodos, algunos están completos y en distribución libre, de otros no se ha podido

conocer la situación de distribución, etc.

En primer lugar, se ha podido verificar que 4 de los métodos están en desuso por

haber servido como base para desarrollar un método nuevo o por no haber localizado

referencia alguna de su actividad. CHEVRON y DAMA se englobarían en el primer

caso, y WESLAYER y WESLIQID en el segundo. ILLI-SLAB y JSLAB evolucionaron

a métodos con nombre diferente, ISLAB 2000 y NYSLAB. Lo mismo ocurre con

ROADENT, que es actualmente MnPAVE.

Para diversos métodos, no se ha podido establecer un estado de accesibilidad o

publicidad. Son métodos usados en ciertos estudios científicos pero no se tiene

constancia de que se encuentren accesibles al público en general. Son los siguientes:

APAS, AXIDIN, CAPA-3D, ECOROUTE, FEACONS-IV, ISLAB 2000. NYSLAB,

NOAH, RISC, VEROAD y VESYS.

De los 15 restantes, que están en uso actual, sí se conoce su estado de

accesibilidad, y, como puede verse en la Tabla 3, unos son de distribución libre y otros

se ofrecen para su compra.

Además, atendiendo a las posibilidades de los métodos, este grupo podría

dividirse en dos grupos, que serían aquellos que representan un análisis breve y un




85

programa de manejo generalmente sencillo, y por otra parte, los programas más potentes

que ofrecen más opciones y gozan de mayor reconocimiento. En este grupo se incluirían

ALIZE, BISAR/SPDM, CIRCLY, EVERFE, ICAFIR, MEPDG y SW-1.

De estos métodos, ALIZE, ICAFIR y MEPDG ofrecen el análisis para ambos

tipos de firme, mientras que EVERFE es el único dedicado exclusivamente a firmes

rígidos. BISAR/SPDM, CIRCLY y SW-1 son para firmes flexibles. Por otra parte, sólo

EVERFE e ICAFIR son los que están distribuidos de forma libre de este grupo.

Esto convierte a ICAFIR, el único método español, en una gran oferta en el

dimensionamiento de firmes como Método Analítico. Aunque, según la potencia del

software, el programa MEPDG, de AASHTOware es el que mayor cantidad de opciones

ofrece en cuanto a análisis de firme y como programa informático. Además presenta una

interfaz muy ordenada, completa e intuitiva.

En cuanto a la nacionalidad de los programas, hay que decir que Estados Unidos

es el país con más Métodos Analíticos desarrollados. De los 30 analizados, 18 son de

origen estadounidense, siendo 3 del grupo destacado. Esto se debe a la investigación

realizada por las instituciones nacionales y también las estatales, pues muchos de los

métodos, como MICHPAVE o KENPAVE fueron desarrollados por la Universidad

estatal o su Departamento de transporte. Holanda se encuentra en segunda posición con

3 Métodos Analíticos desarrollados.




86

5.3 COMPARACIÓN ENTRE DOS MÉTODOS

La intención de este apartado es hacer un estudio de las diferencias y semejanzas

entre dos Métodos Analíticos por comparación directa entre ellos. Se han tomado dos

ejemplos de programas de distribución libre y que tengan la posibilidad de analizar

firmes flexibles. Con uno de ellos se ha desarrollado un diseño muy simple y con el

otro, se ha intentado reproducir para así comparar los resultados obtenidos directamente.

El primer programa seleccionado ha sido ICAFIR, ya que va informando sobre los

errores del diseño a medida que se realiza, y permite obtener los resultados en tensiones

y deformaciones, que es un dato de fácil comparación.

El segundo programa ha sido WESLEA, puesto que también cumple las

características buscadas (libre distribución, firmes flexibles y resultados en forma de

tensiones y deformaciones).

Se valoró la posibilidad de MnPAVE (anteriormente ROADENT), pero sus

resultados están orientados hacia la vida del firme y el número de ciclos para el fallo.

También se valoró MFPDS (o MICHPAVE), pero debido a errores informáticos, no se

pudo acceder a la hoja de resultados (usando un ordenador con Windows 7). Por último,

se descartó KENLAYER (dentro del programa KENPAVE) debido a la complejidad de

la introducción de datos.

En adelante se presentará el diseño con ICAFIR y posteriormente el de WESLEA,

para hacer una comparación final en cuanto a la estructura, la carga y los resultados.

ICAFIR

El primer módulo en ICAFIR es la introducción de la carga. Como se pretende

realizar un modelo sencillo, se han introducido directamente los valores, en vez de hacer

que el programa los calcule en base a los datos del tráfico.

Figura 21. Introducción de cargas en ICAFIR




87

Se han introducido 2.000.000 ejes equivalentes como carga de tráfico, y se han

definido las zonas climáticas ZT1 (temperatura entre -8ºC y 30ºC) y ZPH (Húmeda).

La estructura es simple: una cimentación de categoría Alta, cuyos parámetros se

han ajustado para eliminar los errores en esa parte (CBR de 10 para el terreno natural y

una capa de Suelo Seleccionado de Tipo 4 de 25 cm sobre él). El firme consta de dos

capas: 30 cm de Zahorra Artificial y 15 cm de Mezcla Semidensa (separada en una de 7

cm y otra de 8 cm por exigencias del programa en el apartado de fallos).

Esta estructura es el resultado de un ajuste teniendo en cuenta los fallos que se

mostraban en la interfaz.

Figura 22. Estructura diseñada con ICAFIR

Con estos datos ya introducidos y el diseño validado por el programa, se puede

obtener el informe de cálculo, que muestra las tensiones y las deformaciones verticales

y transversales de la estructura (σv, σt, εv, εt). Los puntos en los que se obtiene son bajo

una rueda simple, bajo ruedas gemelas o bajo el centro de un eje.

En la imagen siguiente se muestran todos estos resultados. El informe da los

resultados en todos los tipos de contacto entre capas en los que serían válidos. Entre

estos materiales, el programa sólo obtiene resultados para contacto adherente.




88

Figura 23. Informe de Cálculo obtenido con ICAFIR

WESLEA

Para poder comparar resultados, hay que definir la misma estructura y en las

mismas condiciones, lo que se hará de la manera más parecida posible que permita el

programa.

Se toma el eje de dos ruedas normal (Steer), y se indican 2.000.000 de

aplicaciones (como se hizo antes al indicar los ejes equivalentes). La carga del eje es la

misma que el eje usado en ICAFIR. Según

la Instrucción que sigue dicho programa, se

trata de ejes de 13 toneladas, por lo que se

indicará 130 kN en magnitud. La presión

del neumático se ha situado en 552 kPa,

aunque este dato no se indicó en ICAFIR.

WESLEA tampoco considera efectos

climáticos, por lo que no ha habido que

introducir ningún dato en este sentido.

Figura 24. Cargas en WESLEA




89

En lo referente a la estructura, se han definido 3 capas que incluyen la

cimentación. Las superiores se han definido como material “Other” para poder indicar

directamente sus parámetros sin que el programa considere otros aspectos. La conexión

se ha definido como completa o “Full”.

Figura 25. Definición de la estructura en WESLEA

Habiendo realizado el diseño de ICAFIR, en los resultados se pueden ver los

parámetros que el programa usó para la definición de los materiales (automáticos al

decidir el material). Los mismos parámetros se introducen en el hueco correspondiente.

Tanto en esta imagen como en la anterior, puede verse cómo el programa modifica

automáticamente algunas medidas en la centésima. Por ejemplo, se introdujo 15 cm en

el espesor de la capa 1 y el programa muestra 15.01.

Tras definir cargas y estructura, se activa la orden “Evaluation” para que se

realice el cálculo. En “Output” se muestran los resultados tal como se muestran en la

imagen inferior:

Figura 26. Resultados de WESLEA




90

RESULTADOS

Finalmente, para poder comparar, se han tomado las tensiones normales y las

deformaciones verticales (WESLEA no ofrece datos de tensiones o deformaciones

transversales) en el punto más bajo de la estructura:

σv εv

ICAFIR 27.00 kPa 1.78 e-4

WESLEA 92.12 kPa 1.08 e-3

Tabla 4. Comparación de resultados entre ICAFIR y WESLEA

La deformación mostrada no aparece como tal en WESLEA, sino que se ha

calculado como el desplazamiento vertical (487.32 e-6 m) dividido entre el espesor del

firme (0.45 m).

A la vista de los resultados, ambas magnitudes son mayores en WESLEA (algo

más de 3 veces para la tensión y unas 6 veces para la deformación). Esta diferencia es

muy amplia. Los valores de deformación son un orden mayor en el segundo programa,

lo que podría llevar a la revisión del diseño hacia uno totalmente distinto al que se haría

en ICAFIR.

Estos cambios están en gran parte provocados por la consideración de datos de

entrada diferentes en un programa y en otro. En ICAFIR se ha tenido en cuenta el clima

y en WESLEA no, y, aunque en este ejemplo no ha intervenido, ICAFIR sólo considera

un tipo de eje, y WESLEA cuatro y además uno definido por el usuario. Por lo tanto,

puede concluirse que no todos los programas ofrecen el mismo tipo de análisis.

Aunque este ejemplo sea una pequeña comparación entre todas las posibles con

los 30 Métodos Analíticos estudiados, es muy representativo, porque habiendo elegido

dos programas de modelos y características similares, el tratamiento de los datos y la

oferta de resultados son muy diferentes. Y así se repetiría con todos los demás; algunos

con más similitudes y otros totalmente antagónicos.

Por lo tanto podría concluirse que cada método tiene sus características, que

pueden ser más ventajosas o no según factores como la disponibilidad, los datos de

inicio con los que se cuente en el proyecto, los resultados que se desean, etc. De la

idoneidad de la decisión en cada caso, pueden originarse muchas repercusiones en el

proyecto, llegando incluso a diferencias en el coste de una obra simplemente por el

hecho de haber elegido un Método u otro.

Por eso es importante conocer el mayor número de métodos posible antes de

encarar un proyecto, y saber cuál es el más adecuado en cada ocasión. Destacan aquí los

desarrollados por empresas, o los desarrollados por otras entidades de forma especial

para su región, pues están orientados a las exigencias de los ingenieros de dicha

empresa o región, aunque en general eso impida el uso global del programa.




91

6. CONCLUSIONES

Tras el análisis de los Métodos Analíticos que ha sido posible con la investigación

realizada en este estudio, se puede concluir:

1) Existen pocas referencias sobre estudios comparativos de Métodos Analíticos de

dimensionamiento de firmes en la actualidad. En este documento se han destacado

el proyecto AMADEUS (2001) y Rigid Pavement Analysis and Design (1989), pero

no se ha localizado compendio alguno que presente los Métodos Analíticos en la

actualidad.

2) Según el estudio realizado, “AASHTOWare Pavement M-E Design” es el software

más potente de los analizados, que está basado en el método MEPDG, redactado en

2008.

3) ALIZE, BISAR/SPDM, CIRCLY y SW-1 son métodos basados en modelo

multicapa de amplia aceptación.

4) ICAFIR, MnPAVE (antes ROADENT) y MMOPP se presentan como los únicos

programas capaces de analizar firmes de cualquier tipo y que se encuentran en

distribución libre. Aunque pueden ser usados globalmente, presentan un marcado

carácter regional.

5) Estados Unidos es el país que más Métodos Analíticos ha desarrollado hasta hoy,

prestando especial atención a los desarrollados por entidades estatales.

6) Europa es el segundo continente donde más Métodos Analíticos se desarrollan, con

especial atención a Holanda, Francia y los Países Nórdicos. Exceptuando Estados

Unidos, Australia es el único país no europeo que ha desarrollado un Método

Analítico, según la búsqueda.

7) No todos los métodos requieren los mismos parámetros ni ofrecen los mismos

resultados, pudiendo variar sustancialmente de uno a otro. Por lo tanto, es

importante conocer los métodos disponibles porque de esta decisión pueden

depender muchos aspectos de un proyecto.




92

7. ANEXOS

Esta última sección del estudio recoge las referencias bibliográficas y las relativas

a la búsqueda realizada, tal como se ha ido explicando durante el desarrollo de la

memoria.

En los siguientes Anexos se pueden encontrar las referencias concretas de cada

tipo, ordenadas respetando el orden presentado en los apartados anteriores. Una

introducción en cada uno presenta de forma breve la morfología del Anexo

correspondiente para una mejor comprensión del contenido de cada uno.

Los Anexos contenido en esta sección son los siguientes:

7.1 MÉTODO AASHTO-93

7.2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7.3 REFERENCIAS DE INSTRUCCIONES Y RECOMENDACIONES

7.4 REFERENCIAS DE MANUALES DE MÉTODOS

7.5 REFERENCIAS DE ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN

7.6 BÚSQUEDA ESPECÍFICA




93

7.1 MÉTODO AASHTO-93

En este Anexo se presenta un ejemplo del otro gran grupo de métodos de

dimensionamiento de firmes: los Métodos Empíricos. A través del libro Pavement

Engineering (referencia I en el apartado 4.1.1.1), se ha podido conocer el proceso por el

cual se dimensiona un firme usando este método.

Ésta es la Figura 1 del apartado 3.3 Métodos Empíricos, que muestra la ecuación

del método AASHTO-93 que pone en relación las cargas con el espesor del firme. A

continuación se explica la resolución de esta ecuación a través del nomograma de la

Figura 1. Para ello, en cada paso se irán presentando las magnitudes que intervienen y

cómo se obtienen sus valores.

1. Determinar el número de ESALs.

ESAL (Equivalent Single-Axle Load) es el valor de la carga que equivale a un eje

de 18 kilopondios (80 kN). W18 es el número de ESALs que provocarían el fallo del

firme. Su cálculo depende de factores que se determinan a través de estudios

estadísticos de tráfico. Consisten en la suma para todos los vehículos considerados de la

siguiente expresión:

Donde: Ai = tráfico actual [número de vehículos diarios]

Bi = factor de crecimiento: (1+g)n

/ g

g = crecimiento esperado en tanto por 1

n = duración del estudio [años]

Di = factor ESAL (o factor de equivalencia de carga en camiones del vehículo)

i = tipo de vehículo




94

El factor B se basa en estimaciones, pero los A y D se obtienen de informes

estadísticos de tráfico de nivel estatal (en Estados Unidos). El factor D es un valor que

expresa a cuántos ESALs equivale el número de vehículos del tipo i contados en el

estudio, y puede ser mayor o menor que 1, dependiendo del vehículo. Tanto el factor A

como el D se obtienen de una tabla titulada W-4 en dicho informe.

2. Determinar Mr.

El modulo de resiliencia Mr se puede obtener, en libras por pulgada cuadrada de

tres formas diferentes (siendo CBR el California Bearing Ratio):

Según TRL (Reino Unido) y adoptada por la NCHRP 1-37: Mr = 2555 · (CBR)0.64

Según el método AASHTO: Mr = 1500 · CBR

Según el coeficiente estructural: Mr = 30000 · (ai / 0.14)

3. Elegir un valor para la fiabilidad.

Esto se traduce en la obtención de ZR, la desviación normal estándar de la vida del

firme:

Fiabilidad (%) 99.99 99.9 99 95 90 80 75 70 50

ZR -3.750 -3.090 -2.327 -1.645 -1.282 -0.841 -0.674 -0.524 0

Tabla 5. Valores para considerar la Fiabilidad en el Método AASHTO-93

4. Elegir valores de p0 y pt

El PSI (Pavement Serviceability Index) es el índice de servicio del firme, que sirve

para determinar la calidad del servicio que ofrece el firme. Sus valores p0 y pt son el

inicial y el final, es decir, el de apertura al servicio de la carretera y el de fin de su vida

en servicio. La selección de los valores inicial y final se basa en las posibilidades que se

consideren sobre la obra concreta, y es decisión del calculista, basándose en una gráfica

del aspecto siguiente:

Los valores de PSI van de 0 a 5 según

aumente la calidad del firme. Al estimar

p0 y pt, se obtiene por su diferencia

ΔPSI, valor para la ecuación. Se puede

observar en la gráfica que una

rehabilitación elevaría el PSI de la

carretera.

Figura 27. Índice de Servicio del Firme




95

5. Decidir una estructura inicial.

El diseño empírico se lleva a cabo mediante un proceso iterativo, para el cual hay

que decidir una estructura de partida basada en la distribución de los materiales de las

capas. Para ello hay que tener en cuenta los coeficientes Mr calculados anteriormente.

6. Resolver la ecuación seleccionando las capas dos a dos.

Se recurre al nomograma o a la ecuación con los datos que ya se tienen.

El factor S0 es el error estándar combinado de la predicción del tráfico y el

rendimiento del firme. Aunque su valor se establece entre 0.4 y 0.5, usualmente se toma

como 0.5 sin recurrir a más valoraciones.

Para el nomograma, el valor ZR no es necesario; basta con la Fiabilidad estimada

(R en la Figura), siendo además el dato por el que empezar la resolución.

El uso del nomograma es sencillo:

Trazar una recta que una la Fiabilidad R seleccionada con el factor S0 hasta cortar

la primera recta TL.

Unir este punto de corte con el valor W18 (en millones de vehículos en la recta)

hasta cortar con la segunda recta TL.

Unir el segundo punto de corte con el valor de Mr de la capa inmediatamente

inferior a la considerada Hasta cortar al eje de ordenadas de la gráfica.

Cruzar la ordenada obtenida con la curva correspondiente al ΔPSI seleccionado, y

obtener la abscisa de ese punto, que será el Número Estructural o SN.

7. Obtención de los SN.

Repetir el proceso con el resto de las capas dos a dos hasta obtener los SN

suficientes para todas las capas. El número de repeticiones será igual al número de

capas que tenga el firme, ya que para la última capa, se tomaría el valor de Mr del

material de cimentación.

8. Obtener los espesores de las capas que satisfacen los SN calculados.

El cálculo de los espesores de las capas se lleva a cabo con la expresión

matemática del Número Estructural SN:




96

Donde aj = coeficiente estructural

Dj = espesor de la capa [pulgadas]

mj = coeficiente de drenaje

j = número de capas

Los valores que toman aj y mj son los siguientes según el material:

aj

Mezcla asfáltica en caliente 0.44

Zahorra para base 0.14

Material tratado para estabilización 0.30 - 0.40

Zahorra para sub-base 0.11

mj

Drenaje bajo, capas saturadas 0.4

Drenaje alto, capas no saturadas 1.4

Tabla 6. Valores del coeficiente estructural y el de drenaje (AASHTO-93)

Como el nomograma se resuelve considerando las capas de dos en dos, la

ecuación de SN quedaría:

Siendo 1 la capa superior y 2 la inferior del grupo considerado. Para la primera

capa de todas, es decir, la más superficial, m1 = 1.

Tras obtener SN con el nomograma, los valores a y m se conocen por los

materiales, por lo que sólo queda decidir los espesores que cumplan la ecuación. Como

se trata de una ecuación de dos incógnitas, habrá que estimar uno de los espesores y ver

cómo varía el otro.

Este proceso requiere por tanto, como no podía ser de otra manera en un Método

Empírico, el uso de la experiencia y el juicio del calculista. El proceso es reiterativo y

depende de ciertas consideraciones subjetivas, para las cuales pueden usarse guías y

recomendaciones sobre el espesor que puede tener la capa del material determinado.

Una vez calculado el espesor de dos capas por esta estimación, ya se tiene el de

una capa para la pareja siguiente, por lo que sólo hay que hacer la estimación en el

primer paso. Otra opción sería resolver las capas de dos en dos estimando la pareja de

espesores cada vez.

En cualquier caso, la experiencia es una herramienta clave en este método

concreto, y el origen de los Métodos Empíricos en general.




97

7.2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

A continuación se presenta, de forma precisa, la referencia bibliográfica de los

documentos presentados en el apartado 4.1.1.1 Libros, usando el mismo orden que en

dicho apartado. En aquellos localizados a través de alguna página web se especifica la

dirección de dicha página, junto con la fecha de la última comprobación de que el

enlace es correcto.

I. Mallick, R.B. y El-Korchi, T. Pavement Engineering. Principles and Practice. 2ª

Edición. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2013. ISBN: 978-1-4398-7036-5

II. Huang, Y.H. Pavement Analysis and Design. 2ª Edición. Upper Saddle River, Nueva

Jersey: Pearson, Prentice Hall, 2004. ISBN: 0-13-142473-4

III. Wright, Paul H. y Dixon, Karen. Ingeniería de Carreteras. 2ª Edición. México D.F.:

Limusa, 2011. ISBN: 987-607-05-0253-8

IV. COST 333: Development of New Bituminous Pavement Design Method, Final

Report of the Action. Luxemburgo: European Comission Directorate General Transport,

European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research, 1999. ISBN:

92-828-3796-X. 9-7-2015: http://bookshop.europa.eu/en/cost-333-pbC32199892/

V. AMADEUS: Advanced Models for Analytical Design of European Pavement

Structures, Final Report for Publication. European Comission under the Transport RTD

Programme of the 4th

Framework Programme, 2000. 9-7-2015: http://www.transport-

research.info/Upload/Documents/200310/amadeus.pdf

VI. Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement

structures. Appendix QQ: structural response models for rigid pavements. Champaign,

Illinois: ARA, Inc., ERES Division, prepared for National Cooperative Highway

Research Program, Transportation Research Board, National Research Council, 2003.

9-7-2015: http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/archive/mepdg/2appendices_qq.pdf

VII. Heinrichs, K.W., Liu, M.J. et al. Rigid pavement analysis and design. McLean,

Virginia: U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, 1989.

Publication No. FHWA-RD-88-068. 9-7-2015: http://www.fhwa.dot.gov/publications/

research/infrastructure/pavements/pccp/88068/88068.pdf

VIII. Stock, A.F., Phil, M. Flexible Pavement Design. Nottingham: University of

Nottingham, Department of Civil Engineering, 1979. 9-7-2015: http://www.nottingham.

ac.uk/research/groups/ntec/documents/theses/stockphdthesis.pdf

X. Serrano Mateos, J.A. Tema 6 de gestión técnica del tráfico. Firmes de

carreteras. Ministerio de Fomento, Dirección General de Tráfico, 2013. 9-7-2015:

http://www.dgt.es/es/la-dgt/empleo-publico/oposiciones/2013/20131125-temario-espec

ialidad-gestion-tecnica-del-trafico-convocatoria-promocion-interna-2013.shtml




98

IX. González González, B. Tema 3. Mecánica y diseño de firmes. Sevilla:

Universidad de Sevilla, Departamento Construcciones Arquitectónicas I, 2014.




99

7.3 REFERENCIAS DE INSTRUCCIONES Y

RECOMENDACIONES

Se presentan a continuación las referencias correspondientes al apartado 4.1.1.2

Instrucciones y Recomendaciones. La referencia III muestra la fecha de la última

consulta de comprobación de que la dirección es correcta, como en el Anexo anterior.

I. Manual de firmes con capas tratadas con cemento. Madrid: Ministerio de Fomento,

Centro de publicaciones: Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas,

2003. ISBN: 84-7790-393-X.

II. Gil Amores, A., Chico Gaytán, J.C. y Ayuso Muñoz, J. Cálculo y dimensiones de

firmes en vías de baja intensidad de tráfico. Córdoba: Servicio de Publicaciones de la

universidad de Córdoba, 1997. ISBN: 84-7801-388-1

III. Instrucción para el Diseño de Firmes de la Red de Carreteras de Andalucía.

Sevilla: Junta de Andalucía, Consejería de Obras Públicas y Transportes, 2007.

9-7-2015: http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarga&t=6&idsejpf=ar

ea_tecnica%5CIngenieria%5CRedaccion_de_proyectos%5CICAFIR

IV. España. Orden FOM/3460/2003, de 28 de noviembre. Boletín Oficial del Estado, 12

de diciembre de 2003, núm. 297, Anejo 1, Norma 6.1 – IC, Secciones de Firmes, pp.

44274 - 44292




100

7.4 REFERENCIAS DE MANUALES DE MÉTODOS

Aquí se disponen las referencias correspondientes a los documentos que han

servido de guía o manual para el análisis de los Método Analíticos, que como se dijo

anteriormente, pueden ser o no manuales propios de cada uno. La explicación de cada

una se presentó en el apartado 4.1.1.3 Manuales de Métodos, y su aparición y uso se

detalla en el apartado correspondiente a cada uno, dentro de 5.1 Análisis de Métodos.

I. Alize-lcpc software. Version 1.3. User manual. Montreuil, Francia: Itech, Laboratoire

Central des Ponts et Chausées, 2011. 10-6-2015: http://www.itech-soft.com/alize/

download/en/ALIZE-MU-V130-GB.pdf

II. SOUTHGATE, F.H., DEEN, R.C. et al. Modifications to chevron n-layer computer

program. Lexington, Kentucky: Kentucky Transportation Research Program, College of

Engineering, University of Kentucky y Federal highway Administration, U.S.

Department of Transportation, 1987. 28-6-2015: http://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcon

tent.cgi?article=1744&context=ktc_researchreports

III. Ce 5212 Pavement Design I. Numericallab (the Elsym 5 program). Documento

interno al programa, 2000.

IV. Everfe v1.01 User’s Manual. Washington: University of Washington y Washington

State Department of Transportation. 28-6-2015: http://www.wsdot.wa.gov/NR/Rdonlyre

s/FEED2E49-76D2-443C-BC59-6FDCBB94D002/0/EverFEv101Manual.pdf

V. Instrucción para el Diseño de Firmes de la Red de Carreteras de Andalucía. Anejo

2: Manual de Usuario de Icafir 2006. Sevilla: Junta de Andalucía, Consejería de Obras

Públicas y Transportes, 2007. 27-6-2015: http://www.aopandalucia.es/principal.asp?

alias=descarga&t=6&idsejpf=area_tecnica%5CIngenieria%5CRedaccion_de_proyecto

s%5CICAFIR

VI. CARRASCO, C., LIMOUEE, M. et al. NYSLAB: Software for Analysis of Jointed

Pavements. El Paso, Texas: Center of Transportation Infrastructure Systems, University

of Texas, and Federal Highway Administration, 2009.

29-6-2015:http://ctis.utep.edu/reports/1NYSlab%20Research%20Report%20FHWA-

RD-07-1008-01.pdf

VII. 2015 M-E Pavement Design Manual. Colorado Department of Transportation,

2015.29-6-2015:https://www.codot.gov/business/designsupport/materials-and-geotech

nical/manuals/pdm/2015-pdm-final/2015-pdm-part-1 y https://www.codot.gov/business/

designsupport/materials-and-geotechnical/manuals/pdm/2015-pdm-final/2015-pdm-

part-2

VIII. MMOPP Dimensioneringsprogram for VejbefӔsteler. Vejregler, 2013.

30-6-2015: http://www.vejdirektoratet.dk/DA/vejsektor/ydelser/programmer/Docu




101

ments/MMOPP%20november%2013/2013k%20Vejledn%20%20DimBef%c3%a6stelse

%202013-10-21.pdf

IX. MnPAVE User’s Guide. Minnesota Department of Transportation, 2012.

30-6-2015: http://www.dot.state.mn.us/app/mnpave/docs/MnPAVE_Users_Guide.pdf

X. Sw-1. Asphalt pavement thickness design software for highways, airports, heavy

wheel loads and other applications. User’s guide. Lexington: Asphalt institute, 2005.

1-7-2015: http://www.asphaltinstitute.org/wp-content/uploads/Thickness_Mix/

SW_1%20Sofware%20Users%20Guide.pdf

XI. DJÄRF, L., WILMAN, L.G. y CARLSSON, H. Dimensionering vid nybyggnad.

Utformning av ett användarvänligt mekanistiskt/empiriskt dimensioneringssystem för

svenska förhållanden. Linköping: Väg-och transport-forskningsinstitutet, VTI

Meddelande 778, 1996. 1-7-2015: http://www.vti.se/en/publications/new-flexible-

pavement-design-method-formulation-of-a-user-friendly-mechanisticempirical-design-

system-for-swedish-conditions/

XII. Hopman, P. C. 1996. “The visco-elastic multilayer program VEROAD”. HERON,

Vol. 41, No.1. 1-7-2015:http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source

=web&cd=1&ved=0CDIQFjAA&url=http%3A%2F%2Fheronjournal.nl%2F41-

1%2F5.pdf&ei=tRGUVeLNEsfxUsHkgNgJ&usg=AFQjCNFpUyI-QbRY35SD

ApscSFlfg5XbHQ

The mathematical principles and derivation of a linear visco-elastic multilayer computer program

are described. The mathematical derivation is based on Fourier Transformation. The program is called

VEROAD, which is an acronym for Visco-Elastic ROad Analysis Delft. The program allows calculation

of physical quantities like time-dependent displacements, stresses and strains, permanent deformations

and dissipated energies in a multi-layer system built of visco-elastic materials. All the quantities thus

depend on the velocity of the traffic, which explicitly comes into the calculations. The material model

assumes the bulk modulus to be elastic and the shear modulus to be visco-elastic. The latter follows the

Burgers'model. For illustrative purposes, some mechanical analyses of asphaltic road structures are

shown.

XIII. Chapter 7. Asphalt pavements. Delft University of Technology.

2-7-2015:http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afde

lingen/Afdeling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/

Leerstoel_Wegbouwkunde/-_Onderwijs/-_College_Dictaten/doc/CT3041_UK_

Hoofdstuk_7.pdf

XIV. Chou, Y. T. Structural Analysis Computer Programas for Rigid Multicomponent

Pavement Structures with Discontinuities - WESLIQID and WESLAYER (Report 2:

Manula for the WESLIQID Finite Element Program y Report 3: Manual for the

WESLAYER Finite Element Program. Vicksburg, Mississippi: Geotechnical Laboratory,

U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, 1981. 2-7-2015: http://oai.dtic.

mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA104546 y http://

oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA104547




102

7.5 REFERENCIAS DE ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN

En este Anexo se reúnen los artículos de investigación nombrados durante el

análisis de cada método. Como se dijo anteriormente, son los destacados debido a que

representan la referencia más reciente posible localizada para cada método analizado.

Se han referenciado de manera precisa, y cuando ha sido posible, se ha añadido el

resumen o Abstract en versión original. Su relevancia en el estudio de un método

concreto se ha explicado durante el análisis del apartado 5.1, por lo que se recomienda

una lectura de dicho análisis antes de acudir a este Anexo.

1. Díaz, R., T. Echaveguren, and S. Vargas-Tejeda. 2012. "Heavy Load Trucks and

its Impact in Life Cycle of Asphalt Pavements". Revista De La Construccion 11

(1): 101-118. 10-6-2015: www.scopus.com.

In recent years a discussion of the technical-economic feasibility of introduce the heavy load

trucks (CAT) in goods transport fleet was started. This truck configurations overpass the maximum gross

weight of 45 t permitted in Chile. In Chile there not exist experience of using this type of trucks, whence is

relevant to study the global impact of it over the interurban transport system. This paper discusses the

impact of heavy load trucks over asphalt pavements. Using a mechanistic-empirical framework, the

impact of two types of CAT, long and short bitrén, and a one and two units 45 tons trucks were compared

along the life-cycle of the pavement. Assessment considers different pavement configurations, weather

conditions and traffic levels, typical of the Bio Bio region. The mechanistic-empirical assessment was

performed using the Alize-LCPC pavement design tool and the deterioration models of the Asphalt

Institute. For comparing deteriorations, the life-cycle was assessed using the Miner Law implemented in

the Mechanist-Empirical Pavement Design Guide, MEPDG. Results show that the one unit truck induces

the greater damage over the pavement and that the two unit truck induces the lower damage. The long

bitren (75 tons) induce a slightly lower impact than the short bitren. However it was found evidence that

the CAT induce the greater rutting in the pavement surface, which increases linearly if the gross weight

of the truck increases.

2. Korkiala-Tanttu, L. “How environmental impacts can be part of the DB (Design

and Build) Tendering?”. Aalto University, School of Engineering, Department

of Civil and Enviromental Engineering, Geoengineering Group. 7-7-2015:

http://www.nvfnforden.org/library/Files/Utdkott-och-tema/Belaggning/Seminar

ier/Miljoseminarium_Reykjavik_2012/Abstract%20Leena%20Korkiala%20Tant

tu.pdf

Abstract no localizado

3. Ullidtz, P. 2005. "Note on: "Verification of Falling Weight Deflectometer

Backanalysis using a Dynamic Finite Elements Simulation" by Andreas Loizos

and A. (Tom) Scarpas". International Journal of Pavement Engineering 6 (4):

295-297. 27-6-2015: www.scopus.com.

The views of the author on the verification of falling weight deflectometer backanalysis by using a

dynamic finite element simulation was discussed. The aim was to check different backcalculation

procedures through forward calculations, using dynamic finite element programs such as AXIDIN and

CAPA 3D. The approach was used with the results of Dynatest's program ELMOD. ELMOD takes the




103

nonlinearity of the subgrade into consideration through a simplified relationship, which captures the

most important aspects of nonlinearity.

4. Díaz, M. M. and I. Pérez. 2015. "Mechanistic-Empirical Pavement Design

Guide: Features and Distinctive Elements". Revista de la Construcción 14 (1):

32-40. 27-6-2015: www.scopus.com.

This paper is aimed at describing the most distinctive features of the pavement design method

known as Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide and to compare it with other renowned

methodologies, while emphasizing its advantages and disadvantages. The MEPDG can accurately predict

damage evolution, thus helping to choose the most appropriate design for new pavements or to schedule

the conservation of the already existing ones. After analyzing different pavement design and management

methods, the MEPDG stands out as the most comprehensive one as it takes into account and properly

combines the greatest number of factors that affect the pavement. Therefore, some countries outside the

USA have already imported and calibrated this method, what, at the same time, allows the scientific

community to carry out comparative studies and improve its small deficiencies.

5. Bo, L., Y. H Yue, and Z. -W Zhang. 2014. “Comparative Analysis on Stress-

Strain Characteristics for Cement Stabilized Macadam Base in Different Layer

Contact Conditions”. Applied Mechanics and Materials. Vol. 477-478. 27-6-

2015: www.scopus.com.

In this paper, roads analysis software bisar 3.0 be used to build an elastic layered system analysis

model for cement stabilized macadam base. Different construction methods and structures contact

conditions between the layers were comprehensive considered based on the actual pavement structure, in

order to analyze the internal stress-strain state of cement stabilized macadam. The results show that

interlayer contact conditions is approximately smooth state when cement stabilized macadam base used

the traditional two layered construction method, which may occur structural damage between cement

stabilized macadam base caused by partial stress concentration. However, the interlayer contact

conditions is approximately completely continuous state when used the overall construction methods, and

the stress-strain state of cement stabilized macadam can significantly improve by changing interlayer

contact conditions. Finally, by changing the construction methods for to change interlayer contact

conditions, the stress-strain state of cement stabilized macadam can be effectively improved, and the road

performance and service life also be significantly improved.

6. Khan, R., J. Grenfell, and A. Collop. 2015. "Micromechanical Modelling of

Typical Dense Bitumen Macadam (DBM) from Laboratory Testing and X-Ray

Computed Tomography (CT)". Construction and Building Materials 77: 1-6. 27-

6-2015: www.scopus.com.

The application of finite element modelling for assumed mesh elements is limited for asphalt

mixtures because of the inclusion of air voids within the structure. A multiphase finite element (FE) model

was applied to consider the effect of air voids on the properties of asphalt mixtures. The virtual

microstructure of an asphalt mixture was incorporated into the FE model from the X-ray CT images of

asphalt specimens. Considering the asphalt mixture as viscoelastic, the mechanical properties determined

from laboratory tests were applied to the FE model. Analysis was performed on a representative volume

element using the concept of continuum damage mechanics. It was found that X-ray CT images can be

converted into a finite element mesh of the real geometry of the asphalt sample. It was also found from




104

the analysis that the mesh generated from the actual geometry account of the stress concentrations due to

air void distribution compared with the assumed simplified geometry. The FE model was also analysed

using CAPA 3D to give a validation of the results.

7. Sebaaly, Boutros E. and Michael S. Mamlouk. 1986. "Typical Curves for

Evaluation of Pavement stiffness from Dynaflect Measurements". Transportation

Research Record: 42-52. 28-6-2015: www.scopus.com.

Currently, no direct solution exists that provides the pavement in situ layer moduli from deflection

measurements. Current methods evaluate the pavement layer moduli from deflection measurements by

using either empirical approaches or static layered elastic computer programs with iterative solutions. In

this study, mechanistically based typical curves and tables are developed to evaluate the moduli of the

four highway pavement layers - surface, base, subbase, and subgrade - from the Dynaflect measurements

based on both static and dynamic analyses. The curves and tables are developed by using the Chevron

computer program for the static analysis and the DYNAMIC computer program for the dynamic analysis.

The results are applicable to a large number of typical combinations of layer thicknesses and material

moduli.

8. Saleh, M. 2015. "A Mechanistic Empirical Approach Utilizing Controlled

Tolerable Deflection for the Design of Thin Surfaced Asphalt Pavements".

International Journal of Pavement Research and Technology 8 (3): 147-152. 28-

6-2015: www.scopus.com.

Thin surfaced asphalts are designed in a similar manner to spray sealed asphalts considering only

rutting as the major mode of failure while there is no consideration for fatigue in the current mechanistic

empirical pavement design method adopted by Austroads. However, sprayed seal surfacing are less

sensitive to vertical deflection compared to thin surfaced asphalts. Thin surfaced asphalts are commonly

prematurely failed by fatigue before any major rutting failure. In this research, the Austroads tolerable

deflection criteria was investigated utilizing deflection and cumulative traffic data from 30 thin asphalt

pavement sections from Queensland. The data showed that the current Austroads tolerable deflection

criterion is largely overestimating the design life of these pavement sections. A new calibrated tolerable

deflection criterion was developed. The calibrated tolerable deflection criterion was used with synthetic

deflection data and pavement responses generated by multilayer elastic analysis using Circly software for

200 pavement sections to develop a new subgrade criterion. The new subgrade criterion is designed to

limit the maximum pavement deflection to be within the calibrated tolerable deflection. By limiting the

maximum deflection of the thin asphalt pavements to the new calibrated tolerable deflection, it is

expected that surface curvature will be reduced and therefore the fatigue life of these pavements will be

significantly improved and it will limit the premature failures of these surfaces. The new criterion

produces a stiffer pavement structure compared to the current method.The high stiffness can be achieved

by using thicker base course or stabilized bases and subbases structures. © 2015, Chinese Society of

Pavement Engineering.

9. Chen, Dar-Hao, Musharraf Zaman, Joakim Laguros, and Alan Soltani. 1995.

"Assessment of Computer Programs for Analysis of Flexible Pavement

Structure". Transportation Research Record (1482): 123-133. 10-6-2015:

www.scopus.com.




105

Five computer programs - two 2-D axisymmetric finite-element programs (ILLI-PAVE and MICH-

PAVF), one 3-D finite element program (ABAQUS), and two multilayered elastic-based programs

(DAMA and KENLAYER) - are evaluated to establish the most appropriate one for routine pavement

structural analysis. Results show that for linear and nonlinear analyses, only DAMA and MICH-PAVE

satisfy the natural boundary conditions in which the vertical stresses equal the imposed contact pressure

of 689 kPa. For linear analysis, MICH-PAVE gives the intermediate maximum surface deflection,

compressive strain, and tensile strain; for nonlinear analysis, DAMA yields the intermediate maximum

surface deflection, compressive strain, and tensile strain. The natural boundary condition is also satisfied

in DAMA, and dual-wheel loading can also be considered in computations. These results suggest that

DAMA is the most appropriate computer program to use for routine analyses of flexible pavements.

10. Rama Moorthy, N. V. 1997. "Flexible Pavement Analysis in PC/Mini

Environment through DAMA Package". Journal of the Institution of Engineers

(India): Civil Engineering Division 78 (3): 112-115. 10-6-2015:

www.scopus.com.

An attempt is made in this paper to use a computer-based analysis process developed by Asphalt

Institute to study the behaviour of flexible pavements, which includes the assessment of structural

parameters like stresses, strains, deflections as well as the life of the pavement. This exercise would not

only help the analyst in assessing the behaviour of flexible pavements in the prevailing context but also

how the existing structure would last in terms of the number of years as well as the load repetitions which

the road can withstand.

11. Shook, J. F. 1984. "Structural Analysis of Asphalt Pavements Using

Computers". Transportation Forum 1: 5-13. 10-6-2015: www.scopus.com.

During the past 20 years, more fundamental mechanistic or analytic models for asphalt pavement

structural behavior have been developed. These models use fundamental material properties, such as

dynamic modulus and Poisson's ratio, and failure criteria based on stresses or strains. They can be used

for in-depth structural analysis of pavement structures for a wide variety of materials and load

conditions. The computer program DAMA, which incorporates these concepts, was developed by The

Asphalt Institute for use in preparing design charts for its Thickness Design. The program is described in

some detail, and examples are given of how the program may be used to study different design situations.

12. Fall, M., F. Paye, and A. Mbodji. 2002. "Current Knowledge and Research on

the Design of Flexible Pavements in Senegal". Electronic Journal of

Geotechnical Engineering 7 C. 10-6-2015: www.scopus.com.

In previous studies (Fall et al., 2002), we had underlined the importance to have reliable

characteristics to allow an optimal design of road structures. The research done in Senegal for the last

ten years or so permits to pronounce now amply on the geotechnical reasons of the premature ruin of

road structures. The main problem of the weak life span of the road structures is due to an under-

estimated design caused by the use of inappropriate characteristics with no control in the numerical

codes of road design as Alize III® or Ecoroute® of the LCPC. In situ investigation done since then with

complementary experimental works permits to have reliable information on local subgrades, the most

common gravel lateritic materials, roadmaking aggregates and finally the laterite-cement. This last

material was the object of particular attention, bound to its specificity and especially by the fact that all

base or sub-base layers in Senegal is prepared with. Finally, a fine analysis of the interrelationships




106

between these features, their strength parameters and their modulus of elasticity permits to have now

tools of choice to do reasonable road design. The done applied boards give satisfaction. It is then

question now to define new norms/standards and specifications in road geotechnique. The present article

is more amply about results gotten on the laterite-cement, essential element of the road construction in

the whole african tropical zone. The results gotten on the surfacing materials as well as a methodology

study of the subgrade will also be exposed.

13. Caroff, G., Layerle, E., Le Caignec, H. y Spernol, A. 1993. “Conception des

chaussees d'autoroutes”. Asociación Española de la Carretera, XII Congreso

Mundial IRF, Madrid, Tomo 4, 1083-92. 28-6-2015: http://trid.trb.org/

Considerando la importancia del coste total de construcción y conservación de los firmes dentro

de cualquier infraestructura, resulta indispensable optimizar su proyecto. Un estudio analítico de dicho

valor ha demostrado las diversas funciones del firme, que es a la vez una película, una estructura de

capas múltiples y un proceso de ejecución (proyectos, obras de explanación y construcción del firme y

conservación). Este estudio pone en claro los ejes de optimización de la estructura: integración de la

capa superior en la estructura; optimización de las técnicas, aprovechando los materiales locales;

búsqueda de la calidad de ejecución y toma en consideración de la misma en el dimensionamiento;

consideración de los gastos de conservación y mantenimiento. El Manual de proyecto de firmes de

autopistas integra estos diversos objetivos y proporciona las correspondientes reglas para realizar los

proyectos. El usuario encuentra en el las técnicas de las capas de superficie adaptadas a los distintos

tipos de itinerarios y el dimensionamiento de las estructuras de los firmes. En vista de los objetivos de

nivel de servicio: seguridad, comodidad, ruido de la circulación, limitación de las molestias causadas al

usuario por las obras, la elección de la estructura puede hacerse entre cuatro grandes familias:

estructura enteramente bituminosa, estructura invertida, estructura mixta, y estructura de hormigón en

placa de gran espesor o de hormigón armado continuo. El Manual define también los perfiles

transversales y los escenarios de conservación, para integrar los costes en la evaluación económica

global. Se presentan los principios de proyecto expuesto más arriba, el método seguido para dimensionar

(especialmente programa ECOROUTE) y un ejemplo reciente de aplicación. Titulo en ingles: "Design of

motorway pavements".

14. Rodríguez-Calderón, W. and M. R. Pallares-Muñoz. 2015. "Three-Dimensional

Modeling of Pavement with Dual Load using Finite Element". DYNA

(Colombia) 82 (189): 30-38. 28-6-2015: www.scopus.com.

The model developed tries to predict the stresses and strains of the structure of the pavement in a

more real way, doing a lineal elastic structural analysis in three dimensions with capacity to model loads

of double axes, that which constitutes an advance regarding twodimensional axisymmetrical models that

only represent the state tense-deformational of the pavement under loads of simple axes. Earlier stages of

this research showed two-dimensional models under different load scenarios, league between layers and

nonlinear constitutive models, however the purpose is to move towards analysis methodology stress-

strain state under standard loads. The model was implemented in the Algor© program and a comparison

with the Elsym5 multilayer freeware was performed. The results warn the existence of shear stress

concentrations that can be causing major flaws that are not considered in traditional design methods

which could lead to the possibility of reassessed. © The author; licensee Universidad Nacional de

Colombia.




107

15. Suzuki, C. Y., C. R. G. Santos, S. Ferri, F. M. Lopes, R. T. G. Cruz, and A. M.

Azevedo. 2009. "Models to Estimate k Subgrade Reaction Modulus Values

Based on Deflection Basin Parameters". 28-6-2015: www.scopus.com.

The structural design of concrete pavements according to AASHTO and PCA methods makes use

of modulus of reaction (k) from the subgrade and subbase/subgrade system as parameter to calculate

slab thickness. Conventionally, the k-values must be determined through NDT testing that is expensive

and lengthy. The objective of this paper is to present a correlation between k-values and deflection

measurements, which are easier and cheaper to obtain; thereby giving the inspector a faster method to

determine and check the desired k-values. The correlations are results of a computer simulation with the

ELSYM-5 software program. The resulting models from the maximum deflection and area parameter had

good results, unlike the radius of curvature. These models provide improved ability and agility in the

evaluation of subgrade layers and the subbase of concrete pavement, when compared to the plate bearing

test. © 2009 Taylor & Francis Group, London.

16. Kim, S., H. Ceylan, and K. Gopalakrishnan. 2014. "Finite Element Modeling of

Environmental Effects on Rigid Pavement Deformation". Frontiers of Structural

and Civil Engineering 8 (2): 101-114. 28-6-2015: www.scopus.com.

In this study, finite element (FE)-based primary pavement response models are employed for

investigating the early-age deformation characteristics of jointed plain concrete pavements (JPCP) under

environmental effects. The FE-based ISLAB (two-and-one-half-dimensional) and EverFE (three-

dimensional) software were used to conduct the response analysis. Sensitivity analyses of input

parameters used in ISLAB and EverFE were conducted based on field and laboratory test data collected

from instrumented pavements on highway US-34 near Burlington, Iowa. Based on the combination of

input parameters and equivalent temperatures established from preliminary studies, FE analyses were

performed and compared with the field measurements. Comparisons between field measured and

computed deformations showed that both FE programs could produce reasonably accurate estimates of

actual slab deformations due to environmental effects using the equivalent temperature difference

concept. © 2014 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

17. Tia, Mang, Jamshid Armaghani, Chung-Lung Wu, Shau Lei, and Kevin Toye.

1987. "FEACONS III Computer Program for Analysis of Jointed Concrete

Pavements". Transportation Research Record (1136): 12-22. 28-6-2015:

www.scopus.com.

A computer program named FEACONS III (Finite Element Analysis of CONcrete Slabs) was

developed in response to a need for a suitable analytical model to analyze the behavior of concrete

pavements effectively and realistically. The program has been used extensively in the analysis of existing

concrete pavements and a test road in Florida. The analytical model and computational procedure used

by FEACONS III are described in detail. The FEACONS III program was shown to be both versatile and

effective in the analysis of concrete pavement response. The modeling of the edge stiffness and the linear

joint stiffness and torsional joint stiffness produces fairly realistic analytical results. It is hoped that this

paper can enhance proper usage of the program and increase the awareness of highway engineers of the

importance of the effects of temperature, joint, edge, and subgrade conditions to concrete pavement

response.




108

18. Hossiney, N., M. Tia, and M. J. Bergin. 2010. "Concrete Containing RAP for

use in Concrete Pavement". International Journal of Pavement Research and

Technology 3 (5): 251-258. 28-6-2015: www.scopus.com.

The feasibility of using concrete containing recycled asphalt pavement (RAP) in concrete

pavement applications was evaluated. Concrete containing 0, 10, 20, and 40% of RAP were produced in

the laboratory and evaluated for their properties that are relevant to performance of concrete pavements.

Results of the laboratory testing program indicate that compressive strength, splitting tensile strength,

flexural strength, and elastic modulus of the concrete decreased as the percentage of RAP increased. The

coefficient of thermal expansion and drying shrinkage did not appear to be significantly affected by RAP

content. When a finite element analysis was performed to determine the maximum stresses in typical

concrete pavements in Florida under critical temperature and load conditions, the maximum stresses in

the pavement were found to decrease as the RAP content of the concrete increased, due to a decrease in

the elastic modulus of the concrete. Though the flexural strength of the concrete decreased as RAP was

incorporated in the concrete, the resulting maximum stress to flexural strength ratio for the concrete was

reduced as compared with that of a reference concrete with no RAP. This indicates that using a concrete

containing RAP could possibly result in improvement in the performance of concrete pavements. ©

Chinese Society of Pavement Engineering.

19. Jo, B.W. 1993. “The structural effects of lean concrete subbases on concrete

highway pavements”. Computers & structures; AUG 3, 48 3, p535-p539, 5p. 28-

6-2015: http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi

The deflection basins caused by a 9-kip FWD load were used in developing a regression equation

to estimate the subgrade modulus K(s); the range varying from 0.1 to 1.2 kci depending on the sub-base

materials. With these values, the structural performance of a concrete pavement was analyzed using the

FEACONS V program.

20. Manokhoon, K. 2007. “Evaluation of Concrete Mixes for Slab Replacement

Using the Maturity Method and Accelerated Pavement Testing”. University of

Florida. 7-7-2015: http://ufdc.ufl.edu/UFE0021687/00001.

Five instrumented full-size concrete slabs were constructed and tested under accelerated pavement

testing by means of a Heavy Vehicle Simulator (HVS) to study the behavior of concrete replacement slabs

at early age and the effects of concrete properties on the performance of the replacement slabs. The

maximum stresses in the concrete slabs were calculated using the FEACONS (Finite Element Analysis of

CONcrete Slabs) program, which considers the effects of the applied load, temperature differential in the

slab, elastic modulus and coefficient of thermal expansion of concrete, slab thickness, joint

characteristics and effective subgrade stiffness. The model used was calibrated by comparing the

computed strains with the measured strains from embedded strain gauges in the test slabs which were

loaded by the HVS. The use of maturity method to determine the flexural strength of the in-place concrete

at early age was evaluated in this study. It was found that the maturity method was convenient to use and

produced reliable determination of the flexural strength of the in-place concrete. Investigation was also

made to evaluate the use of the maximum stress to flexural strength ratio of the concrete at the early age

as an indicator of potential performance of a concrete replacement slab. This was done by comparing the

stress strength ratio with the observed performance of test slabs in this study. This method was found to

be effective in predicting the potential performance of the replacement slabs. A systematic method for

evaluation of concrete mixes for potential performance in replacement slab was recommended as the

result of this study.




109

21. Han, L. Z., L. L. Chen, and B. Tian. 2014. “Influence of Paving Condition on

Longitudinal Cracking of Portland Cement Concrete Pavement”. Advanced

Materials Research. Vol. 857. 29-6-2015: www.scopus.com.

The curling stresses of rigid pavement are the result of in-situ and built-in temperature gradient. A

profound investigation on the reasons causing longitudinal cracking (LC) was conducted in this paper.

Based on finite element method (FEM) analysis results obtained from ISLAB 2000, the wheel load stress

generated by a single axle load that is applied along the transverse joints is considered to be the critical

loading condition for longitudinal cracking. Nonlinear environmental stress due to the curling of

Portland Cement Concrete (PCC) was analyzed using the numerical program developed in this study; the

paving time within a day has a significant influence on the curling stresses at the top portion of PCC slab

at the critical loading position for longitudinal cracking. Research in this paper proposed an analytical

method to determine the influence of the paving condition (day time and night time) on the built-in setting

gradient and its effect on the in-situ effective equivalent temperature differential. © (2014) Trans Tech

Publications, Switzerland.

22. Sunghwan, K., Halil, C. and Kasthurirangan, G. 2014. “Finite element

modeling of environmental effects on rigid pavement deformation”. Frontiers of

Structural & Civil Engineering; JUN, Vol. 8 Issue 2, p101-114, 14p. 29-6-2015:

http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi

In this study, finite element (FE)-based primary pavement response models are employed for

investigating the early-age deformation characteristics of jointed plain concrete pavements (JPCP) under

environmental effects. The FE-based ISLAB (two-and-one-half-dimensional) and EverFE (three-

dimensional) software were used to conduct the response analysis. Sensitivity analyses of input

parameters used in ISLAB and EverFE were conducted based on field and laboratory test data collected

from instrumented pavements on highway US-34 near Burlington, Iowa. Based on the combination of

input parameters and equivalent temperatures established from preliminary studies, FE analyses were

performed and compared with the field measurements. Comparisons between field measured and

computed deformations showed that both FE programs could produce reasonably accurate estimates of

actual slab deformations due to environmental effects using the equivalent temperature difference

concept. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

23. Carrasco, C., M. Limouee, C. Tirado, S. Nazarian, and J. Bendaña. 2011.

“Development of NYSLAB”. Transportation Research Record. 11-6-2015:

www.scopus.com.

Since the development of ILLI-SLAB software in 1979, researchers have made significant

contributions to the capabilities of tools for jointedpavement analysis. These efforts have culminated in

some commercial and noncommercial software packages such as JSLAB and ISLAB2000. Even though

JSLAB has undergone several improvements since 1986, the underlying core of the software maintains

the characteristics of the initial ILLI-SLAB code. A thorough review of JSLAB2004 revealed that it would

be beneficial to redesign the software completely to take advantage of modern computer resources and

finite element modeling techniques available today. For this reason, a new analysis tool was developed

that significantly improves on the efficiency and capabilities of JSLAB2004. The improvements led to

NYSLAB, a tool that (a) has no limitations on the number of jointed slabs and foundation layers analyzed,

(b) more accurately models the contact between debonded slabs and between the bottom slab and the top

foundation layer, (c) models the foundation layers beyond the edge of the slabs to predict more accurately




110

the edge deflections and stresses, and (d) significantly improves the capabilities for modeling a nonlinear

thermal profile on all slab layers to predict more accurately their curling response. A series of

parametric studies was conducted to evaluate the performance of NYSLAB and highlight the new and

improved capabilities.

24. Zokaei-Ashtiani, M. -A, C. Tirado, C. Carrasco, S. Nazarian, and J. Bendaña.

2013. “Modeling of Slab-Foundation Friction in Jointed Concrete Pavements

Under Nonlinear Thermal Gradient Or Traffic Loads”. Transportation Research

Record. 29-6-2015: www.scopus.com.

The accurate modeling of the thermomechanical response of jointed concrete pavements is of

primary importance in the design of pavement sections. From the initial development of pavement

analysis software in the early 1970s, it was recognized that the finite element method was the most

appropriate modeling tool because of its potential ability to capture all pavement response features. A

series of software development efforts have culminated in the production of NYSLAB, an analysis tool for

jointed pavement that can predict the complete thermomechanical response, including pavement curling

and interactions between slab and foundation. A series of studies were developed in NYSLAB specifically

to look into slab-foundation friction generated by nonlinear thermal gradients and traffic loads.

Nonlinear temperature gradients can produce slab expansion and contraction that lead to frictional

traction between slabs and foundation. The prediction of these friction tractions is complicated by the

curling of the slabs that cause some portions of the slabs to lose contact with the foundation. The results

of the studies highlight the importance of considering these frictional tractions in the analysis of jointed

concrete pavements because they have a significant impact on the bending stresses of portland cement

concrete slabs.

25. Selvi, P. 2015. "Fatigue and Rutting Strain Analysis on Lime Stabilized

Subgrades to Develop a Pavement Design Chart”. Transportation Geotechnics

2: 86-98. 3-7-2015: www.scopus.com.

Roadbeds made up of weak coastal subgrade soil, subjected to changes in moisture contents due to

seasonal wetting and drying or due to any other reason, undergo volumetric changes leading to pavement

deterioration. Two important factors that govern pavement design are soil subgrade strength and traffic

loading. There has been a move towards the use of the mechanistic approach in pavement design in many

developed countries. The scope of this study is to increase the subgrade strength with the addition of lime

to fulfill design specification, this leads to economy in the structural thicknesses of the pavement on

subgrade strengths of 2%, 3% and 4% CBR values with traffic intensities of 1, 5, 10, 20 and 30 million

standard axles. In this study, a multilayer elastic analysis using KENLAYER computer program was

carried out to determine the tensile strain at the bottom of bituminous, lime stabilized layers and

compressive strain on lime stabilized subgrades. Also, the design catalogues have been developed for the

above subgrade strengths. 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

26. Moretti, L., Di Mascio, P. and Panunzi, F. 2012. “Economic Sustainability of

Concrete Pavements”. In SIIV-5th International Congress - Sustainability of

Road Infrastructures 2012, Procedia - Social and Behavioral Sciences 3

October, 53:125-133. 4-7-2015: http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi

Economic evaluation of transport infrastructure is as important as its technical and structural

design: often only initial construction costs are calculated to evaluate economic project sustainability.

Instead forgetting maintenance costs exposes society to unacceptable risks of expensive decisions. Road

pavements design and construction solutions affect maintenance works during service life, which not only

entail economical and financial expenditures but also damage service regularity for users. Distress

pavement analysis can contribute to find the financially most advantageous solution. This paper shows a




111

computer program defined to analyze structural, functional and financial characteristics of concrete

pavements.

27. Mohd Hasan, M. R., J. E. Hiller, and Z. You. 2015. "Effects of Mean Annual

Temperature and Mean Annual Precipitation on the Performance of Flexible

Pavement using ME Design". International Journal of Pavement Engineering.

29-6-2015: www.scopus.com.

The purposes of this study were to establish the difference between empirical and mechanistic–

empirical approaches in the flexible pavement design and to quantify the effects of mean annual

precipitation and temperature on the flexible pavement distresses using the Mechanistic-Empirical

Pavement Design Guide (MEPDG) software. Seventy-six specific locations from 13 states throughout the

USA were selected based on different climate conditions using virtual climate stations based on the

interpolation from the nearest weather stations prior to meeting the objectives. Subsequently, analysis

was conducted based on the predicted distresses, including longitudinal cracking, transverse cracking,

alligator cracking, asphalt concrete rutting and total pavement permanent deformation. Generally, the

pavement structure and materials have been set as constant to control the effects of material on the

results. On the basis of the MEPDG analysis, the longitudinal cracking of flexible pavement is

significantly affected by both factors (temperature and precipitation), particularly in wet climatic regions.

The mean annual temperature has a great influence on the alligator cracking, transverse cracking and

permanent deformation of flexible pavement. However, neither factors demonstrated a significant impact

on the predicted International Roughness Index of flexible pavement surfaces. © 2015 Taylor & Francis

28. Harichandran, R. S., N. Buch, and G. Y. Baladi. 2001. “Flexible Pavement

Design in Michigan: Transition from Empirical to Mechanistic Methods”.

Transportation Research Record. 30-6-2015: www.scopus.com.

The purposes of this study were to establish the difference between empirical and mechanistic–

empirical approaches in the flexible pavement design and to quantify the effects of mean annual

precipitation and temperature on the flexible pavement distresses using the Mechanistic-Empirical

Pavement Design Guide (MEPDG) software. Seventy-six specific locations from 13 states throughout the

USA were selected based on different climate conditions using virtual climate stations based on the

interpolation from the nearest weather stations prior to meeting the objectives. Subsequently, analysis

was conducted based on the predicted distresses, including longitudinal cracking, transverse cracking,

alligator cracking, asphalt concrete rutting and total pavement permanent deformation. Generally, the

pavement structure and materials have been set as constant to control the effects of material on the

results. On the basis of the MEPDG analysis, the longitudinal cracking of flexible pavement is

significantly affected by both factors (temperature and precipitation), particularly in wet climatic regions.

The mean annual temperature has a great influence on the alligator cracking, transverse cracking and

permanent deformation of flexible pavement. However, neither factors demonstrated a significant impact

on the predicted International Roughness Index of flexible pavement surfaces. © 2015 Taylor & Francis

29. Bayat, A. and M. Knight. 2012. "Field Evaluation and Analysis of Flexible

Pavement Structural Responses Under Dynamic Loads." Road Materials and

Pavement Design 13 (1): 26-37. 30-6-2015: www.scopus.com.

This study investigates the structural responses of flexible pavements at the Center for Pavement

and Transportation Technology (CPATT) test track located at Waterloo, Ontario, Canada. A

comprehensive field testing program was performed to examine flexible pavement responses to a variety




112

of loading conditions. Tests were completed using six tire types: 11R22.5, 275/80R22.5, 295/75R22.5,

and 285/70R22.5 dual tires, and 455/55R22.5 and 445/50R22.5 wide-base tires, and tire inflation

pressures that ranged between 482 to 827 kPa. A two-dimensional finite element model was developed

using MichPave software to predict pavement responses. A simplified method was proposed to

characterize HMA properties using the laboratory dynamic modulus test. The developed model

simulations approximated the field measured responses to all loading configurations. © 2012 Taylor &

Francis.

30. Shoop, S., R. Haehnel, V. Janoo, D. Harjes, and R. Liston. 2006. "Seasonal

Deterioration of Unsurfaced Roads." Journal of Geotechnical and

Geoenvironmental Engineering 132 (7): 852-860. 30-6-2015: www.scopus.com.

Seasonal deformation of unsurfaced roads was observed over several years and was studied using

pavement deterioration models and finite-element analysis. The Mathematical Model of Pavement

Performance is a model designed for pavement deterioration prediction and was successfully used for

seasonal deterioration modeling because of its flexibility in defining the pavement structure, properties,

and seasonal impact. However, these types of models are designed for highways and are somewhat

limited in soils characterization and manipulation of the forces at the road-tire interface. Therefore, a

three-dimensional dynamic finite-element model of a wheel rolling over soil was applied to simulate local

vehicle traffic on a secondary unpaved road. These simulations were used to study the effects of vehicle

speed, load, suspension system, wheel torque, and wheel slip on rutting and washboard formation.

Modeling results are compared to field measurements and observations. © 2006 ASCE.

31. Eckmann, B., Van Cauwelaert, F. 1996. “The NOAH software: a novel approach

to pavement design computations”. Eurasphalt & Eurobitume Congress,

Strasbourg, 7-10 MAY 1996. Volume 3. Paper E&E.8.191. 30-6-2015:


Faced with the increasing demands set on asphalt pavements, design engineers can benefit more

than ever from rational pavement analysis tools such as multi-layer stress and strain calculation

programs. In practice, the potential of such programs can however only be plainly used if they are

incorporated into more general systems, focused on true "engineering tasks" such as the interpretation of

the calculated results in terms of pavement performance, sensitivity analysis, ... Such "second generation"

tools already exist but are very much tailormade to specific needs and thus restricted in use. This has

urged NYNAS to re-think this approach and to develop a software of such a level of flexibility that it can

easily be used or adapted by pavement engineers working according to different design methods and

criteria. The NOAH software (developed under WINDOWS) is based on automated computation loops

which allow to investigate the effect of varying design parameters. The software incorporates a Database

on material properties and typical pavement structures, loading and environmental conditions.

32. Eckmann, B. 1997. “New tools for rational pavement design”. Eighth

International Conference on Asphalt Pavements, Volume I, p. 25-42. 30-6-2015:


The paper presents two developments aimed at the supporting of rational pavement design. In the

field of probabilistic design, the possibilities of the ROSENBLUETH approximation have been evaluated.

This technique consists in replacing a continuous data distribution by an equivalent discrete distribution

(2 or 3 data points), which leads to considerable gains in calculation times. The validity of this approach




113

is shown to be related to the shape of the "transfer function" which relates the considered input

parameter to the calculated pavement response (e.g., a stress). The potential of the method is illustrated

by an example. The NOAH software is a very powerful computation tool by which the user can investigate

the sensitivity of pavement performance (as related to calculated stresses and strains) to variations of any

of the involved input parameters (structural, environmental, loading). It incorporates the

ROSENBLUETH method and many other specific facilities such as a built-in "Formula Generator". This

confers NOAH an extreme flexibility so that it can easily be used by pavement engineers working

according to different design methods.

33. Majidzadeh, K., Ilves, G.J. and Sklyut, H. 1985. “RISC - A mechanistic method

of rigid pavement design”. Third International Conference on Concrete

Pavement Design and Rehabilitation, Volume I, p. 325-339. 11-6-2015:


This paper discusses the development and verification of a stress analysis model (RISC) and the

use of this model in a program for the design of rigid pavements. RISC is the result of coupling finite

element plate theory with multilayer elastic layer theory, and consists of a 2-layer rigid slab resting on a

semi-infinite 3-layer elastic solid foundation. The specific features of RISC are described. Model

verification includes comparison with known solutions whenever possible; however, as the RISC model is

an extension beyond the scope of existing theories, qualitative comparisons are also included. The

pavement design program uses RISC for stress analysis; however, the input requirements have been

drastically simplified for the convenience of the user. The output includes the expected design life.

34. Xiao, Y., E. Tutumluer, and J. Siekmeier. 2011. “Mechanistic-Empirical

Evaluation of Aggregate Base and Granular Subbase Quality Affecting Flexible

Pavement Performance in Minnesota”. Transportation Research Record, 1

December, (2227):97-106. 30-6-2015: www.scopus.com.

Since high-quality aggregate materials are becoming increasingly scarce and expensive,

optimizing the use of locally available materials for aggregate bases and granular subbases on the basis

of cost and mechanistic properties linked to pavement performance has become an economically viable

alternative. This study investigated the effect of quality of unbound aggregate material on conventional

flexible pavement performance in Minnesota through a mechanistic-empirical pavement design approach.

A comprehensive matrix of conventional flexible pavement layer thicknesses and mechanistic design

moduli was carefully designed to conduct mechanistic analyses for the Minnesota Department of

Transportation flexible pavement design program (MnPAVE) with the MnPAVE program for pavement

sections in two climatic regions in Minnesota. The type and the quality classes of unbound aggregate

materials, identified as high, medium, and low, were characterized with stress-dependent resilient

modulus (MR) models from a statewide laboratory-tested aggregate M R database. Despite conventional

wisdom to the contrary, in some cases the granular subbase material had much higher moduli than the

aggregate base. The typical high, medium, and low modulus values for the aggregate base and granular

subbase layers, determined from the modulus distributions predicted by the nonlinear finite element

program GT-PAVE, were subsequently input during MnPAVE analyses to calculate fatigue and rutting

life expectancies for the comprehensive matrix of pavement structures studied. From the results, use of

locally available and somewhat marginal materials may be quite cost-effective for low-volume roads,

provided that the 20-year design traffic level does not exceed 1.5 million equivalent single-axle loads. A




114

high-quality, stiff subbase was also found to exhibit a bridging effect that better protected the subgrade

and offset the detrimental effects of low base stiffness on rutting performance.

35. Xiao, Y., E. Tutumluer, and J. Siekmeier. 2011. "Resilient Modulus Behavior

Estimated from Aggregate Source Properties". 30-6-2015: www.scopus.com.

Resilient modulus (MR) is a key mechanistic pavement analysis input for designing conventional

flexible pavements with unbound aggregate base and granular subbase layers. For satisfactory pavement

design and performance, it is often challenging to determine unbound aggregate layer modulus inputs

when only limited aggregate source property data are available. This paper presents established

correlations between aggregate physical properties and stress-dependent MR characterization model

parameters by utilizing the Minnesota Department of Transportation (Mn/DOT) aggregate property

databases. In addition to gradation, percent passing No. 200 sieve (or fines content), moisture content

and dry density, aggregate particle shape properties quantified as Flat and Elongated (F&E) ratio,

Angularity Index (AI) and Surface Texture (ST) index by the University of Illinois Aggregate Image

Analyzer (UIAIA) were also included as predictor variables for developing correlations. A subsequent

Monte Carlo type simulation was performed via the software @RISK to investigate sensitivities of MR to

the various aggregate source properties. It was found that the inclusion of aggregate shape properties

significantly improved the established correlations. On the basis of Monte Carlo simulation results, the

design reliability of the current MnPAVE program Fall input moduli for aggregate base/granular

subbase materials was demonstrated to be greater than the current estimate of 85. © ASCE 2011.

36. Grass, P. T. 2007. "Essential Asphalt References" Asphalt 22 (2): 9-12. 1-7-

2015: www.scopus.com.

Various asphalt related references have helped professionals from the asphalt industry handle a

majority of the issues related to pavements, equipment, and maintenance engineering. The civil engineers

receive additional exposure and experience in asphalt materials by the reference libraries such as

Pavement Interactive and and Websites. The Asphalt Emulsion Manufacturers Association has

collaborated with The Basic Asphalt Emulsion Manual, which is an essential reference for emulsions

related research work. Software tools and references from the Asphalt Institute's manuals SW-1 and SW-2

are helpful in the study of asphalt thickness design and mix design capability. The National Center for

Asphalt Technology (NCAT) textbook entitled Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and

Construction offers guidelines for asphalt plant operations and pavement constructions.

37. Duval, J. 2005. "The Development of SW-1: New Asphalt Institute Thickness

Design Software". Asphalt 20 (2): 16-17. 1-7-2015: www.scopus.com.

Abstract no localizado.

38. Nagórska, M. 2012. "On a Certain Method of Selection of Domain for Finite

Element Modelling of the Layered Elastic Half-Space in the Static Analysis of

Flexible Pavement". Archives of Civil Engineering 58 (4): 477-501. 1-7-2015:

www.scopus.com.

In the flexible road pavement design a mechanistic model of a multilayered half-space with linear

elastic or viscoelastic layers is usually used for the pavement analysis. This paper describes a domain

selection for the purpose of a FE model creating of the linear elastic layered half-space and boundary





115

conditions on borders of that domain. This FE model should guarantee that the key components of

displacements, stresses and strains obtained using ABAQUS program would be in particular identical

with those ones obtained by analytical method using VEROAD program. It to achieve matching results

with both methods is relatively easy for stresses and strains. However, for displacements, using FEM to

obtain correct results is (understandably) highly problematic due to infinity of half-space. This paper

proposes an original method of overcoming these difficulties.

39. Park, H.J., Eslaminia, M and Kim, Y.R. 2014. “Mechanistic evaluation of

cracking in in-service asphalt pavements”. Materials and Structures. AUG, Vol.

47 Issue 8, p1339, 20 p. 1-7-2015: http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi

Cracking in asphalt pavements is a complex problem that is affected by pavement structural

design, material properties, and environmental conditions. It is now well accepted that load-related top-

down fatigue cracking (i.e., cracking that initiates at the surface of the pavement and propagates

downward) commonly occurs in asphalt pavements. Conventional fracture mechanics-based finite

element analysis must assume the location of macrocrack initiation a priori and, therefore, is not

appropriate for general-purpose cracking simulation. This paper presents the use of the layered

viscoelastic pavement analysis for critical distresses (LVECD) program to evaluate 18 pavements in local

condition regions of 9 in-service pavement sites in North Carolina. In order to obtain the material

properties of the individual layers from the field-extracted cores, dynamic modulus tests and simplified

viscoelastic continuum damage tests are performed using small geometry specimens obtained from 150

mm diameter cores. This study verifies the capability of the LVECD model to capture crack initiation

locations, propagation propensity, and cracking severity by comparing the simulation results with the

observations of field cores and the field condition survey of in-service pavements in North Carolina.

Overall, the agreement rate between the field core observations and field condition survey and the

predicted LVECD simulation results is about 78 % in terms of cracking direction and severity.

40. Chabot, A., Chupin, O., Deloffre, L. and Duhamel, D. 2009. “Viscoroute 2.0: a

tool for the simulation of moving load effects on asphalt pavements”. Road

Materials and Pavements Design. Volume X – No X/2009, pages 1 to n. 7-7-

2015: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1005/1005.1763.pdf

As shown by strains measured on full scale experimental aircraft structures, traffic of slow-moving

multiple loads leads to asymmetric transverse strains that can be higher than longitudinal strains at the

bottom of asphalt pavement layers. To analyze this effect, a model and a software called ViscoRoute have

been developed. In these tools, the structure is represented by a multilayered half-space, the thermo-

viscoelastic behaviour of asphalt layers is accounted by the Huet-Sayegh rheological law and loads are

assumed to move at constant speed. First, the paper presents a comparison of results obtained with

ViscoRoute to results stemming from the specialized literature. For thick asphalt pavement and several

configurations of moving loads, other ViscoRoute simulations confirm that it is necessary to incorporate

viscoelastic effects in the modelling to well predict the pavement behaviour and to anticipate possible

damages in the structure.




116

41. Chen, D.H., Zhou, F.J. and Yuan, X.B. 2007. “Verification and Calibration of

VESYS5W Fatigue Cracking Model Using Results from Accelerated Pavement

Testing”. Journal of Testing and Evaluation; SEP, 35 5, p544-p552, 9p. 1-7-

2015: http://encore.fama.us.es/iii/encore/?lang=spi

Cost effective design methodology demands accurate performance modeling. Fatigue cracking is

one of the major performance indicators in flexible pavement systems. Through literature review, a

decision was made to modify the fatigue cracking model in the original VESYS5 program. The revised

model in VESYS5W has the same basic form as suggested by the Asphalt Institute (AI) and the 2002

Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG). The main challenge in modeling fatigue

cracking is to determine appropriate input parameters. Efforts were made to compare the experimental

results of full-scale accelerated pavement testing (APT) to the VESY5W predictions using the material

parameters suggested by Al and the 2002 MEPDG. The test data employed in this paper are obtained

from the full-scale APT conducted by the Federal Highway Administration (FHWA) under a national

pooled fund study TPF-5(019). Test results from five lanes at testing temperatures of 19 degrees C were

utilized in the comparisons. It was found that the VESYS5W prediction using the material parameters

from 2002 MEPDG yielded a much better fit to the experimental results than those using Al material

parameters. The VESYS5W predictions using the Al material parameters always underestimated the

fatigue cracking life. To match experimental results, shift factors were applied. The shift factors ranged

from 0.48 to 3.1 for the predictions using the material parameters from the 2002 MEPDG. However, the

shift factors for the AI material parameters ranged from 3.6 to 14.4. In summary, VESYS5W predictions

using 2002 MEPDG material parameters provided satisfactory fits to the experimental results with

relatively small (<= 3.1) shift factors. Based on the FHWA's APT test results and the VESYS5W analyses,

two equations are recommended for prediction of fatigue cracking in pavements with conventional mix

and with asphalt modifier.

42. Salama, H., A. Shehata, M. Solyman, and M. E. Refaey. 2012. "Comparison

between Flexible Pavement Damage due to Conventional and Wide-Base Tires

of Heavy Multiple Axles". Life Science Journal 9 (3): 544-560. 1-7-2015:

www.scopus.com.

Trucks are considered one of the most important means in transporting. Recently, the tire

designers introduced new wide-base tires to replace the conventional dual tires system. The objective of

this study is to investigate flexible pavement damage due to different heavy multiple axle configurations

with wide-base tires. Several axle configurations including single, tandem, tridem and quad with

conventional and wide-base tires were considered in this study. Two flexible pavement sections were

analyzed, thick and thin pavement sections with thicknesses and material properties representing

majority of the pavement cross-sections. To quantify and compare the damage for thick and thin

pavement sections due to heavy axle load configurations, the forward analyses were conducted using

KENLAYER program to calculate the pavement response. The horizontal tensile strain at the bottom of

the hot mix asphalt and the vertical compressive strain on top of the subgrade and at the middle of each

pavement layers as well as the six consecutive sub-layers of the subgrade soils were calculated from the

structural model. These pavement responses were utilized in the performance models to calculate the two

main pavement distress, fatigue cracking and pavement surface rutting. The strain area model for fatigue

and VESYS rutting model for rutting were utilized to calculate the pavement damage. The Axle Factors

were calculated for each axle configurations to compare the pavement damage due to axles with

conventional and wide-base tires. The results indicate that axle loads with widebase tires impose more

fatigue and rutting damage than axles with conventional tires.




117

43. Immanuel, S. and D. H. Timm. 2006. "Measured and Theoretical Pressures in

Base and Subgrade Layers Under Dynamic Truck Loading." Proceedings of the

2006 Airfield and Highway Pavement Specialty Conference. Volume 2006,

Pages 155-166. 2-7-2015: www.scopus.com.

As mechanistic-empirical (M-E) design continues to advance toward full implementation by state

agencies, there is a need to assess the accuracy of the load-response models under dynamic truck

loading. The load response model is a core component of flexible pavement M-E design and the common

practice is to use a layered elastic approach to predict pavement responses under load. Concerns

regarding accuracy of this type of model arise when considering unbound materials exhibiting non-linear

behavior, viscoelastic hot-mix asphalt (HMA) materials and dynamic loads applied by moving traffic.

Despite this, layered elastic models continue to be the state-of-the practice for most pavement design and

analysis applications. The objective of this study was to assess the accuracy of a layered elastic model

with respect to measured pavement responses under live traffic. Specifically, eight test sections at the

National Center for Asphalt Technology (NCAT) Test Track were instrumented to measure vertical

pressures in the unbound base and subgrade layers. The test sections consisted of various HMA

thicknesses and used modified and unmodified asphalt binders. Material properties were established

using backcalculation of falling weight deflectometer (FWD) data. The test sections were then simulated

with the layered elastic computer program, WESLEA. The simulations also included actual loading

configurations applied by the tractor-triple and single trailer vehicles used at the Test Track. The study

focused on in-tact pavements (i.e., no cracking) and comparisons between theoretical and measured

pavement responses were made over a wide range of environmental conditions and the two different truck

load configurations. A unique approach was developed to account for the natural wander of the vehicles

relative to the fixed location of the pressure gauges. The measured responses were generally within 15%

of theoretical with a strong correlation between the two sets of data (R 2 > 0.80). In general, the results

from layered elastic back and forward-calculation compared well with measured pavement responses

obtained from the NCAT Test Track data. At higher pressures, which are resulting from higher pavement

temperature, some deviations were observed between predicted and measured responses in this study.




118

7.6 BÚSQUEDA ESPECÍFICA

Los enlaces que han resultado de la búsqueda informática presentada en la sección

4. Estado del Arte se presentan en este Anexo. Dichos enlaces se disponen divididos

según los Métodos Analíticos que se han analizado en apartados anteriores, con la

misma ordenación que se presentaron en el apartado 5.1 Análisis de métodos.

Los resultados se van a presentar como se explica a continuación. En primer

lugar, se dispone el motor de búsqueda con el que se ha obtenido el resultado: Google,

FAMA+ y SCOPUS, en este orden porque con el primero se obtienen resultados más

generales, y con los otros dos, artículos que sirven para conocer la vigencia del método.

Con este orden, se respeta el orden con el que se han redactado la mayoría de los

análisis.

Seguidamente, se dispone el criterio de búsqueda usado entre comillas (“”) y tras

una señal (>>). Junto a él, la fecha de la búsqueda (día-mes-año), un dato importante

porque las páginas web y en especial los motores de búsqueda varían en función de la

fecha. Tras esto, los resultados obtenidos en forma de enlace URL (o dirección web),

con una pequeña aclaración según sea necesario.

En cuanto al número de resultados destacados, hay que comentar que debido a la

potencia de los buscadores, especialmente de Google, aparecen más resultados de los

que se muestran aquí. No obstante, los reflejados en este Anexo son aquellos

seleccionados como más relevantes y más representativos de la búsqueda. Para no llenar

esta memoria con resultados irrelevantes para el estudio no se han incluido.

Especialmente estos resultados irrelevantes aparecen en métodos cuyo nombre

pueden producir resultados relacionados con otros campos de estudio u otros asuntos

que nada tienen que ver con el Diseño de Firmes.

Por ello, ante la variabilidad de los resultados posibles, se han ido dirigiendo los

criterios de búsqueda conforme a la convergencia que presentan estos resultados.

Siempre en primer lugar se ha buscado usando como criterio el nombre del método, y se

ha reflejado aquí si los resultados iban en la línea deseada. Si no, se ha cambiado el

criterio usando palabras como “pavement” o “software”. Los criterios de búsqueda se

han escrito en inglés para aumentar los resultados posibles, ya que además, sólo uno de

los métodos es español.

Es muy importante para entender este apartado que se realice una lectura del

método que se esté estudiando en el apartado correspondiente dentro de la sección 5.1

Análisis de métodos. Este Anexo no se ha redactado de manera que su comprensión sea

total con una lectura aislada, sino que es un complemento del análisis realizado. Por eso,

esta recomendación es fundamental para conocer realmente la búsqueda llevada a cabo.




119

7.6.1 ALIZE

GOOGLE

>> “alize iii lcpc” 10-6-2015:

Página web oficial de Alize-lcpc, donde está todo lo relacionado con el programa,

incluso los enlaces necesarios para obtenerlo. La dirección web es la siguiente:

http://www.itech-soft.com/alize/index.php?id=30&lang=en

SCOPUS

>> “alize pavement” 10-6-2015:

Camiones de alto tonelaje y su impacto en ciclo de vida de pavimentos asfálticos |

[Heavy load trucks and its impact in life cycle of asphalt pavements]

7.6.2 APAS

GOOGLE

>> “apas pavement design” 27-6-2015:

En la segunda página de resultados:

http://www.nvfnorden.org/library/Files/Utskott-och-tema/Belaggning/Seminarier/

Miljoseminarium-Reykjavik-2012/Abstract%20Leena%20Korkiala%20Tanttu.pdf

Cui, Y.J., Proceedings of the 5th International Young Geotechnical Engineers'

Conference. IOS Press, 2013:

https://books.google.es/books?id=QfPAAQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&s

ource=gbs_navlinks_s

Hicks, M., Brinkgreve, R. B. J. and Rohe, A. Numerical Methods in Geotechnical

Engineering. CRC Press, 2014:

https://books.google.es/books?id=31DvBQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&s

ource=gbs_navlinks_s

FAMA +

>> “apas pavement design” 27-6-2015:

Ningún resultado menciona al programa, aunque algunos son artículos finlandeses

SCOPUS

>> “apas pavement” 27-6-2015: No hay resultados

http://www.itech-soft.com/alize/index.php?id=30&lang=en

http://www.nvfnorden.org/library/Files/Utskott-och-tema/Belaggning/Seminarier/

https://books.google.es/books?id=QfPAAQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=QfPAAQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=31DvBQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=31DvBQAAQBAJ&dq=apas+pavement+design&source=gbs_navlinks_s




120

7.6.3 AXIDIN

GOOGLE

>> “axidin pavement design” 27-6-2015:

http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-915X2015000100004&script=sci_arttext

Este resultado se localizó más tarde en SCOPUS usando su nombre como criterio de

búsqueda: “Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: Features and

Distinctive Elements”. Los demás hacen referencia a los resultados de AMADEUS.

FAMA+ y SCOPUS

>>”axidin” pavement: 27-6-2015:

Note on: “Verification of falling weight deflectometer backanalysis using a dynamic

finite elements simulation” by Andreas Loizos and A. (Tom) Scarpas. (2005) (es el

único resultado en Scopus con este criterio)

7.6.4 BISAR-SPDM

GOOGLE

>> “shell pavement design method” 27-6-2015:

http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afd

eling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/Leerstoel_Weg

bouwkunde/-_Onderwijs/-_College_Dictaten/doc/CT4860_Structural_Design_

of_Pavements_-_Design_of_Flexible_Pavements.pdf

Documento de la Universidad Tecnológica de Delft mencionado en el análisis.

SCOPUS

>> “bisar pavement” 27-6-2015:

Comparative analysis on stress-strain characteristics for cement stabilized macadam

base in different layer contact conditions

7.6.5 CAPA-3D

GOOGLE

>> “capa 3d” 27-6-2015:

http://capa-3d.org/index_1.htm (sitio web del programa no actualizado desde 2009)

>> “capa 3d pavement” 27-6-2015:

http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-915X2015000100004&script=sci_arttext

http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afdeling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/

http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afdeling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/



http://capa-3d.org/index_1.htm




121

http://www.capa-3d.org/CAPA3D/Home.html (sitio web actual)

SCOPUS

>> “capa 3d” 27-6-2015:

Micromechanical modelling of typical Dense Bitumen Macadam (DBM) from

laboratory testing and X-ray Computed Tomography (CT)

7.6.6 CHEVRON

GOOGLE:

>> “chevron pavement original model” 28-6-2015:

Bush, A. J. Nondestructive Testing of Pavements and Backcalculation of Moduli.

ASTM International, 1978.

https://books.google.es/books?id=mGpL-g-b9LgC&dq=chevron+pavement+

original+model&source=gbs_navlinks_s

>>”chevron n-layered elastic system” 28-6-2015:

http://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1744&context=ktc_research

reports (documento que reproduce el informe original de 1963, incluido en los

manuales del apartado 4.1.1.2)

SCOPUS

>> “chevron pavement” 28-6-2015:

Typical Curves for Evaluation of Pavement Stiffness from Dynaflect Measurements.

7.6.7 CIRCLY

GOOGLE

>> “circly” 28-6-2015

http://www.mincad.com.au/softover/circly/ (página web oficial del programa)

FAMA+ Y SCOPUS

>> “circly” 28-6-2015:

A mechanistic empirical approach utilizing controlled tolerable deflection for the

design of thin surfaced asphalt pavements. (Artículo más actual común en ambos

buscadores)

http://www.capa-3d.org/CAPA3D/Home.html



https://books.google.es/books?id=mGpL-g-b9LgC&dq=chevron+pavement

http://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1744&context=ktc_researchreports

http://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1744&context=ktc_researchreports

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-0022867712&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=chevron&nlo=&nlr=&nls=&sid=76B6B88F4874E922092F8EEE5660B679.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a140&sot=b&sdt=sisr&sl=22&s=TITLE-ABS-KEY%28chevron%29&ref=%28pavement%29&relpos=27&relpos=7&citeCnt=0&searchTerm=%28TITLE-ABS-KEY%28chevron%29%29+AND+%28pavement%29

http://www.mincad.com.au/softover/circly/




122

7.6.8 DAMA

GOOGLE

>> “dama pavement design” 10-6-2015: 165000 resultados.

http://www.asphaltinstitute.org/sw-1-asphalt-thickness-design-software-for-

highways-airports-heavy-wheel-loads-and-other-applications/ (sitio web de SW-1,

donde se demuestra que DAMA es la base de dicho método)

>> “dama multilayer software” 28-6-2015

Nikolaides, A. Highway Engineering: Pavements, Materials and Control of Quality.

CRC Press, 2014.

https://books.google.es/books?id=BiXcBQAAQBAJ&dq=dama+multilayer+software

&source=gbs_navlinks_s

SCOPUS

>> “dama pavement” 10-6-2015: 3 resultados.

Flexible Pavement Analysis in PC/Mini Environment Through DAMA Package

(1997)

Assessment of computer programs for analysis of flexible pavement structure (1995)

STRUCTURAL ANALYSIS OF ASPHALT PAVEMENTS USING COMPUTERS.

(1984)

7.6.9 ECORUTE

GOOGLE

>> “ecoroute lcpc” 10-6-2015:

http://www.lcpc.fr/english/products/lcpc-products-alize-lcpc-routes/

La página principal del LCPC se encuentra en construcción (10-6-2015) debido a la

fusión con INRETS para formar IFSTTAR (Institut Français des Sciences et

Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux). Aún así,

navengando por esta página web se puede llegar al enlace mostrado sobre este

párrafo.

http://www.lcpc.fr/english/products/

http://www.asphaltinstitute.org/sw-1-asphalt-thickness-design-software-for-highways-airports-heavy-wheel-loads-and-other-applications/


https://books.google.es/books?id=BiXcBQAAQBAJ&dq=dama+multilayer+software&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=BiXcBQAAQBAJ&dq=dama+multilayer+software&source=gbs_navlinks_s

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-1842635086&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=dama+pavement&sid=981EA3212A6F5F400F27F4E5F25D8AC3.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a120&sot=b&sdt=b&sl=28&s=TITLE-ABS-KEY%28dama+pavement%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28dama+pavement%29



http://www.lcpc.fr/english/products/lcpc-products-alize-lcpc-routes/

http://www.lcpc.fr/english/products/




123

>>”método ecoroute” 28-6-2015:

Proyecto de firmes para autopistas: http://trid.trb.org/view.aspx?id=1005090

PÁGINA ACTUALIZADA DE LA LCPC: http://www.ifsttar.fr/

FAMA+

>> “ecoroute lcpc” 10-6-2015:

No se obtienen resultado destacables.

SCOPUS

>> “ecoroute” 10-6-2015:

Current knowledge and research on the design of flexible pavements in Senegal

7.6.10 ELSYM 5

GOOGLE

>> “elsym 5” 28-6-2015:

http://www.geotechnicaldirectory.com/page/software/Pavements.html

(Enlace que lleva a: http://www-mctrans.ce.ufl.edu/mct/ , página web de la

Universidad de Florida, donde se puede encontrar ELSYM 5 en la siguiente

dirección: http://mctrans.ce.ufl.edu/store/description.asp?itemID=10 )

FAMA +

>> “elsym 5” 28-6-2015:

Three-dimensional modeling of pavement with dual load using finite element.

(English)

SCOPUS

>> “elsym 5” 28-6-2015:

Models to estimate k subgrade reaction modulus values based on deflection basin

parameters

http://trid.trb.org/view.aspx?id=1005090

http://www.ifsttar.fr/

http://www.geotechnicaldirectory.com/page/software/Pavements.html

http://www-mctrans.ce.ufl.edu/mct/

http://mctrans.ce.ufl.edu/store/description.asp?itemID=10

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84859902126&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=elsym+5&st2=&sid=21F99F63047A70B0139038F53231031F.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a30&sot=b&sdt=b&sl=22&s=TITLE-ABS-KEY%28elsym+5%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28elsym+5%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84859902126&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=elsym+5&st2=&sid=21F99F63047A70B0139038F53231031F.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a30&sot=b&sdt=b&sl=22&s=TITLE-ABS-KEY%28elsym+5%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28elsym+5%29




124

7.6.11 EVERFE

GOOGLE

>> “everfe software” 28-6-2015:

http://civil.umaine.edu/everfe/ (presentación del programa y obtención)

>> “everfe manual” 28-6-2015:

http://www.wsdot.wa.gov/NR/rdonlyres/FEED2E49-76D2-443C-BC59-

6FDCBB94D002/0/EverFEv101Manual.pdf (manual del usuario incluido en el

apartado 4.1.1.2)

FAMA + Y SCOPUS:

>> “everfe” 28-6-2015:

Finite element modeling of environmental effects on rigid pavement deformation

7.6.12 FEACONS_IV

GOOGLE

>> “feacons choubane” 28-6-2015

(Choubane es uno de los autores según la Guide for Mechanistic-Empirical Design,

de 2003)

Dhir, R. and Dyer, T. Concrete in the Service of mankind: Concrete for environment

protection and enhancement. CRC Press, 1996:

https://books.google.es/books?id=TqjyXpkxKnwC&dq=feacons+choubane&source

=gbs_navlinks_s

>> “feacons III computer program” 28-6-2015:


FAMA+

>> “feacons” 28-6-2015:

The Structural Effects of Lean Concrete Subbases on Concrete Highway Pavements

(tercer artículo destacado en el análisis)

SCOPUS

>>”feacons” 28-6-2015:

http://civil.umaine.edu/everfe/

http://www.wsdot.wa.gov/NR/rdonlyres/FEED2E49-76D2-443C-BC59-6FDCBB94D002/0/EverFEv101Manual.pdf

http://www.wsdot.wa.gov/NR/rdonlyres/FEED2E49-76D2-443C-BC59-6FDCBB94D002/0/EverFEv101Manual.pdf

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84901292340&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=everfe&st2=&sid=21F99F63047A70B0139038F53231031F.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a390&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28everfe%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28everfe%29

https://books.google.es/books?id=TqjyXpkxKnwC&dq=feacons+choubane&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=TqjyXpkxKnwC&dq=feacons+choubane&source=gbs_navlinks_s





125

Concrete containing RAP for use in concrete pavement (segundo artículo destacado

en el análisis)

UNIVERSIDAD DE FLORIDA

>>”feacons” 28-6-2015:

Evaluation of Concrete Mixes for Slab Replacement Using the maturity Method and

Accelerated Pavement Testing: http://ufdc.ufl.edu/UFE0021687/00001 (cuarto

artículo destacado en el análisis)

http://search.ufl.edu/web/#gsc.tab=0&gsc.q=feacons (búsqueda en la Universidad

de Florida)

7.6.13 ICAFIR

GOOGLE

>>”icafir”: 27-6-2015.

Primer resultado; sitio de descarga programa y manual:

http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarga&t=6&idsejpf=area_tecn

ica%5CIngenieria%5CRedaccion_de_proyectos%5CICAFIR

FAMA+ y SCOPUS

>> “icafir”: 27-6-2015:

Ningún resultado de interés

7.6.14 ILLI-SLAB

GOOGLE

>> “illi-slab” 11-6-2015:

http://mail.tku.edu.tw/yinghaur/lee/e-download.htm (descarga de versiones

anteriores, no ISLAB 2000, que es la última)

http://www.ara.com/products/ISLAB2000.htm (Presentación de ISLAB 2000)

ILLI-SLAB and FWD deflection basins for characterization of rigid pavements:

http://trid.trb.org/view.aspx?id=657748 (Abstract de un artículo no mencionado en

el análisis, debido a que no se refiere a la versión actual)

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-78651591718&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=feacons&st2=&sid=50D84DF1A9D33D9CC1157030C5BE26ED.ZmAySxCHIBxxTXbnsoe5w%3a230&sot=b&sdt=b&sl=22&s=TITLE-ABS-KEY%28feacons%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=2&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28feacons%29

http://ufdc.ufl.edu/UFE0021687/00001

http://search.ufl.edu/web/#gsc.tab=0&gsc.q=feacons

http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarga&t=6&idsejpf=area_tecnica%5CIngenieria%5CRedaccion_de_proyectos%5CICAFIR

http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarga&t=6&idsejpf=area_tecnica%5CIngenieria%5CRedaccion_de_proyectos%5CICAFIR

http://mail.tku.edu.tw/yinghaur/lee/e-download.htm

http://www.ara.com/products/ISLAB2000.htm





126

FAMA+

>> “illi-slab” 11-6-2015:

Finite element modeling of slab–foundation interaction on rigid pavement

applications (artículo no mencionado en el análisis, debido a que no se refiere a la

versión actual)

>> “islab 2000” 29-6-2015:

Finite element modeling of environmental effects on rigid pavement deformation

SCOPUS

>> “illi-slab” 11-6-2015:

Development of NYSLAB (este artículo aparece en el apartado de J-SLAB)

>> “islab” 29-6-2015:

Influence of paving condition on longitudinal cracking of portland cement concrete

pavement

7.6.15 JSLAB

GOOGLE

>> “jslab pavement design method” 11-6-2015:

http://community.dur.ac.uk/~des0www4/cal/roads/pavdes/thicknes.html

http://www.pavementinteractive.org/article/1993-aashto-rigid-pavement-structural-

design/

http://www.ce.memphis.edu/4901/Powerpoints/22%20-%20PCA%20Method.pdf

http://www.civil.iitb.ac.in/~kvkrao/CE%20742%20Pavement%20Systems%20Engineeri

ng/CE742LEC2.pdf

Éstos son los cuatro primeros enlaces que aparecen. El segundo presenta el método de la

AASHTO con una pequeña aplicación a modo de hoja de cálculo. Pero atendiendo a la

entidad que produce el método, el resultado más interesante es el tercero, ya que

presenta el método de la PCA (Portland Cement Asociation), aunque no aparece en

ningún momento las siglas JSLAB. Este método aparece desarrollado en otro elemento

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-83155176873&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=illi-slab&sid=B49F4B28C78727C01A73C4524B5085CC.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a50&sot=b&sdt=b&sl=24&s=TITLE-ABS-KEY%28illi-slab%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=2&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28illi-slab%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84891942359&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=islab&st2=&sid=BAF1324B98451BA38589563BD7CDBC43.WXhD7YyTQ6A7Pvk9AlA%3a320&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28islab%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=1&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28islab%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84891942359&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=islab&st2=&sid=BAF1324B98451BA38589563BD7CDBC43.WXhD7YyTQ6A7Pvk9AlA%3a320&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28islab%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=1&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28islab%29

http://community.dur.ac.uk/~des0www4/cal/roads/pavdes/thicknes.html

http://www.pavementinteractive.org/article/1993-aashto-rigid-pavement-structural-design/

http://www.pavementinteractive.org/article/1993-aashto-rigid-pavement-structural-design/

http://www.ce.memphis.edu/4901/Powerpoints/22%20-%20PCA%20Method.pdf

http://www.civil.iitb.ac.in/~kvkrao/CE%20742%20Pavement%20Systems%20Engineering/CE742LEC2.pdf

http://www.civil.iitb.ac.in/~kvkrao/CE%20742%20Pavement%20Systems%20Engineering/CE742LEC2.pdf




127

de la bibliografía, el libro Ingeniería de Carreteras (referencia III en Anexo 7.2). Pero se

trata de un Método Empírico.

Tras los resultados de FAMA+ y SCOPUS, se buscó:

>> “nyslab” 29-6-2015:

http://ctis.utep.edu/reports/1NYSlab%20Research%20Report%20FHWA-RD-07-

1008-01.pdf

(Informe sobre el desarrollo de NYSLAB, usado como manual en el apartado

4.1.1.2)

FAMA+ y SCOPUS

>> “jslab” 11-6-2015:

Development of NYSLAB (desarrollo del programa actualizado)

>> “nyslab” 29-6-2015

Modeling of slab-foundation friction in jointed concrete pavements under nonlinear

thermal gradient or traffic loads

7.6.16 KENLAYER

GOOGLE

>> “kenlayer” 3-7-2015:

http://www.webpages.uidaho.edu/ce475/Files/SOFTWARE%20Files/Software.htm

(muestra la existencia de KENPAVE)

>> “kenpave” 3-7-2015:

http://www.oit.edu/academics/degrees/civil-engineering/faculty/roger-

lindgren/civ375/kenpave (obtención libre del programa)

SCOPUS

>> “kenlayer” 3-7-2015:

Fatigue and rutting strain analysis on lime stabilized subgrades to develop a

pavement design chart

http://ctis.utep.edu/reports/1NYSlab%20Research%20Report%20FHWA-RD-07-1008-01.pdf

http://ctis.utep.edu/reports/1NYSlab%20Research%20Report%20FHWA-RD-07-1008-01.pdf

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-83155176873&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=jslab&sid=D896E8B37D44130E05439F04F246A187.I0QkgbIjGqqLQ4Nw7dqZ4A%3a50&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28jslab%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=2&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28jslab%29




http://www.oit.edu/academics/degrees/civil-engineering/faculty/roger-lindgren/civ375/kenpave

http://www.oit.edu/academics/degrees/civil-engineering/faculty/roger-lindgren/civ375/kenpave

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84921517100&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=kenlayer&st2=&sid=076CF191558A05B7AD15CBD07E5F2D06.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a40&sot=b&sdt=b&sl=23&s=TITLE-ABS-KEY%28kenlayer%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28kenlayer%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84921517100&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=kenlayer&st2=&sid=076CF191558A05B7AD15CBD07E5F2D06.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a40&sot=b&sdt=b&sl=23&s=TITLE-ABS-KEY%28kenlayer%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28kenlayer%29




128

7.6.17 KENSLABS

GOOGLE

>> “kenslab pavement” 12-6-2015:


(mismo enlace que salió en KNLAYER)

>> “kenslab pavement huang” 12-6-2015: 309 resultados

http://es.scribd.com/doc/218439605/Pavement-Analysis-and-Design-by-Yang-H-

Huang#scribd

Este criterio se ha buscado debido a que en los datos de partida se indicaba que Yang

H. Huang era el autor de este método. Efectivamente, unos de los enlaces que salen

como resultado de la búsqueda (que no está repetido) es el mostrado sobre estas

líneas donde se muestra que en un libro del mismo autor titulado “Pavement Analysis

and Design”, que es la referencia II en el Anexo 7.2.

FAMA+

>> “kenslabs pavement” 4-7-2015:

Economic Sustainability of Concrete Pavements

7.6.18 MEPDG

GOOGLE

>> “mepdg software” 29-6-2015:

http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/archive/mepdg/home.htm (muestra de la salida

en 2011 de la última versión y la conexión con la NCHRP 1-37 A)

>> “aashtoware pavement me design” 29-6-2015:

http://www.aashtoware.org/Pavement/Pages/default.aspx (página oficial del

programa con enlaces para su obtención)

>> “aashto mepdg manual of practice”29-6-2015:


http://es.scribd.com/doc/218439605/Pavement-Analysis-and-Design-by-Yang-H-Huang#scribd

http://es.scribd.com/doc/218439605/Pavement-Analysis-and-Design-by-Yang-H-Huang#scribd




129

https://bookstore.transportation.org/collection_detail.aspx?ID=37 (página para la

obtención del document de la Guía MEPDG)

>> ”mepdg software guide” 29-6-2015:

http://www.udot.utah.gov/main/uconowner.gf?n=10191719003826743 (manual de

implantación en Utah, de 2011).

>> ”mepdg manual 2015” 29-6-2015:

https://www.codot.gov/business/designsupport/materials-and-

geotechnical/manuals/pdm/2015-pdm-final/2015-pdm-part-2 (segunda parte de la

guía usada para este método, incluida en el apartado 4.1.1.2)

>> ”mepdg manual 2015 colorado part 1” 29-6-2015:

https://www.codot.gov/business/designsupport/materials-and-

geotechnical/manuals/pdm/2015-pdm-final/2015-pdm-part-1 (primera parte de la

guía)

>> “nchrp 1-37” 29-6-2015:

http://apps.trb.org/cmsfeed/TRBNetProjectDisplay.asp?ProjectID=216

(Comprobación del estado de la NCHRP 1-37)

SCOPUS

>> “mepdg” 29-6-2015:

Effects of mean annual temperature and mean annual precipitation on the

performance of flexible pavement using ME design

https://bookstore.transportation.org/collection_detail.aspx?ID=37

http://www.udot.utah.gov/main/uconowner.gf?n=10191719003826743

https://www.codot.gov/business/designsupport/materials-and-geotechnical/manuals/pdm/2015-pdm-final/2015-pdm-part-2




http://apps.trb.org/cmsfeed/TRBNetProjectDisplay.asp?ProjectID=216

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84925002749&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=mepdg&st2=&sid=CE7013A5715AD877C4FCE3655E5BE176.FZg2ODcJC9ArCe8WOZPvA%3a400&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28mepdg%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28mepdg%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84925002749&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=mepdg&st2=&sid=CE7013A5715AD877C4FCE3655E5BE176.FZg2ODcJC9ArCe8WOZPvA%3a400&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28mepdg%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28mepdg%29




130

7.6.19 MICHPAVE

En este caso no se ha usado un buscador, sino que se ha usado el enlace de AMADEUS

(www.egr.msu.edu/~harichan/software/mpmb.html), que ya no está disponible, y se ha

seguido buscando en el sitio web de la Universidad de Michigan, y en su división de

Ingeniería Civil:

http://www.egr.msu.edu/cee/research/pavements/publications.html

El manual de usuario online está en esta dirección:


SCOPUS:

>> “michpave” 30-6-2015:

Field evaluation and analysis of flexible pavement structural responses under

dynamic loads

>> “mfpds” 30-6-2015:

Flexible pavement design in Michigan: Transition from empirical to mechanistic

methods

7.6.20 MMOPP

GOOGLE

>> “mmopp” 30-6-2015:

http://www.vejdirektoratet.dk/DA/vejsektor/ydelser/programmer/Sider/Dimensioneri

ngsprogram.aspx#.VZKH4o0w_IX (página oficial del programa)

FAMA + y SCOPUS

>> “mmopp” 30-6-2015:

Seasonal Deterioration of Unsurfaced Roads.

http://www.egr.msu.edu/~harichan/software/mpmb.html

http://www.egr.msu.edu/cee/research/pavements/publications.html


https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84863624982&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=michpave&st2=&sid=7BD6AD605DA30BAAF295C54B3FA6657B.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a30&sot=b&sdt=b&sl=23&s=TITLE-ABS-KEY%28michpave%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=2&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28michpave%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-84863624982&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=michpave&st2=&sid=7BD6AD605DA30BAAF295C54B3FA6657B.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a30&sot=b&sdt=b&sl=23&s=TITLE-ABS-KEY%28michpave%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=2&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28michpave%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-0035734159&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=mfpds&st2=&sid=7BD6AD605DA30BAAF295C54B3FA6657B.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a240&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28mfpds%29&relpos=2&relpos=2&citeCnt=4&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28mfpds%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-0035734159&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=mfpds&st2=&sid=7BD6AD605DA30BAAF295C54B3FA6657B.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a240&sot=b&sdt=b&sl=20&s=TITLE-ABS-KEY%28mfpds%29&relpos=2&relpos=2&citeCnt=4&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28mfpds%29

http://www.vejdirektoratet.dk/DA/vejsektor/ydelser/programmer/Sider/Dimensioneringsprogram.aspx#.VZKH4o0w_IX

http://www.vejdirektoratet.dk/DA/vejsektor/ydelser/programmer/Sider/Dimensioneringsprogram.aspx#.VZKH4o0w_IX




131

7.6.21 NOAH

GOOGLE

>> “noah pavement design” 30-6-2015:

The NOAH software: a novel approach to pavement design computations


New tools for rational pavement design


>> “noah pavement software” 30-6-2015:

Loizos, A. Manfred, N. P., Scarpas, T. and Al-Qadi, I.L. Advanced Testing and

Characterization of Bituminous Materials. CRC Press, 2009.

https://books.google.es/books?id=_nnMBQAAQBAJ&dq=noah+pavement+software

&source=gbs_navlinks_s

>> “NOAH Computer Software for pavement design calculations” 30-6-2015:

Éste es el título del manual del programa según las referencias del proyecto

AMADEUS, aunque no se han obtenido resultados nuevos.

PÁGINA DE LA EMPRESA NYNAS:

http://www.nynas.com/

En SCOPUS y en FAMA+ no se han obtenido artículos en el ámbito del diseño de

firmes.

7.6.22 RISC

GOOGLE

>> “risc pavement design” 11-6-2015:

Risc-a mechanistic method of rigid pavement design

(http://trid.trb.org/view.aspx?id=716182)

http://www.fhwa.dot.gov/pavement/pub_details.cfm?id=298 (enlace que lleva a Rigid

Pavement Analysis and Design, incluido en el Anexo 7.2, la referencia VII)



https://books.google.es/books?id=_nnMBQAAQBAJ&dq=noah+pavement+software&source=gbs_navlinks_s

https://books.google.es/books?id=_nnMBQAAQBAJ&dq=noah+pavement+software&source=gbs_navlinks_s

http://www.nynas.com/


http://www.fhwa.dot.gov/pavement/pub_details.cfm?id=298




132

>>”risc pavement software” 30-6-2015:

http://www.tmr.qld.gov.au/business-industry/Road-systems-and-

engineering/Software/RISC.aspx (cálculo de costes de accidentes, Roadside Impact

Severity Calculator, Transport and Main Roads, Queensland)

Se ha incluido aquí para recalcar la posible confusión

En SCOPUS y en FAMA+ tampoco se han obtenido resultados para este programa.

7.6.23 ROADENT (MnPAVE)

GOOGLE

>> “roadent pavement”6-7-2015:

Timm, D.H., Newcomb, D.E., Birgisson, B. and Galambos, T. V. Incorporation of

Reliability into the Minnesota Mechanistic –Empirical Pavement Design Method.

University of Minnesota, Department of Civil Engineering, 1999

http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CC

kQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.cts.umn.edu%2FPublications%2FResearchRe

ports%2Fpdfdownload.pl%3Fid%3D212&ei=eMCaVeDCCML0Up2kj4AN&usg=A

FQjCNFLpkLp_jsWX9Xcv7pEWwFI2EJV9Q&sig2=d47IqgW4OvZJowDpTJcHNA

>> “roadent mnpave” 6-7-2015:

Tanquist, B. Local Road Material Properties and Calibration for MnPAVE Summary

Report. MnDOT, Materials & Road Research. 2008

http://www.lrrb.org/media/reports/200856.pdf

Este informe muestra en su Abstract que ROADENT evolucionó a MnPAVE

>> “Minnesota dot pavement design” 30-6-2015:

http://www.dot.state.mn.us/materials/pvmtdesign/software.html (sitio web del

MnDOT para obtención de MnPAVE y su manual)

http://www.tmr.qld.gov.au/business-industry/Road-systems-and-engineering/Software/RISC.aspx

http://www.tmr.qld.gov.au/business-industry/Road-systems-and-engineering/Software/RISC.aspx

http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CCkQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.cts.umn.edu%2FPublications%2FResearchReports%2Fpdfdownload.pl%3Fid%3D212&ei=eMCaVeDCCML0Up2kj4AN&usg=AFQjCNFLpkLp_jsWX9Xcv7pEWwFI2EJV9Q&sig2=d47IqgW4OvZJowDpTJcHNA




http://www.lrrb.org/media/reports/200856.pdf

http://www.dot.state.mn.us/materials/pvmtdesign/software.html




133

FAMA+

>> “roadnet pavement” 30-6-2015:

Ninguno de los 4 resultados hace referencia a ningún método para dimensionar

firmes que se llame ROADNET.

>> “mnpave” 30-6-2015:

Mechanistic-Empirical Evaluation of Aggregate Base and Granular Subbase Quality

Affecting Flexible Pavement Performance in Minnesota (2011)

SCOPUS

De la misma manera, se obtienen resultados no enfocados en el dimensionamiento de

firmes en esta base de datos. El resultado de la búsqueda de “roadnet” en Scopus es

un conjunto de 13 artículos que no tienen relación con el dimensionamiento de

firmes.

>> “mnpave” 30-6-2015:

Resilient modulus behavior estimated from aggregate source properties

7.6.24 SW-1

GOOGLE

>> “sw-1 pavement design” 1-7-2015:

http://www.asphaltinstitute.org/sw-1-asphalt-thickness-design-software-for-

highways-airports-heavy-wheel-loads-and-other-applications/ (presentación y

obtención del software)

http://www.asphaltinstitute.org/wp-

content/uploads/Thickness_Mix/SW_1%20Sofware%20Users%20Guide.pdf (manual

de usuario)

>> “asphalt institute ms-1” 1-7-2015:

https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/001/ai.ms-1.1970.pdf (octava edición de MS-

1, de 1970)

La novena versión está disponible para su compra en la página web del primer

enlace.




http://www.asphaltinstitute.org/wp-content/uploads/Thickness_Mix/SW_1%20Sofware%20Users%20Guide.pdf

http://www.asphaltinstitute.org/wp-content/uploads/Thickness_Mix/SW_1%20Sofware%20Users%20Guide.pdf

https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/001/ai.ms-1.1970.pdf




134

FAMA +

>> “ “sw-1” asphalt institute ” 1-7-2015

The development of SW-1: New Asphalt Institute thickness design software

Es el mismo que en SCOPUS, pero es el primero localizado, ya que no hay

resultados para “ “sw-1” pavement design”, “ “sw-1” pavement ” o “sw-1 asphalt”.

En este caso es importante el uso de comillas (“”) en el criterio de búsqueda.

SCOPUS

>> “sw-1 asphalt” 1-7-2015:

Essential asphalt references

The development of SW-1: New Asphalt Institute thickness design software

7.6.25 VÄGDIM 95

GOOGLE

>> “vagdim software”, “vägdim software”, “vagdim pavement” 1-7-2015:

Los resultados hacen referencia únicamente a AMADEUS.

>> “vti sweeden”1-7-2015:

https://www.vti.se/en/ (sin resultados en su buscador)

https://www.vti.se/en/vti-offers/ (no aparece VÄGDIM 95 en “servicios”)

>> ”a new flexible pavement design method Sweeden” 1-7-2015:

http://www.vti.se/en/publications/new-flexible-pavement-design-method-formulation-

of-a-user-friendly-mechanisticempirical-design-system-for-swedish-conditions/

(acceso a la guía en formato PDF, incluida en el apartado 4.1.1.2)

Sin resultados en SCOPUS ni en FAMA+.



https://www.vti.se/en/

https://www.vti.se/en/vti-offers/

http://www.vti.se/en/publications/new-flexible-pavement-design-method-formulation-of-a-user-friendly-mechanisticempirical-design-system-for-swedish-conditions/

http://www.vti.se/en/publications/new-flexible-pavement-design-method-formulation-of-a-user-friendly-mechanisticempirical-design-system-for-swedish-conditions/




135

7.6.26 VEROAD

GOOGLE

>> “veroad visco elastic ” 1-7-2015:

http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CD

IQFjAA&url=http%3A%2F%2Fheronjournal.nl%2F41-1%2F5.pdf&ei=

tRGUVeLNEsfxUsHkgNgJ&usg=AFQjCNFpUyI-QbRY35SDApscSFlfg5XbHQ

(artículo original de 1996)

>> “viscoroute 2.0” 1-7-2015:

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1005/1005.1763.pdf (artículo sobre ViscoRoute)

PÁGINA WEB DEL RIJKSWATERSTAAT:

http://www.rijkswaterstaat.nl/en/ (no se localizó VEROAD en su buscador)

FAMA+

>> “veroad” 1-7-2015:

Mechanistic evaluation of cracking in in-service asphalt pavements. (artículo de 2014)

SCOPUS

>> “veroad” 1-7-2015:

VEROAD: A viscoelastic multilayer computer program (mismo artículo de 1996)

On a certain method of selection of domain for finite element modelling of the

layered elastic half-space in the static analysis of flexible pavement (artículo de

2012)

7.6.27 VESYS

GOOGLE

>> “vesys software rut depth” 1-7-2015:

volpedb.volpe.dot.gov/sbir/sol03/docs/vesys-intro.doc (documento sobre las

versiones de VESYS)

FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION:

http://www.fhwa.dot.gov/

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1005/1005.1763.pdf

http://www.rijkswaterstaat.nl/en/




http://www.fhwa.dot.gov/




136

UNIVERSIDAD DE WUPPERTAL

http://www.uni-wuppertal.de/startseite.html

http://wbserver.bau.uni-wuppertal.de/SeSb/Forschung/Publikationen.html

(resultados de la búsqueda)

FAMA+

>> “vesys pavement” 1-7-2015:

Verification and Calibration of VESYS5W Fatigue Cracking Model Using Results

from Accelerated Pavement Testing.

SCOPUS

>> “vesys” 1-7-2015:

Comparison between flexible pavement damage due to conventional and wide-base

tires of heavy multiple axles

7.6.28 WESLAYER

GOOGLE

>> “chou 1981 wesliqid report 3” 2-7-2015:

(Chou es el autor de las guías)

http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA1

04547 (informe 3 de los mencionados en los manuales de WELAYER y WESLIQID

en apartado 4.1.1.2)

COASTAL AND HYDRAULICS LABORATORY:

http://chl.erdc.usace.army.mil/software (software)

http://chl.erdc.usace.army.mil/Media/8/5/5/index.html (historia de la entidad)

ERDC:

http://www.erdc.usace.army.mil/Media/FactSheets/FactSheetArticleView/tabid/9254/

Article/476780/pavement-testing-facility.aspx (Firmes)

http://www.erdc.usace.army.mil/About/Leadership/BioArticleView/tabid/9253/Articl

e/476793/associate-director.aspx (noticia donde se menciona WES como disuelta

(“former”) )

http://www.uni-wuppertal.de/startseite.html

http://wbserver.bau.uni-wuppertal.de/SeSb/Forschung/Publikationen.html



http://chl.erdc.usace.army.mil/software

http://chl.erdc.usace.army.mil/Media/8/5/5/index.html

http://www.erdc.usace.army.mil/Media/FactSheets/FactSheetArticleView/tabid/9254/Article/476780/pavement-testing-facility.aspx

http://www.erdc.usace.army.mil/Media/FactSheets/FactSheetArticleView/tabid/9254/Article/476780/pavement-testing-facility.aspx

http://www.erdc.usace.army.mil/About/Leadership/BioArticleView/tabid/9253/Article/476793/associate-director.aspx

http://www.erdc.usace.army.mil/About/Leadership/BioArticleView/tabid/9253/Article/476793/associate-director.aspx




137

GEOTECHNICAL AND STRUCTURE LABORATORY:

http://gsl.erdc.usace.army.mil/

FAMA+ y SCOPUS:

>> “weslayer” 2-7-2015:

Structural Analysis Computer Programs for Rigid Multicomponent Pavement

Structures with Discontinuities - WESLIQID AND WESLAYER - 1. Program

Development and Numerical Presentations.


Structures with Discontinuities--WESLIQID and WESLAYER. Report 2. Manual for

the WESLIGID Finite Element Program.


Structures with Discontinuities --WESLIQID and WESLAYER. Report 3. Manual for

the WESLAYER Finite Element Program.

7.6.29 WESLEA

GOOGLE

>> “weslea pavement” 2-7-2015:

http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afd

eling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/Leerstoel_Weg

bouwkunde/-_Onderwijs/-_College_Dictaten/doc/CT3041_UK_Hoofdstuk_7.pdf

(pequeña guía, mostrada en apartado 4.1.1.2)


(descarga del programa)

SCOPUS

>> “weslea” 2-7-2015:

Measured and theoretical pressures in base and subgrade layers under dynamic

truck loading (2006)

http://gsl.erdc.usace.army.mil/

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-0019564038&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=weslayer&st2=&sid=FEAA5701DC0AE96113B6D45729145209.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a10&sot=b&sdt=b&sl=23&s=TITLE-ABS-KEY%28weslayer%29&relpos=0&relpos=0&citeCnt=0&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28weslayer%29



http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afdeling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/Leerstoel

http://www.citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/Over_de_faculteit/Afdelingen/Afdeling_Bouw/-_Secties/Sectie_Weg_en_Railbouwkunde/-_Leerstoelen/Leerstoel


https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-33744908592&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=weslea&st2=&sid=FEAA5701DC0AE96113B6D45729145209.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a110&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28weslea%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=3&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28weslea%29

https://www.scopus.com/record/display.url?eid=2-s2.0-33744908592&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=weslea&st2=&sid=FEAA5701DC0AE96113B6D45729145209.53bsOu7mi7A1NSY7fPJf1g%3a110&sot=b&sdt=b&sl=21&s=TITLE-ABS-KEY%28weslea%29&relpos=1&relpos=1&citeCnt=3&searchTerm=TITLE-ABS-KEY%28weslea%29




138

7.6.30 WESLIQID

La búsqueda para WESLIQID es la misma que la de WESLAYER, ya que ambos

programas fueron producidos al mismo tiempo y presentados en los informes

localizados en la búsqueda de WESLAYER. Por lo tanto, el manual de este método está

localizado. Además, la búsqueda en FAMA+ y en SCOPUS no ofrece resultados, por lo

que no se puede demostrar su uso actual.