Calibración de los modelos de deterioro IRI y agrietamiento del software HDM-4 para la estructura de pavimento flexible : Estudio de caso del sector Buga – Andalucía, en el departamento del Valle del Cauca

Abstract

La presente tesis se centra en la calibración de los modelos de deterioro del Índice de Rugosidad Internacional (IRI) y del agrietamiento del software HDM-4 para un tramo específico de la red vial colombiana. La necesidad de una red vial moderna y accesible es crucial para el desarrollo económico de Colombia, especialmente debido a su dependencia de la producción agrícola, que debe ser transportada desde las zonas rurales hasta las grandes ciudades y puertos para su exportación. A pesar de los avances en infraestructura vial desde la década de 1990, el país aún enfrenta retos importantes en términos de cobertura y mantenimiento de carreteras pavimentadas. En este contexto, el tramo vial Buga – Andalucía, ubicado entre el K66+902 y el K102+761 de la Ruta Nacional 25, conocido como Troncal de Occidente, se selecciona como caso de estudio debido a su relevancia y la disponibilidad de datos históricos. El objetivo general de la tesis es calibrar los modelos de deterioro de rugosidad y agrietamiento del software HDM-4 para la estructura de pavimento flexible del sector Buga – Andalucía. Los objetivos específicos incluyen evaluar la curva de deterioro del IRI y agrietamiento, comparar los resultados obtenidos del HDM-4 con el comportamiento real del pavimento y obtener los factores de calibración del modelo de progresión del IRI. La metodología empleada es de enfoque cuantitativo y correlacional. Se inicia con una revisión bibliográfica, seguida de la selección del tramo de vía considerando el clima, nivel de tráfico y estructura del pavimento. La caracterización del nivel de tráfico se basa en los ejes equivalentes promedio diarios obtenidos de datos históricos. La evolución de las patologías de IRI y agrietamiento se analiza a partir de una base de datos histórica de seis años. Finalmente, se construye una curva de comportamiento que refleja el deterioro real del pavimento y se calibra el modelo del software HDM-4 para obtener los factores de ajuste necesarios. Este estudio contribuirá a mejorar la precisión de los modelos de deterioro del pavimento, permitiendo una mejor planificación y asignación de recursos para el mantenimiento de la infraestructura vial, lo cual es crucial para mantener altos niveles de servicio y satisfacción entre los usuarios de la vía.

This thesis focuses on the calibration of the roughness and cracking deterioration models of the HDM-4 software for a specific segment of the Colombian road network. The need for a modern and accessible road network is crucial for Colombia's economic development, especially given its reliance on agricultural production, which must be transported from rural areas to major cities and ports for export. Despite significant advances in road infrastructure since the 1990s, the country still faces considerable challenges in terms of paved road coverage and maintenance. In this context, the Buga – Andalucía Road segment, located between K66+902 and K102+761 on National Route 25, commonly known as the Troncal de Occidente, was selected as a case study due to its relevance and the availability of historical data. The main objective of this thesis is to calibrate the roughness and cracking deterioration models of the HDM-4 software for the flexible pavement structure of the Buga – Andalucía sector. Specific objectives include evaluating the IRI roughness and cracking deterioration curve, comparing the HDM-4 model results with the actual pavement behavior, and obtaining calibration factors for the IRI progression model based on measured field data. The methodology employed is quantitative and correlational. It begins with a comprehensive literature review, followed by the selection of the road segment considering climate, traffic level, and pavement structure. Traffic levels are characterized based on historical data of average daily equivalent axles. The evolution of IRI and cracking pathologies is analyzed using a historical database of state index evaluations conducted over the past six years. Finally, a behavior curve reflecting the actual pavement deterioration is constructed, and the HDM-4 model is calibrated to achieve the best fit between the modeled and actual field data. This study aims to improve the accuracy of pavement deterioration models, enabling better planning and resource allocation for road infrastructure maintenance, which is crucial for maintaining high service levels and user satisfaction.