Desarrollo de una metodología para la incorporación del cambio climático en el diseño pavimentos

Abstract

This study presents the development of a methodology and a tool to incorporate climate and climate change in the design of road pavement subgrade, which is based on the Climate Information System for Highway Design (SICliC) and the Enhanced Integrated Climate Model (EICM) of AASHTO's MEPDG, through which the Thornthwaite Moisture Index (TMI) can be estimated based on historical precipitation and temperature data, and also using climate change scenarios for Mexico. The proposal allows determining the behavior of variables that influence the soil resilient modulus and that are associated with climate, such as moisture content, suction matric and degree of saturation, through which an environmental factor can be estimated for granular materials that constitute the foundation soil or subgrade. This factor allows the resilient modulus at optimum to be adjusted to a resilient modulus at equilibrium for the project site. The results of this study show that climate variation influences the behavior of the soil resilient modulus, due to changes in the initial equilibrium conditions, seasonal fluctuation of precipitation and temperature, and projected changes of climate change. The practical example demonstrated that the results of the estimations carried out allow climate and climate change to be adequately considered in the subgrade resilient modulus of road pavements. Addressing the climate and climate change of the project site in pavement design, particularly the resilient modulus of the subgrade, will increase the durability and resilience of pavements.

En la presente investigación se presenta el desarrollo de una metodología y una herramienta para incorporar el clima y el cambio climático en el diseño de la subrasante en pavimentos carreteros, la cual se basa en el Sistema de Información Climática para el Diseño de Carreteras (SICliC) y el Modelo Climático Integrado Mejorado (EICM) del MEPDG de AASHTO, mediante el cual se puede estimar el índice de Humedad Thornthwaite (TMI) con base en datos históricos de precipitación y temperatura, y también utilizando escenarios del cambio climático para México. La propuesta permite determinar el comportamiento de variables que influyen el módulo de resiliencia y que están asociadas al clima, tales como el contenido de humedad, la matriz de succión y el grado de saturación, mediante los cuales se puede estimar un factor ambiental para materiales granulares que conforman el suelo de cimentación o subrasante. Este factor permite ajustar el módulo de resiliencia óptimo en un módulo de resiliencia en equilibrio para el sitio de proyecto. Los resultados de este estudio muestran que la variación climática influye el comportamiento del módulo de resiliencia, debido a cambios en las condiciones de equilibrio iniciales, la fluctuación estacional de la precipitación y la temperatura, y de los cambios proyectados del cambio climático. El ejemplo práctico permitió constatar que las estimaciones realizadas permiten considerar adecuadamente el clima y el cambio climático en el módulo de resiliencia de la subrasante para pavimentos carreteros. La consideración del clima y el cambio climático del sitio del proyecto en el diseño de pavimentos, particularmente el módulo de resiliencia de la subrasante permitirá aumentar la durabilidad y la resiliencia de los pavimentos.