El diseño y evaluación precisos de pavimentos requieren la ejecución de un análisis de respuesta. El comportamiento de los materiales de pavimento no se ajusta necesariamente a las suposiciones de la teoría elástica multi-lineal que se adopta comúnmente durante el análisis de pavimentos. En particular, los materiales granulares no ligados ubicados en las capas base y sub-base se comportan de manera elástica no lineal, lo que se puede capturar a través de un modelado constitutivo avanzado de su módulo resiliente. El método de elementos finitos nos permite codificar modelos constitutivos y cuantificar las variaciones potenciales en las respuestas del pavimento debido a diferentes suposiciones mecánicas. En este estudio, se investigan las variaciones en la respuesta para una estructura típica de un pavimento flexible considerando el comportamiento anisotrópico no lineal de los materiales no ligados junto con su estado inicial de tensión-deformación. Para demostrar el impacto de su comportamiento en el resultado del análisis de pavimento, se asumen grosores y módulos variables de la capa de concreto asfáltico, de manera que cubran un amplio espectro de carreteras. Se encontró que las respuestas del pavimento pueden calcularse hasta 3.5 veces más altas que las obtenidas del análisis lineal convencional. Esta comparación significa que el modelado mecánico alternativo de los materiales granulares no ligados puede resultar ser más conservador (es decir, conducir a mayores deformaciones) en términos de diseño y análisis de pavimentos. Desde una perspectiva práctica, este estudio alerta a los científicos e ingenieros de pavimentos involucrados en el diseño de pavimentos sobre una predicción de rendimiento más confiable, que es necesaria para cerrar la brecha entre el modelado avanzado y el análisis rutinario.