6.2. diseño de pavimento

“MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DEL JR. POMPEYA
PORTAL, CDRA. 01, JR. ATAHUALPA CDRA. 01 Y JR. EDELMIRA SILVA CDRAS. 1, 2, 3, 4 Y 5 DE LA
CIUDAD DE CHOTA - DISTRITO CHOTA - PROVINCIA DE CHOTA - REGIÓN CAJAMARCA”
MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE CHOTA
0
DISEÑO DE PAVIMENTO

“MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR DEL JR. POMPEYA PORTAL CUADRA 01 Y JR.
EDELMIRA SILVA CUADRAS 01, 02, 03 Y 04 DEL DISTRITO DE CHOTA - PROVINCIA DE CHOTA - DEPARTAMENTO DE
CAJAMARCA”, CÓDIGO ÚNICO: 2522168
1
DISEÑO DEL PAVIMENTO RÍGIDO - MÉTODO AASHTO 93
1. INTRODUCCIÓN
Para el diseño del pavimento se ha utilizado el método de diseño AASHTO, originalmente
conocido como AASHO, fue desarrollado en los Estados Unidos en la década de los 60,
basándose en un ensayo a escala real realizado durante 2 años en el estado de Illinois, con
el fin de desarrollar tablas, gráficos y fórmulas que representen las relaciones deterioro -
solicitación de las distintas secciones ensayadas.
Se ha elegido el método AASHTO, porque a diferencia de otros métodos, este método
introduce el concepto de serviciabilidad en el diseño de pavimentos como una medida de su
capacidad para brindar una superficie lisa y suave al usuario.
En este capítulo se desarrollará en forma concisa los conceptos básicos sobre pavimentos
rígidos, para tener una idea general de los tipos de pavimentos, así como de los principales
elementos que conforman el pavimento de concreto como son: subbase, losa de concreto,
juntas, selladores, tipos de pavimento, etc. Asimismo, se describirá brevemente cada uno de
los factores o parámetros necesarios para el diseño de pavimentos rígidos según el método
AASHTO 93.
2. INTRODUCCIÓN A LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS
2.1. Definición
Un pavimento de concreto o pavimento rígido consiste básicamente en una losa de concreto
simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. La losa, debido a su
rigidez y alto módulo de elasticidad, absorbe gran parte de los esfuerzos que se ejercen sobre
el pavimento lo que produce una buena distribución de las cargas de rueda, dando como
resultado tensiones muy bajas en la subrasante. Todo lo contrario, sucede en los pavimentos
flexibles, que, al tener menor rigidez, transmiten los esfuerzos hacia las capas inferiores lo
cual trae como consecuencia mayor tensión en la subrasante, como se pude apreciar en la
figura N° 01.
FIGURA N° 01: Esquema de comportamiento de pavimento

2
2.2. Componentes del pavimento rígido
Los elementos que conforman un pavimento rígido son: subrasante, subbase, la losa de
concreto, etc. A continuación, se hará una breve descripción de cada uno de los elementos
que conforman el pavimento rígido.
FIGURA N° 02
PRINCIPALES COMPONENTES DEL PAVIMENTO
2.3. Subrasante:
Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se
extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito
previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener
las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño.
El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que
ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la
expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un
pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la
subrasante. Se considera como la cimentación del pavimento y una de sus funciones
principales es la de soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación.
a. Subbase
Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir
y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento,
de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones
Pavimento rígido

3
inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los
cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento.
Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua,
protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales
granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua,
causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de
una subrasante o subbase adecuada.
b. Losa (superficie de rodadura):
Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por
lo que, debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la
losa, más que en la capacidad de la subrasante, dado que no usan capa de base.
c. Juntas
La función de las juntas consiste en mantener las tensiones de la losa provocadas por la
contracción y expansión del pavimento dentro de los valores admisibles del concreto; o
disipar tensiones debidas a agrietamientos inducidos debajo de las mismas losas. Son muy
importantes para garantizar la duración de la estructura, siendo una de las pautas para
calificar la bondad de un pavimento. Por otro lado, deben ser rellenadas con materiales
apropiados, utilizando técnicas constructivas específicas. En consecuencia, la conservación
y oportuna reparación de las fallas en las juntas son decisivas para la vida útil de un
pavimento.
De acuerdo a su ubicación respecto de la dirección principal o eje del pavimento, se
denominan como longitudinales y transversales. Según la función que cumplen se les
denomina de contracción, articulación, construcción expansión y aislamiento. Según la
forma, se les denomina, rectas y acanaladas.
 JUNTAS DE CONTRACCIÓN
Su objetivo es inducir en forma ordenada la ubicación del agrietamiento del pavimento
causada por la contracción (retracción) por secado y/o por temperatura del concreto. Se
emplea para reducir la tensión causada por la curvatura y el alabeo de losas. Los pasadores
se pueden usar en las juntas de contracción para la transferencia de cargas, bajo ciertas
condiciones. Sin embargo, se espera que la transferencia de cargas se logre mediante la
trabazón entre los agregados.
 JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN
Las juntas de construcción separan construcciones contiguas colocadas en diferentes
momentos, tales como la colocación al final del día o entre fajas de pavimentación. La
transferencia de cargas se logra mediante el empleo de pasadores. Pueden ser

4
transversales o longitudinales. En la figura 1.7 se observan los diferentes tipos de juntas de
construcción.
 JUNTAS DE EXPANSIÓN O AISLACIÓN
Se usan para aislar pavimentos que se interceptan con la finalidad de disminuir los esfuerzos
de compresión en éstos, cuando se expanden por el aumento de temperatura. También se
utilizan para aislar estructuras existentes. En la figura N° 03 se muestran los diferentes tipos
de juntas de expansión.
FIGURA N° 03: TIPOS DE JUNTAS DE EXPANSIÓN
d. Sellos
La función principal de un sellador de juntas es minimizar la infiltración de agua a la
estructura del pavimento y evitar la intrusión de materiales incompresibles dentro de las
juntas que pueden causar la rotura de éstas (descascar amientos).
En la selección del sello se debe considerar su vida útil esperada, el tipo se selló, tipo de
junta, datos climáticos y el costo de control de tránsito en cada aplicación del sello, en todo
el período económico de análisis. El tipo de junta es muy influyente en la selección del
material de sello. Las juntas longitudinales entre pistas o en la unión berma-losa no generan
las mismas tensiones sobre el sello que ejercen las juntas transversales, debido a que sus
movimientos son considerablemente menores. Se podría optimizar enormemente el costo
del proyecto considerando esto en la selección del sello.
Todo material de sellos de juntas de pavimentos de concreto, deben cumplir con las
siguientes características:
 Impermeabilidad
 Deformabilidad
 Resiliencia
 Adherencia

5
 Resistencia
 Estable
 Durable
Finalmente, el sellado se hará antes de la entrega al tránsito y previa limpieza de la junta,
con la finalidad de asegurar un servicio a largo plazo del sellador. Los siguientes puntos son
esenciales para las tareas de sellado:
 Inmediatamente antes de sellar, se deben limpiar las juntas en forma integral para
librarlas de todo resto de lechada de cemento, compuesto de curado y demás
materiales extraños.
 Parta limpiar la junta, se puede usar arenado, cepillo de alambre, chorro de agua o
alguna combinación de estas herramientas. Las caras de la junta se pueden imprimar
inmediatamente después de la limpieza.
 Es necesario usar el soplado con aire como paso final de la limpieza.
 Cabe mencionar que la limpieza solo se hará sobre la cara donde se adherirá el
sellador.
3. FASES.
3.1. Estudio de Sub-rasante
Para la evaluación de la resistencia estructural que soportará el pavimento, el valor relativo
de soporte de un suelo (CBR) es un índice de resistencia al esfuerzo cortante en condiciones
determinadas de compactación y humedad. Este se expresa como el tanto por ciento de la
carga necesaria para introducir un pistón de sección regular penetre a la misma profundidad
de una muestra. En el cuadro 01, se muestra los criterios para evaluar la resistencia
estructural de un pavimento al esfuerzo cortante en condiciones determinadas de
compactación y humedad.
CUADRO N° 01: Evaluación de terrenos
En nuestro proyecto, del ensayo de Laboratorio se obtuvo un resultado de CBR de 7.40%.
3.2. Selección del tipo de pavimento según condiciones de terreno y servicio.
3.2.1. Terreno
En el lugar del proyecto, se tiene un terreno con una pendiente, medianamente
fuerte, y que varía de acuerdo al trazo.
3.2.2. Servicio.
El servicio que se tiene en dicha vía es de tránsito vehicular urbano, de los cuales
transitan vehículos menores como motos, mototaxi, autos, etc., así mismo, transitan
vehículos presados de dos a tres ejes.

6
Además del terreno y del servicio se tiene condiciones climáticas extremas en las épocas
de invierno, debido a las constantes lluvias.
Para lo cual, para el tipo de terreno, servicio y condiciones climatológicas es necesario
utilizar un Pavimento Rígido que pueda soportar las diferentes condiciones antes
mencionadas.
3.3. Disponibilidad y cumplimientos de requisitos de los Materiales.
Se han evaluado las diferentes posibles canteras, para los materiales de la subrasante, base
y los agregados para el pavimento rígido, para lo cual se presentan los estudios de la cantera.
3.4. Estudio de Tráfico
El tráfico es uno de los factores más relevantes en el diseño del pavimento. Su correcta
determinación depende de muchas variables que pueden conducir a una estimación
inadecuada del mismo. El método utilizado para el cálculo del tráfico corresponde a la
transformación de los diferentes tipos de vehículos en un eje estándar equivalente, para
posteriormente calcular el número de repeticiones de ejes equivalentes en el periodo de
diseño del pavimento (ESAL). El valor del ESAL será usado para el diseño por la metodología
AASHTO. Se presentan a continuación los resultados correspondientes al estudio de tráfico.
3.4.1. Índice medio diario anual
El índice medio diario anual (IMDA) es el valor numérico estimado de tráfico vehicular en un
determinado tramo de la red vial en un año. Según el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones, el IMDA es el resultado de los conteos volumétricos y clasificación vehicular
en campo en una semana, y un factor de corrección que estime el comportamiento anualizado
del tráfico de pasajeros y mercancías. Se obtiene haciendo uso de la siguiente fórmula:
𝐼𝑀𝐷𝑎 = 𝐼𝑀𝐷𝑠 𝑥 𝐹𝐶
Donde:
- IMDs = representa el índice medio diario semanal o promedio de tráfico diario semanal.
- FC = factor de corrección estacional.
Se obtuvieron los siguientes resultados que se presentan en el siguiente cuadro.

“MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DEL JR. POMPEYA PORTAL, CDRA. 01, JR. ATAHUALPA CDRA. 01 Y JR. EDELMIRA
SILVA CDRAS. 1, 2, 3, 4 Y 5 DE LA CIUDAD DE CHOTA - DISTRITO CHOTA - PROVINCIA DE CHOTA - REGIÓN CAJAMARCA”
7
CUADRO N° 01: Índice medio diario anual (IMDa)
Total IMDs FC IMDa
Lunes Martes Miercoles Jueves Viernes Sabado Domingo Semana (vpd) (vpd)
1,155 1,235 1,414 1,370 1,564 1,514 1,606 9,858.00 1,408.29 0.97 1,366.04
132 106 50 19 36 56 48 447.00 63.86 0.97 61.94
40 34 1 2 0 1 0 78.00 11.14 0.97 10.81
110 181 131 71 96 201 201 991.00 141.57 0.97 137.32
2 37 11 2 0 4 0 56.00 8.00 0.97 7.76
134 183 186 128 191 222 193 1,237.00 176.71 0.97 171.41
0 24 28 17 22 28 15 134.00 19.14 0.97 18.57
40 41 12 33 29 17 0 172.00 24.57 0.97 23.83
17 26 36 26 33 25 7 170.00 24.29 0.97 23.56
88 56 22 56 34 47 74 377.00 53.86 0.97 52.24
17 29 9 11 15 30 20 131.00 18.71 0.97 18.15
5 0 0 0 0 0 0 5.00 0.71 0.97 0.69
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
0.00 0.00 0.97 0.00
1,740 1,952 1,900 1,735 2,020 2,145 2,164 13,656 1,951 1,892.33
Camión 2e
Camioneta Rural
Total
Cálculo del Indice Medio Diario Anual
EN VEHICULOS EQUIVALENTES
Trailer 2T3
Trailer 3T2
Camión 3e
ESTACION E1: Tramo I - Jr. Edelmira Silva
Panel
Camión 4e
Bus ≥3ejes
Semi Trailer 2S3
Semi Trailer 3S1/3S2
Station Wagon
Pick Up
Tipo de vehículo
Tránsito Vehicular en dos sentidos por día
Vehículo menor
Semi Trailer 2S1/2S2
Trailer ≥3T3
Trailer 2T2
Bus 2ejes
Semi Trailer ≥3S3
Micro
Auto

8
3.5. Análisis del Ciclo de Vida
En la Figura 04, se ilustran las tendencias conocidas en el rendimiento de pavimentos,
representadas por la calidad de la carpeta de rodadura, la calidad suele ser medida en
términos del Índice de Rugosidad Internacional (IRI). Cuando se define un patrón de
conservación (fisuras, desprendimiento de áridos, baches, etc.), se impone un límite de
deterioro al que es permisible que llegue el pavimento. Como consecuencia, además de los
costos de capital de la construcción de carreteras, los costos totales en que incurren los
organismos implicados dependerán de los estándares de conservación y mejora aplicados a
las redes de carreteras.
FIGURA N° 04: Concepto del Análisis de Ciclo de Vida.
3.6. Determinación de los espesores finales.
Para determinar los espesores finales, se aplicará el Método de Diseño AASHTO 93, de los
cuales se asumirán espesores mínimos recomendables y se verificarán si cumplen con los
parámetros establecidos por el método seleccionado.
4. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
4.1. Tránsito (cálculo de tráfico ESAL´s)
El tránsito es una de las variables más significativas del diseño del pavimento y sin embargo
es una de las que más incertidumbre presenta al momento de estimarse. Es importante hacer
notar que debemos contar con la información más precisa posible del tráfico para el diseño,
ya que de no ser así podríamos tener diseños inseguros o con un grado importante de sobre
diseño, debido a esto, en este trabajo se tratará de manera sencilla esta parte.
La metodología AASHTO considera la vida útil de un pavimento relacionada al número de
repeticiones de carga que podrá soportar el pavimento antes de llegar a las condiciones de
servicio final predeterminadas para el camino. El método AASHTO utiliza en su formulación
el número de repeticiones esperadas de carga de Ejes Equivalentes, es decir, que antes de
entrar a las fórmulas de diseño, debemos transformar los Ejes de Pesos Normales de los
vehículos que circulan por el camino, en Ejes Sencillos Equivalentes de (8.2Ton) también
conocidos como ESAL´s.

9
Lo conducente es realizar los cálculos para el carril de diseño, seleccionado para estos fines
por ser el que mejor representa las condiciones críticas de servicio de la calle o camino.
a. Factor de crecimiento del tráfico (r).
La vida útil mínima con la que se debe diseñar un pavimento rígido es de 20 años, es común
realizar diseños para 30, 40 o más de 50 años. Otro factor que hay que tomar en cuenta es
la tasa de crecimiento anual, que depende del desarrollo económico – social, de la
capacidad de la vía, tipo de vehículo que pueden ser más de un tipo que de otro. Es
conveniente prever este crecimiento del tráfico, tomando en consideración una tasa de
crecimiento anual con la que se calcula un factor de crecimiento de tráfico.
Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada para el caso en
particular que se esté considerando. A continuación, en el CUADRO N° 01 se presentan
algunos valores típicos de tasas de crecimiento, sin embargo, estos pueden variar según el
caso.
CUADRO N° 02
VALORES DE TASA DE CRECIMIENTO
El Factor de Crecimiento del Tráfico considera los años de vida útil más un número de años
adicionales debidos al crecimiento propio de la vía.
r = 3 %
Pd = 20 años
La tasa de crecimiento
se ha escogido:
El presente trabajo considera
un periodo de diseño de:

10
b. Factor de sentido (Fs).
Del total del tráfico que se estima para el diseño del pavimento deberá determinarse el
correspondiente a cada sentido de circulación. A continuación, en el CUADRO N° 02 se
presentan valores de factor de sentido.
CUADRO N° 03
VALORES DE FACTOR DE SENTIDO
c. Factor carril (Fc).
Es un coeficiente que permite estimar que tanto el tráfico circula por el carril de diseño. En
el CUADRO N° 03 presentan los valores para el factor carril.
DONDE:
g = tasa de crecimiento
n = años de vida útil
CIRCULACION FACTOR
Un sentido 1.0
Doble sentido 0.5
Fs = 1.00
RESULTADO FCT = 26.87
El pavimento se realizará en un sentido, por lo cual se
escoge el siguiente valor: (El Jirón Edelmira Silva se
comporta por lo general en un sentido)

11
CUADRO N° 04
VALORES PARA FACTOR DE CORRECCIÓN
N° CARRIL FACTOR CARRIL
1 1.00
2 0.80 a 1.00
3 0.60 a 0.80
4 0.50 a 0.75
Reemplazando valores en el siguiente cuadro N° 04, para el cálculo ESAL
Fc = 1.00
Para este factor se escoge el valor
de:

“MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DEL JR. POMPEYA PORTAL, CDRA. 01, JR. ATAHUALPA CDRA. 01 Y JR. EDELMIRA
SILVA CDRAS. 1, 2, 3, 4 Y 5 DE LA CIUDAD DE CHOTA - DISTRITO CHOTA - PROVINCIA DE CHOTA - REGIÓN CAJAMARCA”
12
CUADRO N° 05
Tráfico Vehicular consolidado Jr. Edelmira Silva
Tramo I - Jr. Edelmira Silva
TIPO DE
VEHICULO
LUNES
17.02.2020
MARTES
18.02.2020
MIERCOLES
19.02.2020
JUEVES
20.02.2020
VIERNES
21.02.2020
SABADO
22.02.2020
DOMINGO
23.02.2020
SUB
TOTAL
SEMANA
Moto Lineal 0 0 0 0 0 0 0 0
Moto Taxis 1155 1235 1414 1370 1564 1514 1606 9,858
Autos 172 140 51 21 36 57 48 525
Camionetas 112 218 142 73 96 205 201 1,047
Camioneta
Rural
Combi 134 183 186 128 191 222 193 1,237
Microbus 0 24 28 17 22 28 15 134
Omnibus 57 67 48 59 62 42 7 342
Camiones 110 85 31 67 49 77 94 513
TOTAL 1740 1952 1900 1735 2020 2145 2164 13656
Fuente: Equipo
formulador
ESAL = 1,786,010.80

13
4.2. Cálculo para el diseño del pavimento
Para el diseño del pavimento rígido se seguirá el método AASTHO que se presenta a
continuación:
La fórmula general para el diseño de pavimentos rígidos está basada en los resultados
obtenidos de la prueba AASHTO. La fórmula es la siguiente:
ECUACIÓN DE DISEÑO DE PAVIMENTO
FACTORES INVOLUCRADOS EN EL DISEÑO
El procedimiento de diseño normal es suponer un espesor de pavimento e iniciar a realizar
tanteos, con el espesor supuesto calcular los ejes equivalentes y posteriormente evaluar
todos los factores adicionales de diseño, si se cumple en equilibrio en la ecuación el espesor
supuesto es resultado del problema, de lo contrario de debe de seguir haciendo tanteos.

14
a. Espesor
El espesor del pavimento de concreto es la variable que se pretende determinar al realizar
un diseño, el resultado del espesor se ve afectado por todas las demás variables que
interviene en los cálculos.
b. Confiabilidad
La confiabilidad está definida como la probabilidad de que el sistema de pavimento se
comporte de manera satisfactoria durante su vida útil en condiciones adecuadas para su
operación. Otra manera de interpretar este concepto sería aquélla que la probabilidad de
que los problemas de deformación y resistencia estén por debajo de los permisibles durante
la vida de diseño del pavimento.
CUADRO N° 06
VALORES DE CONFIABILIDAD PARA EL TIPO DE PAVIMENTO
La confiabilidad puede relacionarse con un Factor de Seguridad y va asociada con la
desviación estándar (Zr)
c. Desviación estándar (Zr)
Se define que, para un conjunto de variables (espesor de las capas, características de los
materiales, condiciones de drenaje, etc.) que intervienen en un pavimento, el tránsito que
puede soportar el mismo a lo largo de un periodo de diseño. A continuación, se muestra en
el CUADRO N° 09 la desviación normal estándar en función de la confiabilidad (R).
R (%) = 90 %
Para este factor se escoge el
valor de:

15
CUADRO N° 07
VALORES PARA Zr EN FUNCIÓN DE LA CONFIABILIDAD R
d. Error estándar combinado (So)
Este representa el número de ejes que puede soportar el pavimento hasta que su índice de
serviciabilidad descienda por debajo de un determinado índice de servicio final (Pt).
AASHTO propuso los siguientes valores para seleccionar la Variabilidad o Error Estándar
Combinado So, cuyo valor recomendado se presenta en el: cuadro N° 10.
CUADRO N°08
DESVIACIÓN ESTÁNDAR Y CONFIABILIDAD
Zr = -1.282
Para pavimentos rígidos 0.30 – 0.40
En construcción nueva 0.35
En sobre capas 0.4
Con el valor del 50% de confiabilidad, el
valor para Zr (Factor de seguridad) es:

16
e. Serviciabilidad
La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos
y camiones) que circulan en la vía, se mide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero)
significa una calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco) para un pavimento
excelente. La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificación del pavimento, sin
embargo, la tendencia es poder definirla con parámetros medibles.
 Índice de serviciabilidad inicial (Po):
Es la condición que tiene un pavimento inmediatamente después de la construcción del
mismo, para su elección es necesario considerar los métodos de construcción, ya que de
esto depende la calidad del pavimento.
Usando buenas técnicas de construcción, el pavimento de concreto puede tener una
serviciabilidad Po = 4.7 ó 4.8.
En la Figura N° 05 se puede observar que mientras mejor se construya inicialmente un
pavimento, o bien, mientras mejor índice de serviciabilidad inicial tenga mayor será su vida
útil.
FIGURA N° 05
COMPORTAMIENTO DEL PAVIMENTO DE ACUERDO AL ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD
INICIAL (Po)
So = 0.35
Po = 4.5
El valor recomendado es:
Valor para serviabilidad
inicial (Po) es:

17
 Índice de serviciabilidad final (Pt)
Tiene que ver con la calificación que esperamos tenga el pavimento al final de su vida
útil, o bien, el valor más bajo que pueda ser admitido, antes de que sea necesario
efectuar una rehabilitación, un refuerzo o la reconstrucción del pavimento.
Los valores recomendados de serviciabilidad final Pt para el caso de México se pueden
observar en la CUADRO N° 11.
CUADRO N° 09
VALORES DE SERVICIABILIDAD FINAL (Pt) EN FUNCIÓN DEL TIPO DE CAMINO
INDICE DE SERVICIABILIDAD
INICIAL
INDICE DE SERVICIABILIDAD
FINAL
Po = 4.5 para pavimentos rigidos
Pt = 2.5 o más para caminos muy
importantes
Po = 4.2 para pavimentos flexibles
Pt = 2.0 para caminos de transito
menor
La diferencia entre ambos índices es: ΔPSI= Po – Pt, que se define como pérdida de
serviciabilidad.
f. Propiedades del concreto
Son dos las propiedades del concreto que influyen en el diseño y en su comportamiento a
lo largo de su vida útil.
 Resistencia a la tensión por flexión o Módulo de Ruptura (MR)
 Módulo de elasticidad del concreto (Ec)
Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión es recomendable
que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño considera
resistencia del concreto trabajando a flexión, que se conoce como resistencia a la flexión
por tensión (S´c) o Módulo de ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 días.
En la siguiente CUADRO N° 12 se muestra el Módulo de Ruptura (MR) recomendado.
CUADRO N° 10
MODULO DE ROTURA
Pf = 2.0
ΔPSI = 2.50
Valor para serviabilidad final (Pf) es:
El resultadode ladiferencia,
ΔPSI= Po – Pt

18
Tipo de pavimento: Urbano secundario, Mr. Tensión = 42 Kg/cm2, Mr Compresión = 210
Kg/cm2
g. Drenaje (Cd)
El proceso mediante el cual el agua de infiltración superficial o agua de filtración subterránea
es removida de los suelos y rocas por medios naturales o artificiales, se llama drenaje. El
drenaje es uno de los factores más importantes en el diseño de pavimentos.
El agua es el causante principal del deterioro de la estructura del pavimento, porque origina
muchos efectos devastadores en él; siendo el peor, la pérdida de soporte del pavimento.
Para minimizar los efectos del agua sobre los pavimentos se debe:
 Prevenir el ingreso del agua al pavimento (drenaje superficial).
 Proveer de un drenaje para remover el agua rápidamente (drenaje subterráneo).
 Construir un pavimento suficientemente fuerte para resistir el efecto combinado de
carga y agua.
Como es imposible impedir el ingreso del agua a la estructura del pavimento; es necesario
la construcción de un sistema de subdrenaje que permita remover rápidamente esta agua.
En la actualidad se están utilizando subbases altamente permeables y drenes laterales para
evacuar rápidamente el agua. La sección típica de una subbase permeable con diferentes
tipos de berma se muestra en la FIGURA N° 06.

19
FIGURA N° 06
SECCIÓN DE UNA BASE PERMEABLE CON UNA BERMA DE CONCRETO
CUADRO N° 11
Valores recomendados para el coeficiente de drenaje (CD) para el diseño
Calidad de
Drenaje
% de tiempo del año en que el pavimento está expuesto a niveles de
saturación
Menor a 1% 1% a 5% 5% a 25% Mayor a 25%
Excelente 1.25 – 1.20 1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10
Bueno 1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00
Regular 1.15 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00 – 0.90 0.90
Pobre 1.10 – 1.00 1.00 – 0.90 0.90 – 0.80 0.80
Muy pobre 1.00 – 0.90 0.90 – 0.80 0.80 – 0.70 0.70
Para el caso los materiales a ser usados tienen una calidad regular de drenaje y está
expuesto en un 50% durante un año normal de precipitaciones.
h. Coeficiente de transferencia de carga (J).
Es la capacidad que tiene una losa del pavimento de transmitir las fuerzas cortantes con sus
losas adyacentes, con el objetivo de minimizar las deformaciones y los esfuerzos en la
estructura del pavimento. Mientras mejor sea la transferencia de cargas, mejor será el
comportamiento de la losa del pavimento.
La efectividad de la transferencia de carga entre las losas adyacentes depende de varios
factores:
 Cantidad de tráfico
 Utilización de pasajuntas
 Soporte lateral de las losas
0.90
Valor determinado es:

20
La utilización de pasajuntas es la manera más conveniente de lograr la efectividad en la
transferencia de cargas, por lo que se recomienda su utilización cuando:
 El tráfico pesado sea mayor al 25% del tráfico total.
 El número de ejes equivalentes de diseño sea mayor de 5.0 millones de ESAL´s.
Esta transferencia de cargas se realiza a través de los extremos de las losas (juntas o
grietas) y su valor depende del tipo de pavimento, del tipo de borde u hombro y de la
colocación de los elementos de transmisión de carga.
En la siguiente tabla CUADRO N° 14 se muestran los valores del coeficiente de
transmisión de carga en función de estos parámetros:
CUADRO N° 12
VALORES DE COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN DE CARGA
El coeficiente de transmisión de carga considera el esfuerzo de transferencia a través de
la junta o grieta como se observa en las siguientes figuras.
FIGURA N° 07
Junta 0% efectiva. La carga la soporta una sola losa
J = 3.1
Para pavimentosrígidos
AASTHOrecomiendaunvalor
de:

21
FIGURA N° 08
Junta 100% efectiva. La carga la soporta una sola losa
i. El módulo de elasticidad del concreto (Ec)
Se denomina Módulo de elasticidad del concreto a la tracción, a la capacidad que obedece
la ley de Hooke, es decir, la relación de la tensión unitaria a la deformación unitaria. Se
determina por la Norma ASTM C469. Sin embargo, en caso de no disponer de los ensayos
experimentales para su cálculo existen varios criterios con los que pueda estimarse ya sea
a partir del Módulo de Ruptura, o de la resistencia a la compresión a la que será diseñada
la mezcla del concreto.
Las relaciones de mayor uso para su determinación
son:
F´c = Resistencia a la compresión del concreto (Kg/cm2) = 210 Kg/cm2
Ec = 5500 x (f’c)1/2 (En MPa)
Ec = 17000 x (f’c)1/2 (En Kg/cm2)
Ec = 17000 x (210) ^1/2 Ec = 246,353.40 Kg/cm2
j. Módulo de reacción de la subrasante
La resistencia a la subrasante se obtiene mediante el módulo de reacción del suelo (K) por
medio de la prueba de placa.
El módulo de reacción del suelo corresponde a la capacidad portante que tiene el terreno
natural en donde se soportará el cuerpo del pavimento.
Cuando se diseña un pavimento es probable que tenga diferentes valores de K a lo largo
del tramo por diseñar, por lo que se recomienda utilizar el valor promedio de los módulos K
para el diseño.
K = 2.55 + 52.5(Log CBR) Mpa/m → CBR ≤ 10
Ec = 3,503,968.23 Psi
El módulode elasticidadde
concretoexpresadoenPsi:

22
K = 46.0 + 9.08(Log CBR) 4.34 Mpa/m → CBR > 10
Se han propuestos algunas correlaciones de “K” a partir de datos de datos de CBR de diseño
de la Sub Rasante, siendo una de las más aceptadas por ASSHTO las expresiones
siguientes:
 CBR Promedio de estudio Suelos
CALCULO DEL ESPESOR DE AFIRMADO
Reemplazando en la formula los valores calculados anteriormente:
Asumimos los siguientes valores:
RESULTADOS FINALES:
ASUMIMOS UN ESPESOR DE LOSA DE CONCRETO
20.00 CM 8.00 Pulg
ASUMIMOS UN ESPESOR DE BASE GRANULAR
25.00 CM 10.00 Pulg
MEJORAMIENTO CON MATERIAL DE OVER
35.00 CM 14.00 Pulg
CBR sub rasante (promedio) = 7.40 %
K = 156.08 Psi
LOSA DE CONCRETO
(Valor Promedio)
20.00 cm
46
.
8
)
1
(
7
10
624
.
1
1
)
5
.
1
5
.
4
(
10
06
.
0
)
1
(
10
35
.
7
)
18
(
10












D
PSI
Log
D
Log
So
Zr
W
Log
 
]
)
25
.
0
42
.
18
75
.
0
(
63
.
215
)
132
.
1
75
.
0
(
´
63
.
215
[
10
)
32
.
0
22
.
4
(
k
Ec
D
J
D
Cd
c
S
Log
Pt










Encontrandoel valorde K:
Resultado de la operación es:

23
NOTA: Se hará mejoramiento de material de over de e=0.35m, y mejoramiento de la base
granular de e=0.25m. en vista que el CBR de la sub rasante es de 7.40% al 95%, y corresponde:
arcillas inorgánicas color marrón de consistencia semi dura, de mediana plasticidad
generalmente, identificados según SUCS, como un suelo CL.
4.3. Determinación de las dimensiones de las losas.
a. Dimensión de losa
Los paños de las losas serán rectangulares, sabemos bien que el fraguado y
endurecimiento del concreto es un fenómeno químico durante el cual los elementos que
integran el concreto sufren cambios de volumen, tanto las dilataciones y contracciones
son causas de esfuerzo que actuando sobre una zona crítica puede ser motivo de
deformaciones y grietas.
La longitud máxima que debe tener una losa que resiste esfuerzos sin presentar
agrietamientos está dada por la siguiente formula:
τ = Esfuerzo de tensión o tracción diagonal en el concreto = 36.20 Tn/M2.
μ = Coeficiente de rozamiento entre la losa y la sub rasante varia de 0.50 y 2.50, para
nuestro caso tomamos 2.50 más desfavorable.
γ = Peso específico del concreto 2,400 Kg/Cm2.
L = 9.00 metros. (promedio)
Se deduce debe tener una junta de contracción o dilatación para que no se agriete. Para
nuestro caso las losas serán de 4.00 metros de largo como máximo.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
 El tratamiento a darse a la vía es la colocación de concreto rígido con un espesor
de 0.20 m, 0.25 m de base afirmado, 0.35 m de over ya que se encuentra un suelo
con presencia de arcilla plásticas.
 El vehículo de diseño es un C3 por la utilización para el transporte de productos agrícolas
y ganaderos, producidos en la zona, es el vehículo más pesado que circulara por la vía,
también podemos encontrar vehículos que circularan como combis, pero no se considera
dentro del diseño ya que su peso es despreciable.
 Se calculó la cantidad de ejes equivalentes para la vía que son 1,786,010.80 EE con lo
cual podemos decir que nos encontramos en un rango de tránsito ligero.
 Se recomienda para la colocación del material de afirmado, proceder de acuerdo a
especificaciones de uso del material como abrirlo, batirlo, regarle agua hasta alcanzar
L = 2 τ / μ γ

24
su contenido óptimo de humedad, extenderlo y compactarlo al 100 % M.D.S., del Proctor
Modificado.
 Se recomienda la construcción de un buen drenaje en toda la vía para que no perjudique
a la plataforma tratada a nivel de afirmado
 Se recomienda utilizar el material de la cantera seleccionada en el estudio de suelos
 La carpeta de rodadura deberá tener un bombeo mínimo de 2.5% con la finalidad de
drenar el agua de la plataforma y evitar la erosión de la plataforma.
 Se debe colocar dowels la longitud de paño de losa de concreto debe ser de 4.0 m por
3.60 m de ancho

6.2. diseño de pavimento

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 6.2. diseño de pavimento

Similar to 6.2. diseño de pavimento (20)

More from wilmer ivan cerdan cueva

More from wilmer ivan cerdan cueva (6)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

6.2. diseño de pavimento