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FACULTAD DE INGENIERÍA 
 Concreto hidráulico permeable, una alternativa para 
 la recarga de los mantos acuíferos del valle de México. 
 
 
 T E S I S 
 
 Que para obtener el título de 
 
 Ingeniero Civil 
 
 P r e s e n t a 
 
 Artemio Saucedo Vidal 
 
 DIRECTOR DE TESIS 
 Ing. Carlos Manuel Chavarri Maldonado 
 
 
                                                                               AGOSTO DE 2010. 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
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CONCRETO HIDRAULICO PERMEABLE, UNA ALTERNATIVA PARA LA RECARGA DE LOS MANTOS ACUIFEROS DEL 
VALLE DE MEXICO. 
 
 
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AGRADECIMIENTOS. 
 
En primer lugar quiero agradecer a Dios por darme la oportunidad de existir. 
Pero el mayor agradecimiento se lo llevan mis padres, que gracias a ellos he 
podido realizar este gran sueño, esta gran meta; ya que con todos sus sacrificios, 
sus alegrías, sus tristezas, hemos podido hacer realidad juntos este gran sueño. 
Gracias por todo su apoyo, sus consejos, gracias por impulsarme, gracias por 
darme la vida. 
Los amo, gracias por ser mis padres. 
Una persona a la que también quiero agradecer, es a Ana, quien en primer lugar 
fue una gran amiga, después mi novia y ahora mi esposa, el amor de mi vida, ya 
que sin su apoyo incondicional no hubiera sido posible sacar adelante este gran 
sueño. 
Te amo bebe. 
Gracias hermana por apoyarme y decirme que si lo podía lograr. 
Te quiero mucho. 
Gracias Universidad Nacional Autónoma de México por permitirme formar parte de 
ti, por dejarme ser un puma de corazón, un azul y oro orgulloso de ti. 
Mi querida Facultad de Ingeniería quien me forjo como profesionista para aportar 
algo positivo a la sociedad, te agradezco de corazón. 
A todas aquellas personas que por olvido no menciono, gracias por su apoyo. 
 
GOYA, GOYA………………………… 
 
ARTEMIO SAUCEDO VIDAL. 
 
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INDICE. 
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….1 
CAPITULO I. “ANTECEDENTES”…………………………………………………........3 
Desarrollo de las carreteras en México………………………………………………...3 
Evolución de la tecnología de los pavimentos………………………………………..8 
Comportamiento de los suelos en la Ciudad de México…………………………...12 
 
CAPITULO II. “CLASIFICACION Y DISEÑOS DE PAVIMENTOS”………………..15 
II.1 TIPOS DE PAVIMENTOS………………………………………………………….15 
Pavimentos 
flexibles……………………………………………………………………………………15 
Pavimentos rígidos……………………………………………………………………....16 
II.2 METODOS DE DISEÑOS DE PAVIMENTOS…………………………………...19 
Método 
AASHTO………………………………………………………………………................20 
Método Portland Cement Association………………………………………………....37 
Procedimiento simplificado de diseño…………………………………………………55 
Diseño con sub-bases de concreto pobre (ecocreto)………………………………..61 
II.3 METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTO DE CONCRETO…………………..65 
Solido……………………………………………………………………………………...65 
Permeable………………………………………………………………………………...67 
CAPITULO III. “EL PROBLEMA DE LA DESECACION DE LOS MANTOS 
ACUIFEROS EN EL VALLE DE MEXICO”……………………………………………72 
Breve descripción del problema de la desecación de los mantos acuíferos en el 
Valle de México…………………………………………………………………………..72 
Composición del sub-suelo en el Valle de México…………………………………...73 
Zonificación y estratigrafía del sub-suelo……………………………………………..76 
El hundimiento general en la Ciudad de México……………………………….........81 
La situación actual de la recarga de los mantos acuíferos en el valle de México..87 
 
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CAPITULO IV. “CONCRETO HIDRAULICO PERMEABLE”……………………...100 
¿Qué es el concreto hidráulico permeable?.........................................................100 
Características del CHP……………………………………………………………….101 
Usos y aplicaciones del CHP………………………………………………………...106 
 
CAPITULO V. “PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO DE 
CONCRETO PERMEABLE”…………………………………………………………127 
 
Trabajos preliminares………………………………………………………………....127 
Terracerías……………………………………………………………………………...130 
Estructura de pavimento……………………………………………………………...135 
Carpeta con concreto permeable…………………………………………………....138 
Curado y balizamiento………………………………………………………………..140 
 
CAPITULO VI. “EVALUACION DE COSTOS DE LOS PAVIMENTOS 
TRADICIONALES VS CONCRETO HIDRAULICO PERMEABLE”……………..142 
 
Costos de terracerías tradicionales en el Valle de México……………………….142 
Costos de la construcción del concreto hidráulico permeable………………….142 
Costos de mantenimiento……………………………………………………………143 
El costo total de la inversión de pavimentos tradicionales respecto al del concreto 
hidráulico permeable…………………………………………………………………143 
CONCLUSIONES……………………………………………………………………..144 
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………...147 
 
 
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INTRODUCCION. 
Con la creación de la Comisión Nacional de Caminos en 1925 se inicio lo 
que suele conocerse como época moderna de las carreteras en México. Durante 
los primeros 68 años solo se pavimento una sola carretera con concreto hidráulico, 
originalmente llamada Camino al Desierto de los Leones, cuyo pavimento aún 
sigue prestando servicio en la ruta transformada en calle en el Distrito Federal. 
La ausencia casi absoluta de pavimentos de concreto hidráulico en la red 
de las vías de comunicación mexicanas fue resultado de condiciones particulares 
y diversas y validas, pero también de algunas suposiciones poco fundadas. 
Entre las primeras, seguramente la más importante fue la condición de 
México como país petrolero, lo que puso a disposición de los ingenieros de 
caminos cantidades más que suficientes de asfaltos de excelente calidad. 
Dentro de las suposiciones que hoy se encuentran con menos sustento, la 
mas difundida y probablemente la menos cierta, fue el aparente mayor costo inicial 
de los pavimentos rígidos frente a los flexibles. 
El concreto hidráulico permeable es una mezcla especial el cual esta 
constituido de cemento, roca como el agregado grueso, y agua. Una vez que este 
seco, el pavimento obtiene una textura porosa que permite que el agua drene a 
través de él. El cual inspiro a acuñar la frase “el pavimento que bebe el agua”. 
La durabilidad del pavimento permeable se ha probado experimentalmente, 
resultando mejor que el resto de los materiales comunes a pavimentar. Siendo el 
factor principalde deterioro y destrucción de caminos y estacionamientos. Las 
pruebas muestran que el pavimento hidráulico permeable llega a ser más 
resistente y más estable cuando esta mojado. 
Este es un factor significativo porque no se deteriora tan rápidamente como 
otros materiales que se utilizan para pavimentar. 
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Este pavimento tiene una mayor durabilidad y requiere substancialmente 
menos mantenimiento y reparación a largo plazo que el pavimento hecho asfalto; 
el cual es normalmente más costoso, sobre todo por las reparaciones a realizar, 
siendo una ventaja significativa. 
Los ahorros económicos realizados son el resultado del abatimiento en los 
costos tanto en la construcción de alcantarillas de agua de lluvia como de las 
áreas requeridas. El uso del concreto hidráulico permeable reduce o elimina las 
necesidades de estos sistemas y la administración del agua de lluvia es más 
confiable y constante, provocando que sea una alternativa económica y 
ambientalmente viable. 
Las ventajas ambientales son significativas cuando se puede eliminar el 
escurrimiento de la lluvia, mediante su absorción. Esta es la diferencia sustancial 
del concreto hidráulico permeable. ¡Absorbe el agua! 
Las investigaciones revelan que la mejor manera de sacar los agentes 
contaminantes del agua de lluvia es filtrarla a través de la tierra mientras se llena 
el acuífero. La capa del concreto hidráulico permeable absorbe y permite que esto 
ocurra libre y naturalmente sin tener que incorporar sistemas costosos de 
absorción de agua. 
El concreto hidráulico permeable es un producto natural y no contiene 
ningún producto químico dañino que podría lanzarse en el ambiente, además es 
una alternativa comercialmente potencial viéndolo económicamente y 
ambientalmente. 
Es por ello que en este trabajo se da a conocer la utilidad del concreto 
hidráulico permeable, viendo de esta manera sus ventajas y desventajas, y 
demostrar que puede ser lo mas viable para la recarga de los mantos acuíferos. 
 
 
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 CAPITULO I. “ANTECEDENTES”. 
DESARROLLO DE LAS CARRETERAS EN MEXICO. 
Debe reconocerse que los pavimentos que México necesita en sus 
carreteras no son hoy los mismos que fueron en otras épocas. Circunscribiendo 
las ideas a la red nacional pavimentada, tal como es el objetivo del presente 
trabajo, debe aceptarse un muy importante cambio de circunstancias entre el 
momento actual y las épocas en que las carreteras mexicanas empezaron a ser 
construidas y en que en buena parte se desarrollaron. 
 
La red nacional comenzó a formarse en el sentido actual a partir de la 
época 1920 - 1930 y creció a un ritmo relativamente moderado hasta 1950. Entre 
1950 y 1970, la red fue objeto de un desarrollo muy importante y a partir de 1980 
continuó creciendo significativamente, pero probablemente con un gradiente 
menor, si bien en los últimos años (en el periodo 1990 - 1995) tuvo lugar la 
incorporación de una red de modernas autopistas con longitud del orden de los 
5,000 Km. 
 
En el desarrollo de la red son discernibles tres etapas relativamente bien 
diferenciadas. En un principio, la motivación fundamental de la planeación fue, 
conscientemente o por mandato inapelable de la realidad nacional, la integración 
Sociopolítica de la nación. 
 
Se construyeron los enlaces carreteros que unen la capital nacional con las 
capitales estatales, después estas últimas con las principales ciudades de sus 
estados y con otras capitales estatales y finalmente se comunicaron todas esas 
localidades con la totalidad de las ciudades importantes del país. De esta manera 
se logró una integración nacional que garantizó la unidad económica, social y 
política, a la vez que se lograron las condiciones necesarias para la integración, 
defensa y homogeneización de la nación. 
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A esta etapa siguió otra en la que se reconoció que la red anterior, que 
podría considerarse como la red principal y básica, tendría que ser 
complementada por una red alimentadora de carácter en gran parte rural y capilar, 
a fin de lograr un movimiento general más eficiente y de mayor penetración en 
todo el territorio nacional. 
 
De esta manera nació un muy importante número de caminos rurales y 
secundarios, pavimentados, empedrados, etc., siempre con el requisito de 
garantizar el tránsito en toda época del año. Esta red complementaria, que deberá 
expandirse constantemente en el futuro, no será contemplada en su mayor parte 
en este trabajo, que se refiere únicamente a carreteras pavimentadas con 
pavimentos asfálticos, que corresponden más bien a la red estatal y federal 
básicas. 
 
A la segunda etapa arriba descrita siguió lo que podría considerarse como 
una tercera, en donde el énfasis principal de la construcción se puso en carreteras 
muy modernas de altas especificaciones, frecuentemente de cuatro y más carriles. 
 
En esta etapa se desarrollaron también nuevas formas de financiamiento, 
responsabilidad y cuidado en conservación y operación, así como se convirtió en 
rutinaria una política ya bien conocida en el país, de peajes y sistemas para 
transferir al usuario los costos del programa. 
 
No hay que decir que la delimitación de las tres etapas atrás mencionadas 
no ocurrió ni ocurre en forma tajante. A lo largo de toda la historia reciente de 
México ha continuado la construcción de carreteras de carácter más tradicional, de 
tránsito libre y dos carriles, así como caminos alimentadores o, inclusive, 
autopistas modernas, algunas de las cuales tienen en el México actual 
antigüedades muy grandes. Lo que distingue a las etapas anteriores en todo caso 
es un cierto énfasis que si parece estar presente. 
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Es de esperar que en el futuro una parte importante del esfuerzo 
constructivo nacional en el área carretera se dirija principalmente a lograr el 
tránsito expedito y rápido de bienes y mercancías, con la decidida meta de abatir 
en todo lo que vaya resultando posible los costos operativos del transporte 
nacional, para respaldar el desarrollo económico y la generación y distribución de 
productos y de riqueza y oportunidades por todas partes. Independientemente de 
estas metas, parece evidente que habrá de continuar el desarrollo de la red 
alimentadora que, como se mencionó, no será el objetivo principal de este trabajo. 
 
Obviamente muchos de los cambios anteriores fueron debidos a y a la vez 
produjeron, lo que podría considerarse un cambio muy importante en el transporte 
nacional y sus características. En todos esos años, la nación experimentó una 
transformación económica y estructural muy significativa, que fue haciendo 
aparecer una infraestructura industrial creciente, hasta alcanzar niveles 
importantes, de manera que una economía relativamente doméstica se fue 
convirtiendo en una economía necesitada de recurrir a la exportación de bienes 
para poder seguir su desarrollo. 
 
Lo anterior equivale a decir que el transporte como fenómenoeconómico 
fue adquiriendo una importancia cada vez mayor, de manera que podría decirse 
que una actividad que hasta hace relativamente poco tiempo se centraba en 
comunicar, hoy se ha transformado en un quehacer mucho más complejo y que, 
además, se centra en la necesidad perentoria de comunicar en condiciones 
económicas competitivas y ello dentro de un mundo en donde toda la actividad del 
transporte evoluciona rápidamente, siempre con la vista fija en el logro de un 
transporte cada vez más barato, más rápido y más seguro. 
 
Un mercado internacional tan altamente competido como el que hoy existe 
resulta menos accesible si se llega a él con un transporte relativamente más 
costoso que el que puedan utilizar los competidores comerciales. 
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De esta manera el costo del transporte doméstico pasa a ser un eslabón 
fundamental en la cadena del comercio internacional. Las transformaciones 
anteriores sucedieron al mismo tiempo que se iban desarrollando 
transformaciones no menos importantes en los vehículos carreteros utilizados. Si 
en 1950 el vehículo más pesado que recorría las carreteras nacionales podía 
llegar a 7 u 8 toneladas, en la actualidad es usual ver circular unidades cuyo peso 
bruto supera las 60. 
 
A la vez, esta multiplicación ocurrió no sólo en peso, sino también en 
número. Si en 1950 la carretera más importante de México podía tener 5 ó 6,000 
vehículos diarios, de los que un 10% eran camiones de carga; hoy es posible 
contemplar en la red básica mexicana carreteras con 3 ó 4 veces mayor número 
de vehículos, además de que la proporción de vehículos de carga aumentó 
grandemente, hasta niveles de 30 ó 40% del tránsito diario; en este sentido, 
México es uno de los países de mayor proporción de vehículos de carga dentro 
del flujo general. 
 
Estos hechos, para los que no puede verse un futuro con tendencia a 
paliarlos, si no probablemente lo contrario, conducen a condiciones radicalmente 
nuevas y mucho más onerosas en lo que se refiere al comportamiento de los 
pavimentos. 
 
Condiciones que habrán de ser tomadas en cuenta en los diseños y en la 
construcción de las secciones estructurales de las carreteras que se construyan 
en el futuro, en los proyectos de refuerzo que se hacen para adoptar las carreteras 
existentes a las nuevas condiciones y en las tareas de conservación normal de 
todas. 
 
La antigüedad de la red básica mexicana presenta, en efecto, hoy una 
situación que viene exigiendo y así seguirá, importantes inversiones para poner lo 
existente a tono de lo que exige el presente y exigirá el futuro. 
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Es un homenaje a la visión de los planeadores que antecedieron a los 
tiempos actuales, el constatar que la red básica por ellos erigida con un criterio 
sociopolítico, sigue formando hoy parte muy conspicua de la red básica actual, 
pero a la vez, este hecho trae consigo una importante carga económica, pues 
hace que una fracción muy importante de la red básica de México sea también la 
más antigua; vale decir, la que se desarrolló en condiciones más diferentes a las 
actuales. 
 
Los vehículos de antaño ejercían esfuerzos superficiales sobre los 
pavimentos menores que los de hoy, puesto que los reglamentos al respecto han 
tenido que ir reconociendo la situación de facto del desarrollo de los vehículos de 
carga en dimensiones y peso bruto. A la vez, aquellos esfuerzos superficiales 
disminuían mucho más rápidamente con la profundidad, de manera que en un 
pavimento típico de entonces era relativamente exigida una capa superior del 
orden de 30 ó 40 cm de espesor. 
 
Los vehículos actuales, con esfuerzos mayores, más que duplican esta 
profundidad de influencia. Como consecuencia de aquella situación, los 
pavimentos se construían frecuentemente en México con materiales que hoy no 
podemos sino considerar inadecuados y aún con ellos se cubrían pequeños 
espesores, bajo los cuales aparecían suelos naturales, generalmente producto de 
préstamo lateral en terrenos inmediatamente aledaños a la carretera en 
construcción. 
 
Los materiales eran frecuentemente tan endebles que se consideraba que 
el agua y sus efectos eran los enemigos de los ingenieros de caminos, pues 
convertía en altamente deformables las secciones estructurales. Efectivamente, 
las carreteras se deformaban y tenían baches, todo lo cual influía fatalmente en 
los costos de operación, pero la operación era escasa y se trataba de conseguir 
comunicación dentro de una economía nacional relativamente de también escaso 
nivel. 
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Obviamente muchos de esos caminos tienen hoy funciones mucho menos 
conectadas con el transporte nacional más importante, pues en buena parte han 
sido substituidos por carreteras más modernas; en otros casos los caminos 
antiguos han sido reforzados con refuerzos estructurales y sólo hacia arriba y en 
tal caso presentan hoy un serio y recurrente problema de conservación, pues los 
modernos camiones envían sus efectos a las capas profundas no modernizadas, 
haciendo poco durables los añadidos superiores. 
 
El gran crecimiento del transporte nacional en número y peso de los 
vehículos presenta entonces nuevas condiciones, que han de ser tomadas en 
cuenta por los actuales diseñadores y constructores de pavimentos asfálticos. 
 
Es en este panorama histórico y conceptual en el que se ha pensado que 
un trabajo como el presente pudiera tener utilidad, al expresar la realidad del 
ambiente en que se desarrolla la construcción de nuevas carreteras y la 
conservación de las existentes, los cambios que seguramente resultarán útiles y 
necesarios en la conceptualización de proyectos de nuevos pavimentos o de 
refuerzos y los métodos con que hoy se cuenta o que están en una etapa de 
desarrollo avanzado, para diseñar en detalle las secciones estructurales de las 
carreteras que han de soportar un transporte nacional que, sin duda, será siempre 
creciente. 
 
EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA DE LOS PAVIMENTOS. 
 
Las crecientes necesidades de desarrollo, la búsqueda de soluciones 
perdurables y la demanda de contar más y mejores caminos han contribuido para 
lograr que en la modernización y ampliación de la red carretera de México se esté 
especificando el uso de pavimentos del concreto hidráulico bajo estándares 
internacionales de calidad. 
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La extensión territorial de México cuenta con una gran diversidad de climas, 
tipos de suelos, zonas ambientales y etnias, su heterogeneidad nos ha ido 
marcando el camino del desarrollo y crecimiento, de alguna manera esta 
diversidad ha influido en la conformación de nuestra infraestructura carretera. 
 
En México tenemos aproximadamente 95,000 km de caminos 
pavimentados cuyas condiciones de servicio no son las óptimas, de hecho la 
mayoría de ellos esta catalogado por las propias autoridades como pavimentos en 
regulares y malas condiciones. Una razón importante del bajo nivel de servicio es 
debido a que estas carreteras se proyectaron,diseñaron y construyeron en su 
mayoría entre los años de 1925 a 1970. 
 
Como consecuencia de aquella situación, los pavimentos se construían 
frecuentemente en México con materiales que hoy no podemos sino considerar 
inadecuados y aún con ellos se cubrían pequeños espesores, bajo los cuales 
aparecían suelos naturales, generalmente producto de préstamo lateral en 
terrenos inmediatamente aledaños a la carretera en construcción. 
 
Los materiales eran frecuentemente tan endebles que se consideraba que 
el agua y sus efecto eran los enemigos de los ingenieros de caminos, pues 
convertía en altamente deformables las secciones estructurales. 
 
Efectivamente, las carreteras se deformaban y tenían baches, todo lo cual 
influía fatalmente en los costos de operación, pero la operación era escasa y se 
trataba de conseguir comunicación dentro de una economía nacional 
relativamente de también escaso nivel. 
 
Obviamente muchos de esos caminos tienen hoy funciones mucho menos 
conectadas con el transporte nacional más importante, pues en buena parte han 
sido substituidos por carreteras más modernas; en otros casos los caminos 
antiguos han sido reforzados con refuerzos estructurales y sólo hacia arriba y en 
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tal caso presentan hoy un serio y recurrente problema de conservación, pues los 
modernos camiones envían sus efectos a las capas profundas no modernizadas, 
haciendo poco durables los añadidos superiores. 
 
La red estuvo proyectada para soportar cargas vehiculares que varían entre 
las 6 y 8 toneladas y en la actualidad llega a tener camiones cargados los cuales 
en algunos casos alcanzan a pesar hasta 60 toneladas. 
 
Además de no considerar el aumento en los pesos de los vehículos, no se 
consideró tampoco el crecimiento del tránsito de camiones pesados en la red, ya 
que se considero en el diseño el tráfico diario que anteriormente se tenía y que 
variaba entre los 500 y 1,000 vehículos, sin embargo en la actualidad se tienen 
valores significativamente mayores de hasta 15,000 vehículos. 
 
Antes del año de 1993 la especificación y construcción de pavimentos de 
concreto hidráulico en México fue relativamente escasa. Se considera que esto se 
debió principalmente a que nuestro país es un importante productor de petróleo y 
por consiguiente de asfalto y como anteriormente existía un subsidio importante en 
el precio del asfalto, los pavimentos asfálticos en nuestro país resultaban en costo 
muy inferiores a los del concreto hidráulico. 
 
Adicionalmente existía una gran desinformación y desconocimiento sobre el 
diseño y construcción con nuevas tecnologías de los pavimentos de concreto 
hidráulico. Otro factor importante es que cuando se diseñaron los caminos de 
México para el tránsito que se pensaba tenían que soportar, los pavimentos de 
asfalto parecían ser una alternativa suficiente. 
 
Los pavimentos pueden definirse como la capa o el conjunto de capas de 
materiales apropiados, comprendidas entre el nivel superior de la terracería y la 
superficie de rodamiento, cuyas principales funciones son proporcionar una 
superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistente a la 
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acción del transito, a la del intemperismo y otros agentes perjudiciales, a si como 
transmitir adecuadamente a las terracerías los esfuerzos producidos por las 
cargas impuestas por el transito. 
 
La estructura o la disposición de las capas que lo constituyen, así como las 
características de los materiales empleados en su construcción, ofrecen una gran 
variedad de posibilidades, comúnmente esta formada por varias capas, las cuales 
están compuestas de materiales naturales seleccionados y sometidos a 
tratamientos. La superficie de rodamiento esta constituida por carpeta asfáltica o 
una losa de concreto hidráulico y/o por acumulaciones de materiales pétreos 
compactados. 
 
Al igual que en la casi totalidad de las aplicaciones de la Mecánica de 
Suelos, los materiales de esa naturaleza que se utilizan en la construcción de 
pavimentos, son de dos tipos claramente diferenciados. Los que se denominan 
materiales gruesos (arenas, gravas, fragmentos de roca, etc.) constituyen un 
primer grupo, siendo el segundo el formado por los suelos finos, cuyo arquetipo 
son los materiales arcillosos. 
 
Ante la preocupación acerca del deterioro de las carreteras en la red y 
considerando los puntos anteriormente planteados la Secretaría de 
Comunicaciones y Transportes (SCT) se dio a la tarea de buscar soluciones 
alternativas a tal situación que pudieran soportar adecuadamente las cargas y el 
volumen de tráfico pesado buscando que los niveles de servicio permanecieran en 
buen nivel durante períodos mayores. 
 
Tales exigencias orientaron a la SCT a la solución con pavimentos de 
concreto hidráulico, que representaban un costo razonable, con una capacidad 
estructural adecuada tanto para el volumen de tránsito como para la intensidad del 
mismo y un período de vida costeable de acuerdo a la magnitud de la inversión. 
 
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COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS EN LA CIUDAD DE MEXICO. 
En un esquema simplista el globo terrestre esta constituido, primeramente, 
por un núcleo formado predominante por compuestos de hierro y níquel se 
considera, al presente, que la densidad media de este núcleo es 
considerablemente superior a la de capas más superficiales. Suprayaciendo a la 
corteza terrestre propiamente dicha, existe una pequeña capa, formada por la 
disgregación y descomposición de sus últimos niveles; esta pequeña pátina del 
planeta, es el suelo, del cual se trata en la mecánica de suelos. 
Es común creencia la de que el suelo es un agregado de partículas 
orgánicas e inorgánicas, no sujetas a ninguna organización. Pero en realidad se 
trata de un conjunto con organización definida y propiedades que varían 
vectorialmente. El suelo tiene perfil, y este es un hecho del que se hace abundante 
aplicación. 
Suelo es un término del que hacen uso diferentes profesantes. La 
interpretación varia de acuerdo con sus respectivos intereses. Para el agrónomo, 
por ejemplo, la palabra se plica a la parte superficial de la corteza capaz de 
sustentar vida vegetal, siendo esta interpretación demasiado restringida para el 
ingeniero. 
Para los fines de esta obra, la palabra suelo representa todo tipo de 
material terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente 
cementadas o lutitas suaves. 
Antes de 1940 el conocimiento de la composición y las propiedades del 
subsuelo en la zona urbanizada del valle era fragmentario y empírico. 
Posteriormente, el crecimiento de la población es causa de transformaciones 
importantes en la ciudad, pues se tiende a un desarrollo en altura con preferencia 
al horizontal; empieza a ser notoria la insuficiencia del abastecimiento de agua 
potable y se recurre a la explotación de los acuíferos del subsuelo dentro del área 
urbana. 
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En ese periodo se registra el comportamientodefectuoso de algunas 
cimentaciones de estructuras mayores que habían sido diseñadas con las normas 
de 1942, y se acentúa el hundimiento de los terrenos ubicados en el fondo del 
antiguo lago de Texcoco. 
Con el fin de resolver problemas específicos y aportar información 
necesaria para verificar la teoría del hundimiento que desarrollo Nabor Carrillo en 
1948, se realizaron trabajos de exploración y de laboratorio que paulatinamente 
permitieron conocer con buena precisión la estratigrafía y propiedades mecánicas 
del subsuelo en la zona céntrica de la Ciudad de México, hasta profundidades de 
50 a 100 m. bajo el nivel del terreno. 
Con tal información fue posible elaborar en 1952 la zonificación del área 
urbanizada, atendiendo a las características mas significativas del subsuelo, es 
factible definir las tres zonas: la de lomas, en las estribaciones de la Sierra de las 
Cruces, al oeste del Valle, en general formada por suelos poco compresibles y de 
alta resistencia al cortante; la del lago ubicada al oriente y antiguamente ocupada 
por el lago de Texcoco, en la que se tienen depósitos lacustres blandos y 
compresibles hasta profundidades de 50 a 60 m, apoyados en suelos mas duros y 
rígidos; y la zona de transición caracterizada por una secuencia variable de 
estratos aluviales intercalados con arcillas blandas similares a las del lago. 
 
ZONIFICACION ESTRATIGRAFICA DE LA CIUDAD DE MEXICO 
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Mediante sondeos, la variación del contenido de agua natural en función de 
la profundidad y la distribución de los estratos relevantes en las zonas 
compresibles de la ciudad. La actualización geotécnica de 1970 con datos de 
sondeo efectuados después del sismo de 1957, extendió y perfecciono la 
información, comprobándose que los daños registrados durante el temblor de 
marzo de 1979 y después durante el terremoto de septiembre de 1985 se 
ajustaban a la zonificación establecida en 1970. 
El contenido de agua natural (Wi) de los materiales arcillosos del subsuelo 
varía entre 50 y 500 por ciento, sin embargo no tienen la consistencia de un lodo; 
al tacto exhiben reacción elástica y resistencia a compresión relativamente alta. 
 
CONTENIDO DE AGUA Y LIMITES DE CONSISTENCIA 
 
COMPOSICION GRANULOMETRICA 
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CAPITULO II. “CLASIFICACION Y DISEÑOS DE 
PAVIMENTOS”. 
 
Con fines fundamentales prácticos, los pavimentos se dividen en rígidos y 
flexibles. Sin embargo la rigidez o flexibilidad que un pavimento exhibe no es fácil 
de definir tan adecuadamente como para permitir una diferenciación entre uno y 
otro tipo de pavimento y hasta cierto punto materia de juicio, el precisar que tan 
rígido puede ser un pavimento flexible o que tan flexible puede llegar a ser un 
pavimento rígido. 
 
Los pavimentos se diferencian y definen en términos de los materiales de 
que están constituidos y de cómo se estructuran esos materiales y no por la forma 
en cómo distribuyen los esfuerzos y las deformaciones producidas por los 
vehículos a las capas inferiores, lo que constituirá un criterio de clasificación más 
acertado. 
II.1 TIPOS DE PAVIMENTOS. 
PAVIMENTOS FLEXIBLES. 
 
Un pavimento flexible es una carpeta asfáltica, la cual proporciona la superficie 
de rodamiento. Las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores se 
distribuyen por medio de las características de fricción y de cohesión de las 
partículas de los materiales y la carpeta asfáltica se pliega a pequeñas 
deformaciones de las capas inferiores sin que su estructura se rompa. Las capas 
que forman un pavimento flexible son: 
 CARPETA ASFALTICA. 
 BASE. 
 SUB-BASE. 
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Todas estas capas se construyen sobre la capa subrasante. 
 
 
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO FLEXIBLE 
 
Esta estructura se diseña según condiciones especiales, los principales 
parámetros de diseño de un pavimento por métodos racionales son: 
 Numero de ejes o vehículos que pasan por la vía. 
 Módulos elásticos de las capas que conforman el pavimento. 
 Temperatura del proyecto. 
 Espesores de las capas. 
 
Este tipo de pavimento llamado flexible, se diseña para un determinado 
número de repeticiones de carga, y alcanzar este número de repeticiones, se 
espera que el pavimento se fatigue y falle, este fallo del pavimento se demuestra 
con la presencia de fisuras y grietas en la parte superficial. 
 
PAVIMENTOS RIGIDOS. 
 
 Un pavimento rígido es aquel cuyo elemento fundamental es una losa de 
concreto hidráulico en la que se distribuyen las carga de los vehículos hacia las 
capas inferiores por medio de toda la superficie de la losa y de las adyacentes que 
trabajan en conjunto con la que recibe directamente las cargas. Este tipo de 
pavimento no puede plegarse a las deformaciones de las capas inferiores sin que 
se presente la falla estructural. Aunque en teoría las losas de concreto hidráulico 
pueden colocarse en forma directa sobre la sub-rasante, es necesario construir 
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una capa de sub-base para evitar que los finos sean bombeados hacia la 
superficie de rodamiento al pasar los vehículos, lo cual puede provocar fallas de 
esquina o de orilla de la losa. 
 
La sección transversal de un pavimento rígido está constituido por: 
 Losa de concreto. 
 Capa de sub-base. 
Ambas apoyadas sobre la sub-rasante. 
 
 
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO RIGIDO 
 
Para el caso de un pavimento rígido el cual no posee, todas estas capas y 
donde la más externa es una capa construida en concreto que por lo general es 
colocada en placas, se diseña también con un tráfico especifico, con la diferencia 
que este pavimento puede fallar con solo una repetición de carga. La grafica 
anterior nos muestra un ejemplo de materiales en la conformación de un 
pavimento rígido. 
Como vemos un pavimento no es solo lo que vemos, es una estructura 
funcional, compleja y donde la tecnología nos lleva a utilizar materiales no 
convencionales para su diseños, por ejemplo en pavimentos flexibles se realizan 
diseños con capas de grava –escoria, grava – cemento, cauchos etc., con el fin de 
brindar calidad a menores costos. 
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Hay que tomar en cuenta diversos factores para el diseño de los 
pavimentos rígidos, por ejemplo cuando el material local no tiene las 
características para cumplir tal función, por presentar problemas de expansión, 
bajo valor relativo de soporte, se recurre a la utilización de materiales 
seleccionados de mejor calidad, o bien a su tratamiento con productos tales como 
cemento portland, cal, asfaltos; dependiendo su selección de aspectos prácticos y 
económicos. 
La capacidad de respuesta estructural de la subrasante se determina 
mediante el modulo de reacción, k, que constituye uno de los principales 
parámetros de diseño de los pavimentos rígidos. Teniendoen cuenta la elevada 
rigidez del concreto y el efecto de la viga desarrollado por las losas del pavimento, 
los niveles de esfuerzo y deformaciones producidos en la subrasante son muy 
bajos, de manera que no se requiere un elevado valor de soporte en dicha capa, 
siendo más importante que dicho efecto de soporte sea uniforme, condición que 
además debe mantenerse a través del tiempo. 
 En la medida en que el modulo de reacción k aumenta, el espesor 
necesario de la losa se reduce para iguales condiciones de transito y de 
resistencia d concreto, de manera que una mejoría en la calidad o resistencia de la 
capa subrasante se traduce en un ahorro en el espesor del concreto, el cual llega 
a ser significativo, hasta el orden del 10 por ciento, principalmente cuando se trata 
de pavimentos de transito intenso. 
Debe mencionarse, por otro lado, que actualmente se están aplicando 
algunos métodos de diseño de espesores, principalmente del tipo mecanistico - 
empírico, que se basan en la caracterización de los materiales utilizando el modulo 
de resistencia, Mr, que es una medida de las propiedades elásticas de los suelos, 
parámetro que ha sido reconocido internacionalmente como un medio para 
caracterizar los materiales para propósitos de diseño o evaluación de pavimentos. 
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Con respecto a la sub-base debe fundamentalmente evitar el efecto de 
bombeo de los suelos finos. Una capa de sub-base es obligada en los casos en 
que se combinen suelos finos, agua y transito pesado, de tal forma que se induzca 
el efecto de bombeo. Dichas condiciones se presentan frecuentemente en el caso 
de pavimentos importantes que soportaran un elevado volumen de transito 
pesado. Las condiciones necesarias para producir dicho efecto no se tienen en 
caminos secundarios de bajo nivel de transito ni en calles residenciales. En estos 
últimos casos la utilización de una capa de sub-base no se justifica desde el punto 
de vista económico y los resultados deseados se pueden lograr mediante la 
preparación adecuada y menos costosa de la subrasante. 
Las variaciones de temperatura y humedad que ocurren estacionalmente e 
inclusive en lapsos tan cortes como un día, producen gradientes que generan 
esfuerzos y deformaciones en las losas que contribuyen agrietamiento. 
Bajo tales efectos, las losas se expanden y se contraen, produciéndose 
además alabeos que adoptan curvaturas cóncavas durante la noche y convexas 
durante el día, pudiendo adicionalmente el suelo de cimentación experimentar 
cambios volumétricos. 
II.2 METODOS DE DISEÑOS DE PAVIMENTOS. 
Los métodos de diseños de pavimentos, tanto rígidos como flexibles, han 
sufrido importantes transformaciones a lo largo del tiempo. Desde aquellos 
primeros métodos de diseño de tipo empírico de principios del presente siglo, 
basados en un sistema de clasificación de suelos o apoyados en pruebas de 
resistencia igualmente empíricas, hasta la época actual, los métodos de diseño se 
han visto fuertemente enriquecidos por las aportaciones de importantes 
investigaciones, tales como las realizadas en tramos experimentales, entre los que 
destaca el llevado a cabo bajo la dirección de la entonces American Association 
of State Highway Officials (AASHO), en Estados Unidos, cuyos primeros 
resultados se incorporaron en 1962 a la tecnología de los pavimentos. 
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A partir de ese momento y con la introducción de las computadoras, la 
utilización de complicados instrumentos y equipos de ensaye y medición, y de 
procedimientos de análisis tales como el método de los elementos finitos, se han 
desarrollado métodos de diseño más avanzados como los denominados 
mecanistico – empíricos, basado en resultados de laboratorio y observaciones de 
comportamiento en el campo, con los cuales se configura un modelo de 
comportamiento. 
Westergaard considero, en 1927, tres posiciones de las cargas sobre el 
pavimento: en una esquina, en el borde y en el interior de la losa, en la cuales los 
esfuerzos producidos alcanzaban niveles decrecientes en ese orden, razón por la 
cual debe recurrirse a elementos de transferencia de cargas en las juntas, a sobre 
anchos o a acotamientos de concreto para que se presenten siempre condiciones 
equivalentes a cargas aplicadas en el interior de las losas. Las condiciones de 
cargas en borde o de las losas. Las condiciones de cargas en borde o esquina 
pueden ocurrir por la presencia de una grieta, cuando deja de haber trabazón 
mecánica en sus caras. 
METODO AASHTO. 
El método de diseño de espesores de pavimentos rígidos está basado en 
los resultados obtenidos de la prueba de carreteras concebida y promovida 
gracias a la organización que ahora conocemos como AASHTO para estudiar el 
comportamiento de estructuras de pavimento de espesores conocidos, bajo 
cargas móviles de magnitudes y frecuencias conocidas y bajo el efecto del medio 
ambiente en secciones conocidas de pavimentos rígidos y flexibles. La planeación 
empezó en 1951, la construcción del proyecto comenzó en 1956 muy cerca de 
Ottawa, Illinois. El tráfico controlado de la prueba se aplicó de octubre de 1958 a 
noviembre de 1960 y el método estuvo listo para 1961. 
El objetivo principal de las pruebas consistía en determinar relaciones 
significativas entre el comportamiento de varias secciones de pavimento y las 
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cargas aplicadas sobre ellas, o bien para determinar las relaciones significativas 
entre un número de repeticiones de ejes con cargas, de diferente magnitud y 
disposición, y el comportamiento de diferente espesores de pavimentos, 
conformados con bases y sub-bases, colocados en suelos de características 
conocidas. 
En total se examinaron 368 secciones de pavimento rígido y 468 secciones 
de pavimento flexible. Las mediciones físicas de las secciones de prueba se 
transfirieron a fórmulas que podían dar nuevamente valores numéricos de 
capacidad de servicio. Estos valores graficados contra las aplicaciones de carga 
forman una historia de comportamiento para cada sección de prueba que permiten 
la evaluación de cada uno de los diversos diseños. 
En 1993 se realizó una Revisión del Diseño de Sobrecarpetas de 
pavimento. Para 1998 se publicó un método alternativo para diseño de 
pavimentos, que corresponde a un "Suplemento a la guía de diseño de estructuras 
de pavimento". 
Las variables que intervienen en el diseño de los pavimentos constituyen en 
realidad la base del diseño del pavimento por lo que es necesario conocer las 
consideraciones más importantes que tienen que ver con cada una de ellas para 
así poder realizar diseños confiables y óptimos al mismo tiempo. 
Variables de diseño de Pavimentos Rígidos: 
 Espesor. 
 Serviciabilidad (inicial y final). 
 Tráfico (ejes equivalentes). 
 Transferencia de carga. 
 Propiedades del concreto (módulos de ruptura y elasticidad). 
 Resistencia de la subrasante (módulo de reacción). 
 Drenaje. 
 Confiabilidad (confiabilidad y desviación estándar). 
 
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ESPESOR.El espesor del pavimento de concreto es la variable que pretendemos 
determinar al realizar un diseño, el resultado del espesor se ve afectado por todas 
las demás variables que intervienen en los cálculos. Es importante especificar lo 
que se diseña, ya que a partir de espesores regulares una pequeña variación en el 
espesor puede significar una variación importante en la vida útil. 
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 donde 0 
(cero) significa una calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco) para un 
pavimento excelente. 
La servicialidad es una medida subjetiva de la calificación del pavimento, 
sin embargo la tendencia es poder definirla con parámetros medibles como lo son: 
el índice de perfil, índice de rugosidad internacional, coeficiente de fricción, 
distancias de frenado, visibilidad, etc. 
 INDICE DE 
SERVICIO. GVTGTGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG SERVICIO. CALIFICACION. 
 EXCELENTE 
 MUY BUENO 
 BUENO 
 REGULAR 
 MALO 
 INTRANSITABLE 
ESCALA DE CALIFICACION PARA LA SERVICIALIDAD 
El procedimiento de diseño AASHTO predice el porcentaje de pérdida de 
servicialidad (∆PSI) para varios niveles de tráfico y cargas de ejes. Entre mayor 
sea el ∆PSI será la capacidad de carga de pavimento antes de fallar. 
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 M 
Serviciabilidad Inicial (Po), es la condición que tiene un pavimento 
inmediatamente después de la construcción del mismo. Los valores 
recomendados por AASHTO para este parámetro son: 
 Para pavimento de Concreto = 4.5 
 Para pavimento de Asfalto = 4.2 
 
Usando buenas técnicas de construcción, el pavimento de concreto puede 
tener una serviciabilidad Po = 4.7 ó 4.8. 
Mientras mejor se construya inicialmente un pavimento, o bien, mientras 
mejor índice de serviciabilidad inicial tenga mayor será su vida útil, esto es debido 
a que las curvas de deterioro se comportan de manera paralela o con el mismo 
gradiente para unas condiciones determinadas, como se muestra a continuación: 
 
 
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Serviciabilidad Final (Pt), la serviciabilidad final tiene que ver con la 
calificación que esperamos tenga el pavimento al final de su vida útil. Los valores 
recomendados de Serviciabilidad Final Pt para el caso de México, son: 
 Para Autopistas 2.5. 
 Para Carreteras 2.0. 
 Para Zonas Industriales 1.8. 
 Pavimentos Urbanos Principales 1.8. 
 Pavimentos Urbanos Secundarios 1.5. 
 
TRAFICO. 
 
El Tráfico es una de las variables más significativas del diseño de 
pavimentos 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. 
 
La metodología AASHTO considera la vida útil de un pavimento relacionada 
el 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 
circularán por el camino, en Ejes Sencillos Equivalentes de 18 kips (8.2 Ton) 
también conocidos como ESAL’s. 
 
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. Existen algunos factores que nos ayudan a 
determinar con precisión el tráfico que circulará por el carril de diseño. 
 
Los pavimentos de concreto el AASHTO los diseña por fatiga. La fatiga la 
podemos entender como el número de repeticiones ó ciclos de carga y descarga 
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que actúan sobre un elemento. En realidad al establecer una vida útil de diseño, 
en realidad lo que estamos haciendo es tratar de estimar, en un período de 
tiempo, el número de repeticiones de carga a las que estará sometido el 
pavimento. 
 
La vida útil mínima con la que se debe diseñar un pavimento rígido es de 20 
años, es común realizar diseños para 30, 40 ó más de 50 años. Adicionalmente se 
deberá contemplar el crecimiento del tráfico durante su vida útil, que depende en 
gran medida del desarrollo económico - social de la zona en cuestión, del 
mejoramiento de las características del pavimento se puede generar tráfico atraído 
e igualmente se debe considerar la capacidad de tráfico de la vía. 
 
Tvu = Tpa x FCT. 
 
Donde: 
 Tvu = Tráfico en la vida útil. 
 Tpa = Tráfico durante el primer año. 
 FCT = Factor de crecimiento del tráfico, que depende de la Tasa de 
XXXXXXXXXXCrecimiento Anual y de la Vida Útil. 
 
TASA DE CRECIMIENTO ANUAL. 
 
Dependiendo de muchos factores, tales como el desarrollo económico - 
social, la capacidad de la vía, etc. Es normal que el tráfico vehicular vaya 
aumentando con el paso del tiempo, hasta que llega a un punto tal de saturación 
en el que el tráfico se mantiene prácticamente sin crecer. 
 
Es conveniente prever este crecimiento del tráfico, tomando en 
consideración una tasa de crecimiento anual con la que se calcula un factor de 
crecimiento del tráfico. La tasa de crecimiento pudiera variar de acuerdo a los tipos 
de vehículos, pueden crecer más unos tipos que otros. 
 
A medida que un camino se va congestionando de tráfico su crecimiento se 
va haciendo más lento, este efecto debemos considerarlo pudiendo estima una 
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Tasa de Crecimiento Equivalente, para considerar las variaciones en el 
crecimiento durante la vida útil. 
 
Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada 
para el caso en particular que se esté considerando. A continuación se muestran 
algunos valores típicos de tasas de crecimiento, sin embargo estos pueden variar 
según el caso. 
 
Valores comunes de tasas de crecimiento 
 Caso Tasa de Crecimiento 
Crecimiento Normal 1% a 3% 
Vías Completamente Saturadas 0% a 1% 
Con tráfico inducido * 4% a 5% 
Alto crecimiento * mayor al 5% 
* SOLAMENTE DURANTE 3 A 5 AÑOS. 
 
 
FACTOR DE CRECIMIENTO DEL TRÁFICO. 
 
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. 
 
FCT= (1+g)n -1 / g 
 
 DONDE: g = Tasa de crecimiento. 
 n= años de vida útil. 
 
FACTOR DE SENTIDO.Del total del tráfico que se estima para el diseño del pavimento deberá 
determinarse el correspondiente a cada sentido de circulación, esto se realiza 
mediante la introducción del Factor de Sentido, cuyos valores recomendados son: 
 
 Un sentido de Circulación 1.0 
 Doble sentido de Circulación 2.0 
 
 
 
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FACTOR DE CARRIL. 
 
El factor de Carril es un coeficiente que nos permite estimar que tanto del 
tráfico en el sentido de diseño circula por el carril de diseño. En una vía de un solo 
carril en el sentido de circulación de diseño, obviamente el 100% del tráfico 
circulará por ese carril que al mismo tiempo será nuestro carril de diseño. 
 
Una vía con dos carriles en el sentido de diseño, dependiendo del tipo de 
camino: carretero ó urbano, y de que tan saturada esté la vía, pueda ser que sobre 
el carril de diseño circule entre un 50% a un 80% del tráfico en ese sentido. 
El AASHTO recomienda algunos valores, sin embargo no necesariamente 
deben utilizarse. 
 
 
 
 
 
FACTOR DE CARRIL 
 
 
FACTOR DE EQUIVALENCIA DE TRABAJO. 
 
Las fórmulas que permiten convertir el número de ejes de pesos normales a 
ejes equivalentes dependen del espesor del pavimento, de la carga del eje, del 
tipo de eje y de la serviciabilidad final que pretendemos para el pavimento. A 
continuación se muestran dichas fórmulas: 
 
En Donde: 
Wtx = # Aplicaciones de carga definida al final del tiempo t. 
Wt18 = # Aplicaciones de carga equivalente al final del tiempo t. 
NUMERO DE CARRILES. FACTOR DE CARRIL. 
1 1 
2 0.8 a 1.00 
3 0.60 a 0.80 
4 0.50 a 0.75 
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 Lx = Carga del eje en kips 
 L2 = Código de eje cargado: 
 L2 = 1 Para eje Sencillo 
 L2 = 2 Para eje Tandem 
 L2 = 3 Para eje Tridem 
 Gt = f ( Pt ) 
 β18 =Valor de βx cuando Lx=18 y L2 = 1 
 
Es importante hacer notar que los ejes equivalentes se calculan de manera 
diferente para un pavimento rígido que para un flexible. Cuando se multiplica el 
tráfico por las diferentes factores de equivalencias, se obtienen los ESAL’s (Ejes 
Sencillos Equivalentes). 
El tráfico pesado es el que mayor daño produce a los pavimentos por lo que 
deberá estimarse con la mayor precisión posible. Como ejemplo podemos 
mencionar que el daño que produce una sola aplicación de carga de un camión 
semi-remolque de 36 Ton. equivale al daño que producen 9,523 repeticiones de 
carga de un vehículo tipo automóvil. 
 
Otro factor importante a considerar es la sobrecarga, debemos conocer con 
la mayor certeza posible los pesos de los ejes de los vehículos que estarán 
circulando sobre el pavimento que estamos diseñando, ya que las sobrecargas 
generan un daño muy importante al pavimento y su crecimiento es de orden 
exponencial. 
 
TRANSFERENCIA DE CARGAS. 
 
La transferencia de carga es la capacidad que tiene una losa del pavimento 
de transmitir fuerzas cortantes con sus losas adyacentes, con el objeto de 
minimizar las deformaciones y los esfuerzos en la estructura del pavimento, 
mientras mejor sea la transferencia de cargas mejor será el comportamiento de las 
losas del pavimento. 
 
El método AASHTO considera la transferencia de cargas mediante el factor 
de transferencia de cargas J. 
 
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La efectividad de la Transferencia de Carga entre losas adyacentes 
depende de varios factores: 
 Cantidad de Tráfico. 
 Utilización de Pasajuntas. 
 Soporte Lateral de las Losas. 
 
Una manera de transferir la carga de una losa a otra es mediante la 
trabazón de agregados que se genera en la grieta debajo del corte de la junta, sin 
embargo esta forma de transferir carga solamente se recomienda para vías con 
tráfico ligero. 
La utilización de pasajuntas es la manera más conveniente de lograr la 
efectividad en la transferencia de cargas, los investigadores recomiendan evaluar 
dos criterios para determinar la conveniencia de utilizar pasajuntas. Utilizar 
pasajuntas cuando: 
 
 a) El tráfico pesado sea mayor al 25% del tráfico total. 
 b) El número de Ejes Equivalentes de diseño sea mayor de 5.0 millones de 
Esal´s Esal's. 
 
El Coeficiente de Transferencia de Carga considera el esfuerzo de 
transferencia a través de la junta o grieta. 
 
 
 
 
 
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SOPORTE LATERAL. 
El confinamiento que produce el soporte lateral contribuye a reducir los 
esfuerzos máximos que se generan en el concreto por efecto de las cargas. Un 
pavimento de concreto puede considerarse lateralmente soportado cuando tenga 
algunas de las siguientes características en su sección: 
 
 
PASAJUNTAS. 
Barra de acero redondo liso fy = 4,200 kg/cm2 la cual no se debe de adherir 
al concreto permitiendo el libre movimiento de losas longitudinalmente, pero si 
debe de transferir verticalmente parte de la carga aplicada en una losa a la 
adyacente. Se colocan perfectamente alineadas a la mitad del espesor de la losa. 
 
El diámetro, longitud y separación de las pasajuntas está en función del 
espesor de las losas principalmente. Algunas recomendaciones prácticas para la 
selección de la Barra son las siguientes: 
 
 
 
 
 
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PROPIEDADES DEL CONCRETO. 
Son dos las propiedades del concreto que influyen en el diseño de un 
pavimento de concreto y en su comportamiento a lo largo de su vida útil: 
 Resistencia a la tensión por flexión (S´c) ó Módulo de Ruptura (MR). 
 Módulo de Elasticidad del Concreto (Ec). 
 
MÓDULO DE RUPTURA (MR). 
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 la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le 
conoce como resistencia a la flexión por tensión (S'c) o Módulo de Ruptura (MR) 
normalmente especificada a los 28 días. 
El módulo de ruptura se mide mediante ensayos de vigas de concreto 
aplicándoles cargas en los tercios de su claro de apoyo. Esta prueba está 
normalizada por la ASTM C78. Existe una prueba similar con la aplicación de la 
carga al centro del claro que genera resultados diferentes de resistencia a la 
flexión (aproximadamente 15% a 20% mayores) pero que no son los que 
considera AASHTO para el diseño. 
 
 
 
 
 
 
 
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Los valores recomendados para el Módulo de Ruptura varían desde los 41 
kg/cm2 (583 psi) hasta los 50 kg/cm2 (711 psi) a 28 días dependiendo del uso que 
vayan a tener. En seguida se muestran valores recomendados,sin embargo el 
diseñador deberá elegir de acuerdo a un buen criterio. 
 
 
MÓDULO DE RUPTURA PROMEDIO. 
 
La metodología de diseño de AASHTO permite utilizar la resistencia a la 
flexión promedio, que se haya obtenido del resultado de ensayos a flexión de las 
mezclas diseñadas para cumplir la resistencia especificada del proyecto. Estos 
resultados dependen de las condiciones de control y calidad que tenga el 
fabricante del concreto en sus procesos. En todos los casos se recomienda que 
sea Concreto Premezclado Profesionalmente. 
 
MR promedio = MR especificado + Zr x (Desviación Estándar* del MR) 
 
Valores típicos de la Desviación Estándar Promedio 
 
Concreto Premezclado 6% a 12% 9.0 % 
 
Mezclado Central 5% a 10% 7.5 % 
 
 
MÓDULO DE ELASTICIDAD. 
 
El Módulo de Elasticidad del concreto está íntimamente relacionado con su 
Módulo de Ruptura y se determina mediante la norma ASTM C469. Existen varios 
criterios con los que se puede estimar el Módulo de Elasticidad a partir del Módulo 
de Ruptura. Los dos más utilizados son: 
 Ec = 6,750 * MR 
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 Ec = 26,454 * MR ^ 0.77 
Estas formulas aplican con unidades inglesas. 
 
RESISTENCIA DE LA SUBRASANTE. 
La resistencia de la subrasante es considerada dentro del método por 
medio del Módulo de Reacción del Suelo K que se puede obtener directamente 
mediante la prueba de placa. 
 
El módulo de reacción de suelo corresponde a la capacidad portante que 
tiene el terreno natural en donde se soportará el cuerpo del pavimento. El valor del 
módulo de reacción (K) se puede obtener directamente del terreno mediante la 
prueba de placa ASTM D1195 y D1196. El valor de K representa el soporte 
(terreno natural y terraplén si lo hay) y se puede incrementar al tomar la 
contribución de la sub-base. 
 
Cuando se diseña un pavimento es probable que se tengan diferentes 
valores de K a lo largo del tramo por diseñar, el método AASHTO recomienda 
utilizar el valor promedio de los módulos K para el diseño estructural. 
 
Esquema de la prueba de placa. 
 
 
 
 
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ESTIMACIONES Y CORRELACIONES DE K. 
 
En base a un gran número de muestras y estudios se han podido 
desarrollar algunos valores estimativos del módulo de reacción del suelo en 
función a diferentes propiedades. Diferentes autores han publicado sus resultados 
y en general no difieren notablemente. 
Correlación 1 con SUCS y VRS. 
 
Correlación 2 con SUCS y VRS. 
 
 
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DRENAJE. 
 
En cualquier tipo de pavimento, el drenaje, es un factor determinante en el 
comportamiento de la estructura del pavimento a lo largo de su vida útil, y por lo 
tanto lo es también en el diseño del mismo. Es muy importante evitar que exista 
presencia de agua en la estructura de soporte, dado que en caso de presentarse 
esta situación afectará en gran medida la respuesta estructural del pavimento. 
Aspectos que debemos de cuidar para evitar que el agua penetre en la 
estructura de soporte: 
 Mantener perfectamente selladas las juntas del pavimento. 
 Sellar las juntas entre pavimento y acotamiento o cuneta. 
 Colocar barreras rompedoras de capilaridad (en donde se requiera). 
 Utilizar cunetas, bordillos, lavaderos, contracunetas, subdrenajes, etc. 
 Construir o aprovechar los drenajes pluviales en las ciudades. 
 
Tener agua atrapada en la estructura del Pavimento produce efectos nocivos 
en el mismo, como pueden ser: 
 Reducción de la resistencia de materiales granulares no ligados. 
 Reducción de la resistencia de la subrasante. 
 Expulsión de finos. 
 Levantamientos diferenciales de suelos expansivos. 
 Expansión por congelamiento del suelo. 
 
Algunos de estos fenómenos se pueden minimizar cuando se utilizan bases 
estabilizadas con cemento o bases de relleno fluido. Los valores recomendados 
para el coeficiente de drenaje deberán estar entre 1.0 y 1.10. 
 
CONFIABILIDAD. 
Los factores estadísticos que influyen el comportamiento de los pavimentos 
son: 
 Confiabilidad R. 
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 Desviación Estándar. 
 
La confiabilidad está definida como "la probabilidad de que un pavimento 
desarrolle su función durante su vida útil en condiciones adecuadas para su 
operación". Otra manera de entender la confiabilidad, por ejemplo es: si se 
considera una confiabilidad "R" del 80% estaríamos permitiendo que el 20% de las 
losas del pavimento alcancen al final de su vida útil una serviciabilidad igual a la 
serviciabilidad final seleccionada en el diseño. 
 
 
 
También podemos entender a la confiabilidad como un Factor de Seguridad 
y ante esa situación debemos reflexionar en los valores de confiabilidad que 
debemos utilizar en México, con el mejor de los criterios, al hacer un diseño para 
un pavimento. 
 
Confiabilidad Recomendada para México. 
 
 
Como se menciona anteriormente la confiabilidad puede relacionarse con 
un Factor de Seguridad, a continuación se presentan los factores de seguridad 
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aproximados a los que corresponde la confiabilidad. Estos factores de seguridad 
van asociados con la Desviación Estándar "So". 
 
 
 
 
METODO PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. 
A continuación se describen los lineamientos generales del método del 
Portland Cement Association (PCA). 
FACTORES DE DISEÑO. 
Resistencia a la Flexión del Concreto. 
La consideración de la resistencia a la flexión del concreto es aplicable en el 
procedimiento de diseño para el criterio de fatiga, que controla el agrietamiento del 
pavimento bajo la repetición de cargas. 
 
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El alabeo del pavimento de concreto bajo las cargas del tráfico provoca 
esfuerzos tanto de compresión como de flexión. Sin embargo la proporción de los 
esfuerzos a compresión contra la resistencia a la compresión del concreto es 
mínima como para influir en el diseño de espesor de la losa. 
En cambio la relación de los esfuerzos a flexión contra la resistencia a la 
flexión del concreto es mucho más alta y frecuentemente excede valores de 0.5. 
 
Por este motivo los esfuerzos y la resistencia a la flexión son los empleados 
para el diseño de espesores. La resistencia a la flexión del concreto es 
determinada por la prueba del modulo de ruptura, realizada en vigas de 6x6x30 
pulgadas. 
 
El módulo de ruptura puede encontrarse aplicando la carga en cantiléver, 
punto medio ó en 3 puntos. Una diferencia importante en estos métodos de prueba 
es que alaplicar la carga en 3 puntos se obtiene la mínima resistencia del tercio 
medio de la viga de prueba, mientras que los otros 2 métodos muestran la 
resistencia en un solo punto. 
 
El valor determinado por el método de aplicación de carga de 3 puntos 
(American Society for Testing and Materials, ASTM C78) es el empleado en este 
método de diseño. 
 
La prueba del módulo de ruptura es comúnmente realizada a los 7, 14, 28 y 
90 días. Los resultados a los 7 y 14 días son comparados contra especificaciones 
de control de calidad y para determinar cuándo puede ser abierto al tránsito un 
pavimento. 
 
Los resultados a los 28 días se han usado generalmente para el diseño de 
espesores de autopistas y calles; mientras que los resultados a los 90 días son 
usados para el diseño de aeropistas, esto es debido a que se presentan muy 
pocas repeticiones de esfuerzos durante los primeros 28 ó 90 días del pavimento 
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comparado contra los millones de repeticiones de esfuerzos que ocurrirán 
posteriormente. 
 
Sabemos que el concreto continua ganando resistencia con el paso del 
tiempo. Esta ganancia de resistencia es mostrada en la curva que representa 
valores de módulo de ruptura (MR) promedios para varias series de pruebas de 
laboratorio, pruebas de vigas curadas en campo y secciones de concreto tomadas 
de pavimentos en servicio. 
 
En este procedimiento de diseño los efectos de las variaciones en la 
resistencia del concreto de punto a punto del pavimento y el incremento de 
resistencia con el paso del tiempo están incorporados en las gráficas y tablas de 
diseño. El diseñador no aplica directamente estos efectos, sino que simplemente 
ingresa el valor de la resistencia promedio a los 28 días, que en nuestro país se 
recomienda como mínimo 41 kg/cm
2 
(583 psi) y como máximo 50 kg/cm
2 
(711 psi). 
 
 
El soporte dado a los pavimentos de concreto por la base y la sub-base, es 
el segundo factor en el diseño de espesores. El terreno de apoyo está definido en 
términos del módulo de reacción de la subrasante de Westergaard (k). Es igual a 
la carga en libras por pulgada cuadrada de un área cargada (un plato de 30” de 
diámetro) dividido entre la deformación en pulgadas que provoca dicha carga. Los 
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valores de k son expresados como libras por pulgada cuadrada por pulgada (psi / 
in) ó más comúnmente, por libras por pulgada cúbica (pci). 
 
La figura nos muestra una ilustración de la prueba de placa regulada por la 
norma ASTM D1195 y D1196. 
 
 
Dado que la prueba de placa lleva tiempo y dinero, los valores de k son 
usualmente estimados mediante una correlación a pruebas más simples como la 
del VRS (valor Relativo de Soporte). 
El resultado es válido por qué no se requiere una exacta determinación del 
valor k; ya que variaciones normales del valor k no afecta significativamente los 
requerimientos del espesor del pavimento. La relación mostrada en la figura es 
correcta para estos propósitos. 
La prueba de caminos AASHTO comprobó convincentemente que la 
reducción de pérdida de terreno de soporte durante los períodos de 
descongelamiento tienen ningún ó muy poco efecto en el espesor requerido de los 
pavimentos de concreto. Esto es cierto porque los pocos períodos en que los 
valores de k son bajos durante el descongelamiento de la primavera se 
compensan con los largos períodos en que se congelan y los valores de k son 
mucho mayores que los asumidos para el diseño. 
 
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Para evitar métodos tediosos que requieren de diseño para las variaciones 
de k en las épocas del año, lo valores recomendables como valores promedio son 
los de verano u otoño. 
 
El contar con una sub-base permite incrementar en parte el valor de k del 
suelo que deberá usarse en el diseño de espesor. Si la base es de material 
granular no tratada ó mejorada el incremento puede no ser muy significativo como 
se aprecia en los valores presentados en la tabla. 
 
Los valores mostrados en la tabla son basados del análisis de Burmister de 
un sistema de dos capas y cargado en pruebas de placa hechas para determinar 
los valores k del conjunto suelo - subbase en losas de prueba completas. 
 
Las bases mejoradas ó tratadas con cemento aportan mayor capacidad de 
carga y su comportamiento a largo plazo es mucho mejor y son ampliamente 
empleadas para pavimentos de concreto con tráfico pesado. Se construyen con 
materiales granulares como los tipos de suelos AASHTO A-1, A-2-4, A-2-5 y A-3, 
el contenido de cemento es determinado mediante las pruebas de Congelación - 
Descongelación y Mojado - Secado y el criterio de pérdidas admisibles de la PCA. 
 
Los valores de diseño de módulo de sub-reacción (k) para bases 
cementadas que cumplen con éste criterio se muestran en la tabla. 
 
PERÍODO DE DISEÑO. 
 
El término de período de diseño es algunas veces considerado sinónimo del 
término período de análisis de tráfico. Dado que el tráfico muy probablemente no 
puede ser supuesto con precisión por un período muy largo, el período de diseño 
de 20 años es el comúnmente empleado en el procedimiento de diseño de 
pavimentos. 
 
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El período de diseño seleccionado afecta el espesor de diseño ya que 
determina por cuantos años y por ende cuantos camiones deberá servir el 
pavimento. 
 
 
 
 
 
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NUMERO DE REPETICIONES ESPERADAS PARA CADA EJE. 
 
Toda la información referente al tráfico termina siendo empleada para 
conocer el número de repeticiones esperadas durante todo el período de diseño 
de cada tipo de eje. Para poder conocer estos valores tendremos que conocer 
varios factores referentes al tránsito como lo es el tránsito promedio diario anual 
(TPDA), el % que representa cada tipo de eje en el TPDA, el factor de crecimiento 
del tráfico, el factor de sentido, el factor de carril y el período de diseño. 
 
Repeticiones Esperadas. 
Re = TPDA x %Te x FS x FC x Pd x FCA x 365 
Donde: 
TPDA = Tránsito Promedio Diario Anual. 
% Te = % del TPDA para cada tipo de eje. 
FS = Factor de Sentido. 
FC = Factor de Carril. 
Pd = Período de Diseño. 
FCA = Factor de Crecimiento Anual. 
365 = días de un año. 
 
TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL. (TPDA). 
 
El TPDA puede obtenerse de aforos especializados ó de algún organismo 
relacionado con el transporte, ya sea municipal, estatal ó federal. Lo importante es 
que se especifique la composición de este tráfico, es decir que se detalle el tráfico 
por tipo de vehículo, para que de esta manera se pueda identificar los tipos y 
pesos de los ejes que van a circular sobre el pavimento. 
 
El método de diseño de la PCA recomienda que considera únicamente el 
tráfico pesado, es decir que se desprecie todo el tráfico ligero como automóviles