DISEAÔÇÿO-DEL-PAVIMENTO

Introducción al Derecho I

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24/10/2022

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE
INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

DISEÑO DEL PAVIMENTO PARA LA CARRETERA
ACAPULCO – SAN MARCOS.

T E S I S P R O F E S I O N A L
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
P R E S E N T A:
JOSÉ FRANCISCO ARRIAGA GARIBAY
A S E S O R:
D E
T E S I S:
ING. JOSÉ SANTOS ARRIAGA SOTO.

MÉXICO DF MAYO DE 2015

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
DISEÑO DEL PAVIMENTO PARA LA CARRETERA ACAPULCO – SAN MARCOS.

ÍNDICE GENERAL
Página
Introducción………………………………………………………………………….. IV
Objetivo……………………………………………………………………………… VI
Antecedentes…………………………………………………………………………. VII
Marco Teórico……………………………………………………………………….. IX
Capítulo I.- Generalidades.
I.1.- Localización del Proyecto………………………………………………………. 15
I.2.- Geología………………………………………………………………………… 15
I.3.- Sismicidad………………………………………………………………………. 17
I.4.- Clima……………………………………………………………………………. 18
I.5.- Orografía………………………………………………………………………... 19
I.6.- Hidrografía……………………………………………………………………… 19
I.7.- Fisiografía………………………………………………………………………. 21
I.8.- Antecedentes de las Carreteras…………………………………………………. 21
I.9.- Introducción al Diseño de Pavimentos…………………………………………. 25
I.10.- Cuerpo de Terraplén…………………………………………………………... 26
I.11.- Capa de transición. ……………………………………………………………. 27
I.12.- Capa Subyacente………………………………………………………………. 28
I.13.- Capa subrasante……………………………………………………………….. 29
I.14.- Revestimiento…………………………………………………………………. 30
I.15.- Subbase………………………………………………………………………... 32
I.16.- Base……………………………………………………………………………. 34
1.17.- Carpeta………………………………………………………………………... 35
I.18.- Métodos de diseño y su importancia…………………………………………... 36
I.18.1.- Método del Instituto de Ingeniería de la UNAM……………………………. 37
I.18.2.- Método AASHTO…………………………………………………………… 39

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Capítulo II.- Diseño Geotécnico.
II.1.- Granulometría………………………………………………………………….. 42
II.2.- Límite Líquido…………………………………………………………………. 42
II.3.- Límite Plástico…………………………………………………………………. 43
II.4.- Prueba Proctor Modificada……………………………………………………. 44
II.5.- Prueba (VRS) Valor Relativo de Soporte……………………………………… 45
II.6.- Prueba (VRS) Valor Relativo de Soporte en campo…………………………... 45
II.7.- Prueba De Modulo de Resiliencia……………………………………………... 46
II.8.- Prueba Porter estándar…………………………………………………………. 51
II.9.- Prueba de Expansión…………………………………………………………... 52
II.10.- Prueba de Equivalente de Arena……………………………………………… 52
II.11.- Prueba de Partículas alargadas y lajeadas……………………………………. 53
II.12.- Prueba Desgaste Los Ángeles de Materiales Pétreos………………………… 54
II.13.- Relación de Poisson…………………………………………………………... 55
II.14.- Penetración…………………………………………………………………… 55
II.15.- Punto de Reblandecimiento…………………………………………………... 56
II.16.- Método del Cono de Arena…………………………………………………… 56
II.17.- Prueba Marshall………………………………………………………………. 56
II.18.- Ubicación de los Bancos……………………………………………………... 60
Capítulo III.- Diseño del pavimento.
III.1.- Método del Instituto de Ingeniería de la UNAM……………………………... 61
III.2.- Diseño del Pavimento por el Método de Ingeniería de la UNAM……………. 64
III.3.- Diseño del Pavimento por el Método AASHTO……………………………… 72
III.3.1.- Variables en función del tiempo……………………………………………. 73
III.3.2.- Variables en función del tránsito……………………………………………. 73
III.3.3.- Confiabilidad “R” y Desviación Estándar…………………………………... 77
III.3.4.- Criterios para determinar la serviciablidad…………………………………. 79
III.3.5.- Determinación de las propiedades de los materiales para el proceso de
diseño de pavimentos flexibles……………………………………………………….
81
III.3.6.- Coeficientes de drenaje (mx)……………………………………………….. 82
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III

III.3.7.- Determinación de los espesores por capas………………………………….. 83
III.3.8.- Diseño del Pavimento del sub tramo Acapulco – San Marcos……………... 93
Capítulo IV.- Programas de Diseño.
IV.1.- Diseño del Pavimento utilizando el Programa Dispav -5…………………….. 112
IV.2.- Programa AASHTO para diseño de pavimentos (1993) por Luis R. Vázquez. 130
Capítulo V.- Conclusiones.
V.1.- Análisis de los resultados obtenidos por los Métodos de Diseño……………... 138
BIBLIOGRAFÍA. XI
GLOSARIO. XIII
ANEXO A.- Registros de Laboratorio.
ANEXO B.- Datos Generales de los Bancos de Préstamo.
ANEXO C.- Cálculo de los Factores de Equivalencia de carga.
ANEXO D.- Análisis de los coeficientes de daño unitario correspondientes, a los
vehículos autorizados en la Red Nacional de Carreteras.

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INTRODUCCIÓN
En la actualidad se sabe que un buen sistema carretero constituye uno de los principales
motores para el crecimiento y desarrollo sano y sostenido de un país; ya que su existencia
facilita en gran medida la cobertura y calidad de los servicios básicos como educación y
salud. Además es el sustento de numerosas cadenas de producción y distribución de
mercancías, ya que impulsa la competitividad entre las industrias al reducir los costos de
distribución, es por ello que la presente investigación desarrolla una guía teórica – práctica
empleando criterios y normas vigentes por el Instituto de Ingeniería de la UNAM y la
AASHTO para el “Diseño del pavimento de la carretera Acapulco – Huatulco” la cual
contempla para su análisis los siguientes datos técnicos: sub tramo Acapulco – San Marcos
km 129+000 al km 130+000, camino clasificado como A2, ancho de corona de 12.00m,
ancho de carril de 3.50 m y acotamientos de 2.50 m en ambos lados del camino; con el
objetivo que esta carretera permita fortalecer el desarrollo turístico, comercial y
demográfico de la Costa Chica de Guerrero, y con ello desarrollar autopistas de altas
especificaciones que comuniquen de manera eficaz a la red nacional de Carreteras del país.
La tesis consta de cinco capítulos en los que se tratan los principios básicos y un capítulo de
conclusiones. En los primeros cinco se incluyen las metodologías necesarias para diseñar la
estructura de un pavimento flexible, además de describir las características técnicas
involucradas en los pavimentos flexibles.
El capítulo I de generalidades, se menciona el marco teórico conceptual de la zona del
Estado de Guerrero, así como los antecedentes de las carreteras en México y su
clasificación, para dar lugar a la explicación de cada una de las características que deben de
tenerlos materiales que constituirán al pavimento, tomando en consideración las normas
vigentes de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, y haciendo referencia a los
antecedentes desarrollados por Instituciones encargadas de formular guías de diseño en los
pavimentos.
El capítulo II, hace mención de las principales pruebas que se deben de desarrollar en el
campo o en el laboratorio, con la finalidad de proporcionarle al proyectista las condiciones
geotécnicas de los materiales, de tal forma que permita definir las condiciones de
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aceptación o rechazo de los posibles bancos de préstamo de material cercanos a la obra que
suministraran el material para construir la estructura del pavimento.
En el capítulo III se diseña el pavimento flexible del sub tramo Acapulco – San Marcos,
utilizando dos métodos de diseño: Método del Instituto de Ingeniería de la UNAM, en el
que se desarrolla la metodología de diseño conocida, y se utilizan factores de equivalencia
para proponer un diseño final más económico, el cual será comparado con el programa
DISPAV-5 y el Método AASHTO que utiliza para su análisis la serviciabilidad del
pavimento, condiciones de drenaje de las capas inferiores y los módulos de resiliencia que
están correlacionados con el valor relativo de soporte.
En el capítulo IV se utilizan los programas Dispav-5 y Programa AASHTO con el
propósito de verificar los diseños de la estructura del pavimento flexible calculados de
forma tradicional mediante: hojas de trabajo, nomogramas, tablas y formulas; de manera
más precisa y con el objetivo de que estas aplicaciones sean una herramienta adicional para
el proyectista en el análisis del diseño de un pavimento.
Finalmente el capítulo V menciona algunas recomendaciones, conclusiones y diseño final
de la estructura del pavimento flexible, el cual se considera adecuado según las temáticas
expuestas en la investigación.

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OBJETIVO
La finalidad de la presente investigación es proporcionar un guía teórica - práctica para
estudiantes y profesionales de la Ingeniería Civil, basada en datos de laboratorio y campo
aplicados al diseño de la estructura de un pavimento flexible para la Carretera: Acapulco –
Huatulco, en el Sub tramo Acapulco - San Marcos, empleando las temáticas de diseño
desarrollados por el Instituto de Ingeniería y la AASHTO, además de dar a conocer
diferentes métodos y ecuaciones para el cálculo de los coeficientes de daño empleados para
determinar el número de ejes acumulados y de manera racional decidir la factibilidad de
emplear alguno de los métodos de diseño.

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VII

ANTECEDENTES
Los métodos de diseño que se han desarrollado hasta la fecha, para determinar los
espesores requeridos en las diferentes capas del pavimento para un camino o aeropista,
en ocasiones han distado de ser satisfactorios; en algunos de ellos se pueden hacer serias
objeciones de carácter teórico. Es por este motivo que en la técnica de los pavimentos
existen muy rígidas especificaciones respecto a la calidad de los materiales que se vayan
a emplear. Estas especificaciones se refieren a: granulometría, cantidad de material fino y
actividad de estos, compactación, resistencia al desgaste y al intemperismo, adherencia
con los productos bituminosos, entre otras. En base a lo anterior podemos afirmar que si
los materiales son de buena calidad los métodos de diseño actuales pueden garantizar un
buen comportamiento de los pavimentos construidos.
Existe una enorme variedad de métodos de diseño para los pavimentos, por mencionar
algún ejemplo, basta decir que en los E.U.A muchos estados tienen sus propios métodos,
debido a los análisis, sistemas y procedimientos de construcción de cada estado, sin
mencionar la diversidad de climas que rigen de una región a otra, y fue hasta el año de
1960 en Ottawa, Illinois que se publican las primeras guías de diseño por la AASHTO.
En México las primeras guías de diseño de pavimentos fueron desarrolladas por la
Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas (anteriormente S.O.); tomando
como principales consideraciones pruebas de valor relativo de soporte en base a los
lineamientos de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, pero debido a que no
considera la distribución y composición del tránsito, ni el efecto de los esfuerzos
producidos por la carga de los vehículos se considera un método conservador y es
recomendable utilizarlo para autopistas de bajo aforo vehicular o bien para caminos de
bajas especificaciones. Más tarde el Sistema de Obras le encomendó al Instituto de
Ingeniera de la UNAM el desarrollo de un método más racional, el cual obtuvo
resultados satisfactorios debido a muchos años de investigación.

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VIII

Este método es el más congruente y conveniente ya que considera: la resistencia de los
materiales, distribución y composición vehicular, tasa de crecimiento anual, efecto de los
esfuerzos producidos por el peso de los vehículos, además de facilitar la alternativa de
poder estabilizar las capas inferiores para tener un diseño más económico; sin lugar a
dudas el diseño de pavimentos es más que aplicar simples teorías, debido a que de nada
serviría un excelente diseño si en el campo se ejecuta erróneamente el procedimiento
constructivo.

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MARCO TEORICO
La evolución de los pavimentos en México ha sido de gran trascendencia ya que hubo un
cambio importante entre el momento actual y las épocas en que las carreteras empezaron a
ser construidas y en gran medida se desarrollaron. La red nacional comenzó a formarse a
partir de la época 1920 – 1930, creciendo a un ritmo moderado hasta 1950, posteriormente
entre 1950 y 1970, la red nacional mantuvo un desarrollo importante y es hasta 1980 que
continuó creciendo significativamente; ya para el periodo 1990 – 1995, se incorporó una
red de modernas autopistas con longitud del orden de los 5 000 km.
Fueron importantes tres etapas para el desarrollo de la red nacional carretera; en primera
instancia se construyeron los enlaces carreteros que unen las principales ciudades con sus
estados, la etapa dos consistió en enlazar las principales ciudades con otras capitales
federales y finalmente comunicaron todas esas localidades con la totalidad de las ciudades
importantes del país construyendo carreteras de altas especificaciones, frecuentemente de
cuatro y más carriles; así como implementar nuevas formas de financiamiento,
responsabilidad, cuidado y operación de las autopistas.
Actualmente el sistema nacional de carreteras en México está integrado por 371,936 km y
se articula en 3 grandes grupos: la red federal cuya participación es el 13.1 % con 48, 972
km, la red alimentadora que representa el 21.3% del total con 79,264 km y la red rural que
tiene la mayor participación con el 65.5% del total de carreteras (243,700 km). De los
cuales aproximadamente el 94% de las carreteras del país son de asfalto debido a la falta de
previsión a largo plazo para llevara cabo la construcción de pavimentos rígidos, uso de
materiales inadecuados los cuales generaban costos adicionales que posteriormente se
recuperaban por la recaudación de impuestos, transferencias de tecnologías y por el perfil
petrolero del país. Por mencionar algunos datos duros cada año se mueven por la Red
Nacional Carretera del país aproximadamente 2660 millones de personas lo que equivale
aproximadamente al 97.5% del total nacional, además se mueven 415 millones de toneladas
de carga que representa el 56% del total de carga, más de 100 000 kilómetros de la red
carretera, reportan tránsitos diarios con un promedio anual superior a los 5000 vehículos
diarios.

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Además del desarrollo carretero se fue transformando la configuración de los vehículos
carreteros que circulan. 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 vehículos
cuyo peso total supera la 60 toneladas, a la vez este incremento en cargas ocurrió no solo en
peso, sino también en número; como ejemplo podemos mencionar que en 1950 la carretera
más importante de México podía tener 5 ó 6000 vehículos diarios, de los cuales un 10%
eran camiones de carga, en la actualidad es posible ver circular en la red de carreteras 3 o 4
veces más ese número de vehículos, además del aumento en las dimensiones y cargas de los
vehículos pesados.
Cabe hacer mención que en los pavimentos actuales, la acción de las cargas ha aumentado,
tanto en magnitud como en número de repeticiones, lo que provoca la posibilidad de fallas
por fatiga y por el efecto de la deformación acumulada. La falla por fatiga ocurre por la
acción reiterada de un esfuerzo que aplicado una sola vez, no provocaría ningún problema,
la deformación acumulada resulta de la deformación que el pavimento sufre bajo la acción
de la llanta que pasa, esta deformación se recupera parcialmente cuando la llanta deja de
hacer presión en la superficie, pero esta recuperación nunca es total; lo que contribuye a la
ruptura y agrietamiento de la carpeta asfáltica e implicaría que el agua penetrara en el
interior de la sección estructural, formadas por materiales granulares, lo cual son
susceptibles a disminuir su resistencia provocando una falla generalizada en la estructura
del pavimento. La forma de poder evitar el agrietamiento producido por el efecto reiterado
del tránsito es construirla con un espesor tal que el esfuerzo aplicado resulte pequeño en
comparación con la resistencia de la capa, además podemos apoyar la carpeta en otras
capas suficientemente resistentes y poco deformables, de esta manera el diseño se debe
llevar a secciones estructurales de suficiente calidad para que las acciones de conservación
asociadas al crecimiento del tránsito consistan en simples y económicos refuerzos en la
superficie, sin necesidad de realizar reconstrucciones de las secciones del pavimento o tener
que acostumbrarnos a una carretera en la que se circule en malas condiciones e implique
grandes costos de operación y mantenimiento.

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Capítulo I.- Generalidades.
I.1 Localización del proyecto.
El municipio de San Marcos se ubica a una altura de 30m sobre el nivel del mar, en la
región socioeconómica de la Costa Chica del Estado de Guerrero, entre las coordenadas
17°38" y 17°03" de latitud norte 99°12" y 99°38" de longitud oeste respecto del meridiano.

Se encuentra situado al sur de Chilpancingo y colinda al norte con Juan Escudero y
Teconoapa; al sur con el océano Pacifico; al este con Florencio Villarreal y al oeste con
Acapulco. Su forma territorial es irregular, hacia el norte es poco montañoso y al sur es una
planicie que desciende hasta el mar.
I.2 Geología.
La geología del estado no es simple, ya que se encuentra dividida en diferentes terrenos,
con estratigrafías variadas, pertenecientes a diferentes ambientes de depósito, litología,
deformaciones y edad variable. Además, como Guerrero está situado en el borde
sudoccidental de la Placa Norteamericana, donde la fosa de Acapulco se sumerge y de
ahí surgieron placas oceánicas, que se han formado durante su historia geológica
Figura I.1.- Ubicación del tramo en estudio.
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depósitos sedimentarios con arcos de Islas y mares marginales, dando origen a varios
tipos de depósitos marinos y continentales.
Las rocas más antiguas del Precámbrico se localizan al sureste del Estado; se trata de
gneises bandeados y metamorfizados, pertenecientes al complejo oaxaqueño, la mayor
extensión de estas rocas se localizan en los poblados de San Marcos y Cruz Grande hacia
el este.
Al noreste del estado, en la región de la montaña, se encuentra una extensión de rocas
metamórficas que se desarrollan a partir del poblado de Ahuacuotzingo hacia el noreste,
internándose en el estado de Puebla.
Abarcando en la parte de la montaña y Tierra Caliente, se encuentran depósitos del
Mesozoico, con extensiones de cierta importancia al noroeste de la Costa Grande. En las
dos costas, extendiéndose hacia el norte, este y oeste de Acapulco, se presentan rocas
metamórficas del Jurásico, las cuales, en diversos lugares, han sido afectadas por
intrusiones graníticas más recientes.
El periodo Cretácico está representado en Guerrero por las calizas y dolomitas, las
cuales son depósitos provenientes de la precipitación de carbonatos en mares someros y
tibios. Estas rocas constituyen potentes bancos de calizas y dolomitas que cubren gran
parte de las regiones Norte y Centro de la entidad, y en algunos lugares alcanzan un
espesor probable de hasta 900 m. Por su resistencia a la erosión, las rocas de esta
formación generalmente se expresan por prominencias en el terreno. Al mismo tiempo, la
solubilidad de las calizas hace que en algunos lugares los cerros se vean erosionados por
uno de sus flancos, formándose así, farallones.
Los depósitos cretácicos marinos en el estado finalizan con la formación Mezcala, la cual
aflora en las regiones Norte y Centro, encontrando su límite más austral entre las
localidades de Zumpango y Chilpancingo
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I.3 Sismicidad.
Los grandes temblores que afectan a México y en particular al Estado de Guerrero se
derivan ya que en la costa del Pacífico hay un fenómeno de subducción o de hundimiento
de grandes pedazos de corteza llamadas placas tectónicas las cuales conforman a la
Litosfera y estas se mueven unas con respecto a otras, unos pocos milímetros al año e
interactúan de diferentes maneras a veces pasan paralelas unas enfrente de otras sin
destruirse, o en ocasiones una avanza por debajo de otra produciendo destrucción de la
que se hunde y deformación de la placa superior, por lo que en otras zonas donde no se
destruyen las placas pueden ocurrir temblores en medida de que se esté acumulando
energía. Los grandes sismos de magnitud superior a 7 en la escala de Richter han
ocurrido con una periodicidad de 30 a 75 años y los últimos temblores registrados de
gran magnitud ocurridos en la costa Chica fueron entre 1907 y 1911.
Particularmente se pueden observar dos bandas sísmicas paralelas en la costa de
Guerrero:
Figura I.2.- Geología de la zona.

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Banda costera de sismicidad: tiene un ancho aproximado de 35 km y los hipocentros
tienen profundidades focales de 10 a 25 km; los sismos que ocurren aquí están
relacionados con la placa en subducción.
Banda sísmica continental: con profundidades focales que varían de 32 a 42 km; se
presenta claramente separada de la banda costera.
En el presente, los segmentos o zonas de ruptura de Ometepec–San Marcos y la Brecha
Guerrero, de la Zona Mexicana de Subducción, sobresalen por su alta probabilidad de
ocurrencia de un gran temblor en un futuro inmediato. La Brecha Guerrero es
considerada la zona más peligrosa donde puede ocurrir un sismo, debido a su largo
periodo de quietud sísmica (más de 90 años). Temblores anteriores, mayores a 7.5°,
conocidos o estimados, que han ocurrido en esta región: el 7 de abril de 1845, 7.9°; 24 de
diciembre de 1899, 7.7°; 26 de marzo de 1908, 7.8°; 30 de julio de 1909, 7.5°; 16 de
diciembre de 1911, 7.8°
Con excepción del evento de 1845, no hay temblores bien documentados en esta región
anteriores a 1899, debido a la baja densidad de población durante el Siglo XIX. Esta
zona se distingue por tener uno de los periodos más largos desde un temblor anterior
observado a lo largo de la Zona de Subducción, como los segmentos de Michoacán y
Tehuantepec. Los intervalos de recurrencia de temblores que rompen un segmento de la
falla en esta región quizá pertenezcan a otra periodicidad que no ha sido bien observada
históricamente.
I.4 Clima.
El municipio presenta el tipo de clima cálido-subhúmedo con lluvias en los meses de junio,
julio, agosto y septiembre siendo julio y septiembre los meses más lluviosos. Los meses
más calurosos son en primavera y verano; los vientos predominantes son en dirección
sureste a noreste. Se tiene una precipitación anual que va de 1,100 a 1,500 milímetros; en el
mes de diciembre se registra la temperatura mínima de 22.3°C; en los meses de abril y
mayo alcanzan la máxima temperatura de 26.3°C y la media anual es de 24.3°C. En la
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siguiente tabla se muestran las condiciones climatológicas para el Municipio de San
Marcos, obtenida de los registros del Servicio Meteorológico Nacional.

I.5 Orografía
Presenta tres tipos de relieves: Las zonas accidentadas abarcan el 50 por ciento de la
superficie, éstas se localizan al norte del municipio con altitudes máximas de 750 metros
sobre el nivel del mar; las zonas semi - planas tienen el 20 por ciento del territorio
municipal, presentan alturas hasta 250 metros sobre el nivel del mar; las zonas planas
comprenden el 30 por ciento de la superficie del municipio, éstas se localizan al sur y
alcanzan altitudes máximas de hasta 50 metros sobre el nivel del mar.
Por su orografía se limita el establecimiento de comunicación y expansión de áreas
dedicadas a actividades agrícolas. Entre las elevaciones montañosas se citan los cerros de
Monte Redondo, Fraile, Loma Montesa y el Moctezuma.
I.6 Hidrografía.
El sistema hidrológico está integrado principalmente por los Ríos Papagayo y Nexpa que
actúan como frontera entre Acapulco y Florencio Villarreal. El agua del río Papagayo se
utiliza para el riego de cultivos, uso doméstico, pesca y transporte y en varios puntos se
extrae grava y arena para la construcción. En la parte baja de la cuenca existe una
sobreexplotación de pozos, contaminación, cambio de vegetación natural a pastizales, así
como el deterioro del hábitat por la influencia de zona turística.
NORMALES CLIMATOLÓGICAS 1971-2000
ESTADO DE GUERRERO.
ESTACIÓN: 00012053 LAS MESAS, SAN MARCOS. LATITUD: 17°00'37'' LONGITUD: 099°27'30'' ALTURA: 440 MSNM
ELEMENTOS ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC. ANUAL.
TEMPERATURA MÁXIMA NORMAL 33.4 33.6 34.3 35 34.7 32.4 32.8 32.5 30.8 32.1 32.6 32.8 33.1
TEMPERATURA MEDIA NORMAL 26.8 26.8 27.3 28.2 28.4 27.3 27.4 27.2 26.2 26.9 26.9 26.7 27.2
TEMPERATURA MÍNIMA NORMAL. 20.3 20 20.3 21.4 22.1 22.2 22 22 21.6 21.6 21.3 20.6 21.3
PRECIPITACIÓN NORMAL. 11.6 0.7 1.9 3.4 27.4 197.3 208.8 253.5 316.5 109 0.8 1.4 1140.3
EVAPORACIÓN TOTAL NORMAL. 144.3 149.1 181.2 207.9 188.1 154.2 155.6 142.4 113.5 127.5 129.7 141.6 1035.1
NÚMERO DE DÍAS DE LLUVIA. 0.5 0.2 0.2 0.1 1.5 0.1 9.7 12.1 13.3 5.5 0.9 0.2 52.3
NÚMERO DE DÍAS NUBLADOS. 0.3 0.1 0.2 0 0.9 0.7 0.3 0.3 1.1 0.3 0.6 0.5 5.3
GRANIZO. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
TORMENTA ELÉCTRICA. 0 0 0 0 0.1 0.3 0.1 0 0 0.2 0.1 0 0.8
SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL.
Figura I.3.- Condiciones Meteorológicas del Municipio de San Marcos, Guerrero.Fuente:
Servicio Meteorológico Nacional.
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Otros ríos de mucha importancia en el sistema hidrológico del municipio son: La Estancia,
Cortés, Chacalapa, tributario de Olicantan sin dejar de lado el Arroyo de las Vigas o
Moctezuma. Además también podemos encontrar las lagunas de El Canal y Tecomate
Pesquería, en esta última es donde se practica la pesca. En estas lagunas no se aprovecha el
enorme potencial turístico. Por otro lado se cuenta con 43 km de litoral marítimo con playas
vírgenes, que son visitadas por la población local únicamente en semana santa y en la época
decembrina.

Figura I.4.-Red Hidrográfica del Estado de Guerrero.

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I.7 Fisiografía.
La superficie estatal forma parte de las provincias: Sierra Madre del Sur y Eje
Neovolcánico. El relieve en su mayoría lo conforman sierras, predominan las rocas de
tipo intrusivo (formadas debajo de la superficie de la Tierra) y metamórfico (que han
sufrido cambios por la presión y las altas temperaturas) en una franja que se extiende del
noroccidente al suroriente junto a la costa. En la parte central y nororiental, las rocas son
de tipo ígneo extrusivo o volcánico (se forman cuando el magma o roca derretida sale de
las profundidades hacia la superficie de la Tierra) y sedimentario (se forman en las
playas, los ríos y océanos y en donde se acumulen la arena y barro); la mayor elevación
es el cerro Tiotepec, con una altitud de 3,550 metros sobre el nivel del mar. En el
suroccidente hay una zona costera con la formación de llanuras costeras, playas y barras,
así como los cuerpos de agua: Laguna Mitla, Laguna Tres Palos y Laguna Chautengo. La
presencia de lomeríos y valles, han originado los ríos que erosionan a la sierra, en otros
la erosión es tal que se han formado cañones.
I.8 Antecedentes de las carreteras.
En el desarrollo de la red son importantes tres etapas:
Se construyeron los enlaces carreteros, que unen la capital nacional con las capitales
estatales.
Posteriormente se enlazaron las capitales estatales con las principales ciudades de
sus estados.
Finalmente se comunicaron todas las localidades con la totalidad de ciudades
importantes del país.

De esta manera se logró la integración nacional que garantizo la unidad económica,
social y política, a la vez lograron las condiciones de homogenización e integración de la
nación.
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Al contar con una red principal, se tenía la necesidad de complementarla con redes
alimentadoras o rurales a fin de lograr un movimiento más eficiente en todo el territorio
nacional. De esta forma nació un gran número de caminos rurales, pavimentados,
empedrados, etc.; siempre con el propósito de garantizar el tránsito durante todo el año.
Al teneruna mayor demanda de tránsito, se tomó énfasis en la construcción de carreteras
muy modernas de altas especificaciones, frecuentemente de cuatro y más carriles; se
desarrollaron nuevas formas de financiamiento, responsabilidad y cuidado en
conservación y operación de las carreteras. En la actualidad las carreteras se clasifican:
según su función, tipo de terreno, transitabilidad, por administración y clasificación
técnica oficial, ver figura I.6.

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I.9 Introducción al Proyecto de los pavimentos flexibles.
A partir de 1925, los primeros pavimentos asfálticos fueron hechos con carpetas de
mezcla asfáltica elaborada en el lugar o por sistemas de riegos que fueron los más
populares, hasta que a partir de los 60’s apareció el concreto asfáltico hecho en planta y
en caliente, para adecuarse a las condiciones cambiantes de tránsito, con un producto que
al tener mejor control en su producción fue de mayor calidad y resistencia. Entre los
desarrollos que se ha tenido en este campo, para adaptarse la situación actual, está el uso
de capas asfálticas más gruesas, ya que hasta los 70’s, el espesor máximo era del orden
de 80 mm, mientras que en la actualidad el orden es de los 150 mm o más. También se
ha incrementado el uso de las emulsiones asfálticas y se tienen en experimentación
carpetas ahuladas drenantes, estudios de durabilidad de agregados, etc. Existen dos
razones por las que en México el pavimento asfáltico (flexible) ha sido una solución más
rentable que el pavimento de concreto (rígido). La primera es que en este país se cuenta
con abundante petróleo y ello permite producir asfaltos a bajo costo, resultando 2 a 2.5
veces más económico que uno rígido en su inversión inicial. La segunda es que las
intensidades de tránsito nacional, al no ser demasiado altas, eran compatibles con los
alcances de vida útil de un pavimento asfáltico. Es de mencionarse que en la actualidad
se trata de cambiar el diseño de pavimentos, intentando construir los rígidos, pero al ser
demasiado costoso respecto a los flexibles, su construcción sigue siendo
considerablemente menor. Algo importante en nuestros días, es la adaptación de la
tecnología a los cementos asfálticos producidos por PEMEX, ya que ello permite tener
una regionalización de la República, para utilizar el cemento asfáltico más apropiado de
acuerdo a la zona en que haya de construirse un pavimento (PEMEX fabrica varios tipos
de cementos asfálticos). Es importante también, continuar con la investigación en el área
de ensayes de laboratorio, con el objeto de actualizar a los mismos, además de preparar
continuamente al personal de esta especialidad, con objeto de mejorar la tecnología en
este campo de las vías terrestres.

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Para diseñar la estructura de un pavimento es importante conocer la acción de los
esfuerzos producidos por el peso de los vehículos, ya que según las teoría de Boussinesq
la presión es máxima en poca profundidad y técnicamente se hace nula en el infinito,
pero por cuestiones prácticas en pavimentos se supone que es cero a una profundidad
definida, esto ocasiona que la calidad de los materiales sea menor en las capas inferiores
que en las superiores, provocando que sean más económicas. Este tipo de pavimento
presenta un costo inicial bajo, un periodo de vida corto de 10 a 15 años, teniendo como
principal desventaja que este requiere de un mantenimiento constante, por su color
resulta difícil circular en él cuando se tiene poca luz y se adapta de buena manera a
cualquier tipo de terreno. El sistema con que típicamente se estructuran la mayor parte de
los pavimentos flexibles, son bajo una serie de capas de material seleccionado, las cuales
deben de cubrir los requisitos mínimos para ser utilizados en la construcción de una
carretera según la Normatividad vigente.
I.10.- Cuerpo de terraplén.
Su principal función es darle la altura adecuada para cumplir con la pendiente
gobernadora que nos marca el proyecto geométrico de la carretera Acapulco – San
Marcos de acuerdo con el tipo de camino A2 que se rehabilitará, además debe de alojar
en él, algunas obras de drenaje como las alcantarillas y transmitir los esfuerzos de forma
disipada hacia el terreno natural para evitar deformaciones prematuras.
Los materiales que constituyen esta capa son suelos y fragmentos de roca, producto de
los cortes o de la extracción en bancos, hasta el nivel de desplante de la capa subyacente,
pueden emplearse materiales compactables (material que pasa la malla No. 3) y cuando
se sigue este sistema se forman capas de un espesor conveniente de acuerdo con el
equipo, que se esté empleando, siguiendo este proceso hasta alcanzar el grado de
compactación mínimo que marca el proyecto. Cuando se usan materiales no
reacomodables se forman capas de 75 cms de espesor pero no menores de 15 cms, para
su acomodo se emplea un tractor de orugas de aprox. 36 ton de peso y se aplica un
proceso de bandeado pasando en 3 ocasiones por el mismo punto y de presencia
agregándole agua en una proporción de 100 lts /m³.
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Requisitos de calidad del cuerpo de terraplén.
Características Valor
Límite líquido; % máximo 50
Valor soporte de California (CBR); % mínimo 5
Expansión; % máxima 5
Grado de compactación % 90 +/- 2

I.11.-Capa de transición.
La capa de transición se coloca sobre pedraplenes o cortes salientes, esto con la finalidad
de que la compactación resulte pareja y no se reflejen deformaciones en las capas
superiores, su espesor va de 10 a15 cm y se emplea material compactable.
Requisitos de calidad capa de transición.

Valor soporte de California (CBR); % mínimo 10
Expansión; % máxima 3
Grado de compactación % 95 +/- 2
Límite líquido; %, máximo 50
Caracteristicas Valor
Figura I.7.- Requisitos de calidad para el cuerpo de terraplén
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
Figura I.8.- Construcción cuerpo de terraplén.
Figura I.9.- Requisitos de calidad capa de transición.
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
Nota: la AASHTO = 8.2 ton 20 automóviles = 1 eje (8.2 ton)
tráiler 10 ejes (8.2 ton)
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I.12.- Capa subyacente.
Los materiales para formar la capa subyacente son suelos y fragmentos de roca, producto
de cortes o de la extracción en bancos; esta capa sirve como refuerzo al pavimento para
absorber la intensidad del tránsito en términos del número de ejes equivalentes de 8.2
toneladas acumulados durante la vida útil del pavimento, lo cual cumplirá con lo que se
indica a continuación; en caso de que exista un estudio aprobado por la Secretaría que
avale el empleo de diferentes materiales.

Cuando el número de ejes acumulados de 8.2 ton sea menor de 10 000 no requiere
esta capa.
Cuando ΣL 8.2 ton sea de 10 000 – 1 000 000 espesor de 30 cm
Cuando ΣL 8.2 ton sea de 1 000 000 – 10 000 000 espesor mín. 70 cm
Cuando ΣL 8.2 ton sea > 10 000 000 mayor o igual a 70 cm.Requisitos de calidad de la capa subyacente.
Expansión; % máxima
Grado de compactación %
3
95 +/- 2
Caracteristicas Valor
Tamaño máximo y granulometría que sea compactable
Valor soporte de California (CBR); % mínimo 10
Límite líquido; %, máximo 50
Figura I.10.- Construcción capa subyacente.
Figura I.10.- Requisitos de calidad de la capa subyacente.
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
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I.13.- Capa sub rasante
Es la última capa de las terracerías y se dice que es la cimentación del pavimento cuando
se tienen materiales de buena calidad esta capa ayuda a que el costo del pavimento
disminuye ya que el grosor de las capas superiores es menor. Además sirve para evitar
que el pavimento sea absorbido por las capas superiores o bien que se contamine, ayuda
a desalojar el agua que penetra por encima por el efecto de bombeo y debe transmitir los
esfuerzos hacia las capas inferiores de forma disipada para evitar las deformaciones. Los
materiales para la capa sub rasante son suelos naturales, seleccionados o cribados,
producto de los cortes o de la extracción en bancos; estos materiales lo podemos
encontrar en formaciones rocosas alteradas o en arenas estratificadas, que se utilizan para
formar dicha capa inmediatamente encima de la cama de los cortes, de la capa
subyacente o del cuerpo de un terraplén cuando esta última no se construya, además esta
capa sirve de desplante al pavimento. La mayor parte de los métodos de diseño, se basan
en las características de la sub rasante para estructurar es recomendable que se tenga en
el banco cantidades suficientes de material para construir en tramos de 5 a10 km y no
cambiar constantemente el diseño del pavimento.
Cuando ΣL 8.2 ton sea < o igual a 1 000 000 espesor mínimo 20 cms
Cuando ΣL 8.2 ton sea de 1 000 000 – 10 000 000 espesor mínimo 30 cms
Cuando ΣL 8.2 ton sea > 10 000 000 se recomiendan 50 cm.
Características Capa sub rasante.
Grado de compactación % 100 +/- 2
Caracteristicas Valor
Tamaño máximo; mm 76
20
Expansión; % máxima 2
Valor soporte de California (CBR); % mínimo
Límite líquido; %, máximo 40
Índice plástico; %, máximo 12
Figura I.11.- Requisitos de calidad capa sub rasante
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
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I.14.-Revestimiento.
Son materiales granulares o suelos seleccionados con características específicas, que se
colocan sobre las terracerías, para formar un revestimiento como capa de rodadura en
caminos de baja intensidad de tránsito. Su finalidad es distribuir las cargas de los
vehículos, sobre las terracerías para evitar que estas sean deformadas o levantadas por el
tránsito. Son materiales colocados sobre la terracería para poder circular en ellos en
cualquier época del año, se emplean sobre todo en caminos con bajo nivel de tránsito.
En términos generales podemos hablar de 3 tipos en México.
1.- Terrenos montañosos. Donde se tiene precipitación pluvial alta, lo que se recomienda
mejorar es la sub rasante (terracería) adicionándole, cal o cemento Portland en
proporciones de 3 a 6% con respecto a su volumen o bien arcillas calcinadas para
provocarle cierta dureza encima de la sub rasante, se coloca material triturado, en un
espesor de 10 a 15 cms.

Figura I.12.- Construcción capa sub rasante
Figura I.13.- Revestimiento
terreno montañoso.
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2.- En zonas donde los materiales son bastantes duros pero inertes, se recomienda
mezclar el pétreo con emulsión asfáltica de rompimiento lento en una proporción de 80 a
100 lt/ m³, aplicándole un poreo en la parte superior.

3.- En las regiones costeras se mezcla la arena con emulsión asfáltica catiónica, de
rompimiento medio en una proporción 120-140 lt/m³, en este caso ya no se requiere de
poreo.

Características de los materiales para revestimientos.

Valor soporte de California (CBR); % mínimo 30
Grado de compactación % 95
Caracteristicas Valor
Equivalente de arena; % mínimo 30
Límite líquido; %, máximo 30
Índice plástico; %, máximo 15
Figura I.14.- Revestimiento con emulsión asfáltica.
Figura I.15.- Revestimiento en zonas costeras.
Figura I.16.- Requisitos de calidad para revestimientos.
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
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Estos materiales por su tratamiento mecánico los podemos obtener de suelos
disgregados, cribados, triturados y parcialmente cribados o bien con la mezcla de dos
materiales. De acuerdo a su tratamiento químico pueden ser para la recuperación de
carpetas, adicionando cemento hidráulico, cal y otros productos químicos.
I.15.- Sub base.
La sub base no siempre se encuentra en el pavimento cumple una función primordial
económica ya que por la calidad de sus materiales se requieren de menos tratamientos,
resulta más común encontrarla en lugares cercanos a la obra y en algunos casos se puede
hacer el cambio de materiales de las capas superiores a dicha capa sin afectar la
estructura del pavimento. Se constituye de materiales granulares, los cuales se colocan
normalmente sobre la sub rasante, para formar una capa de apoyo para la base de
pavimentos asfalticos, evitar que el agua capilar de las terracerías ascienda hacia las
capas superiores, desalojar el agua que penetre por la parte superior por efecto de
bombeo, evitar que se contamine el pavimento con el material de las terracerías y
transmitir los esfuerzos hacia las capas inferiores de manera disipada, el espesor mínimo
de esta capa es de 15 cm; a continuación se mencionan algunas características de los
materiales empleados para la construcción de la sub base; como son: arenas, gravas y
limos, así como las rocas muy alteradas y fragmentadas; al extraerlos quedan sueltos o
pueden disgregarse mediante el uso de maquinaria, no requieren tratamiento mecánico
para ser utilizados. Materiales cribados: arenas, gravas y limos, así como rocas alteradas
y fragmentadas; al extraerlos quedan sueltos o pueden disgregarse mediante el uso de
maquinaria y que para hacerlos utilizables requieren tratamiento mecánico.
Materiales parcialmente triturados: son suelos poco o nada cohesivos; como mezclas de
grava, arenas y limos, requieren tratamiento mecánico de trituración parcial y cribado.
Materiales totalmente triturados: son materiales extraídos de banco o pepenados,
requieren tratamiento mecánico de trituración total y cribado.

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Características de los materiales para Sub-base.

∑ ≤ 10 ∑ > 10
30 40
30 25
10 6
50 60
50 40
100 100
Equivalente de arena; % mínimo
Límite líquido; %, máximo
Índice plástico; %, máximo
Valor soporte de California (CBR); % mínimo
Grado de compactación %
Desgaste Los Angeles, máximo
Valor %
Caracteristicas
Figura I.17 Requisitos de calidad para sub base
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
Figura I.18. Zonas granulométricas recomendables de los materiales para sub bases.
Fuente: Normatividad SCT, características de los materiales.
Figura I.19.- Construcción de la sub base.
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34I.16.- Base.
La base absorbe la mayor parte de los esfuerzos provocado por el tránsito, por la función
de dicha capa la cual está formada por materiales friccionantes; los cuales son materiales
granulares, que se colocan sobre la sub base o la sub rasante, para formar una capa de
apoyo para la carpeta asfáltica, y dada que su capacidad de carga en la superficie es baja
por su falta de confinamiento, por este motivo se coloca la carpeta. Los materiales que se
utilizan para la construcción de esta capa deben tener las siguientes características:
Materiales totalmente triturados: materiales extraídos de un banco o pepenados,
requieren tratamiento mecánico de trituración total, disgregado, cuarteo, cribado y
mezclar el suelo con algún otro producto.
Pueden encontrar en cauces abandonados de arroyos de tipo torrencial en las partes
cercanas al nacimiento de un río y en las formaciones constituidas de basaltos,
andesitas y calizas.
El espesor mínimo es el siguiente:
ΣL 8.2 ton 510£ 12 cm
ΣL 8.2 ton
510³ 15 cm
Es muy recomendable que el material presente un VRS conveniente, para que tenga
suficiente resistencia y buena cohesión para evitar deformaciones prematuras como
roderas o corrimientos transversales por falta de esta característica, no es recomendable
compactar materiales en las bases que tenga un índice plástico mayor que la humedad
óptima de compactación.
Características de los materiales para Base.

∑ ≤ 10 ∑ > 10
40 50
25 25
6 6
80 100
35 30
40 35
100 100
Equivalente de arena; % mínimo
Límite líquido; %, máximo
Índice plástico; %, máximo
Valor soporte de California (CBR); % mínimo
Desgaste Los Angeles, máximo
Grado de compactación %, mínimo
Partículas alargadas y lajeadas, máximo
Valor %
Caracteristicas
Figura I.20.- Requisitos de calidad para capa base.
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I.17.-Carpeta.
Es la capa superior de un pavimento flexible que proporciona la superficie de
rodamiento, se elabora con materiales pétreos seleccionados y un producto asfáltico,
dependiendo del tipo de camino que se vaya a construir. Se tienen mezclas en caliente
(en planta) que son las de mejor calidad en su proceso de fabricación, cuando son de un
espesor mayor o igual a 4 cm las carpetas de granulometría densa asumen una función
estructural. También se tienen mezclas en frío (en el lugar) y carpetas de riegos que se
emplean cuando la intensidad del tránsito es menor en cuanto al número de vehículos y
peso de los mismos o cuando no se tiene una planta de asfalto cercana a la obra. Las
Figura I.21. Zonas recomendables de los materiales para bases de
pavimentos con carpetas de mezcla asfáltica.
Figura I.22.- Capa base terminada.
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carpetas asfálticas construidas comúnmente en el diseño de caminos en México son del
orden de: 5 cm, 7.5 cm, 10 cm, 12 cm y 15 cm de espesor.

I.18.- Métodos de diseño y su importancia.
Los métodos actuales de diseño de pavimentos, se inclinan desde aquellos primeros
métodos de tipo empírico a principios del siglo pasado, que se basaban en un sistema de
clasificación de suelos, o se apoyaban en pruebas de resistencia igualmente empíricas,
hasta la época actual, estos sistemas se han visto fuertemente enriquecidos por las
aportaciones de importantes investigaciones, como las realizadas en tramos
experimentales. Se involucra la aplicación de modelos estructurales para calcular las
respuestas de los pavimentos, así como el desarrollo de modelos de deterioro para
predecir el comportamiento del pavimento a partir de las respuestas estructurales. Los
esquemas de predicción de comportamiento son posteriormente calibrados a partir de
evaluaciones y observaciones del comportamiento de pavimentos en servicio. En los
modelos estructurales intervienen los aspectos teóricos que involucran esfuerzos,
deformaciones unitarias y deflexiones, así como la temperatura y el tiempo, con apoyo
de herramientas modernas, se consideran sistemas elásticos multicapa. Esto ha
simplificado notablemente el procedimiento de análisis teóricos. La metodología general
para el diseño de pavimentos flexibles asume que los materiales utilizados en la
estructura del pavimento son conocidos anticipadamente y que solo sus espesores están
sujetos a iteraciones de diseño. Si los espesores propuestos no satisfacen los requisitos de
Figura I.23.- Construcción de la carpeta.
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diseño, será entonces necesario cambiar los tipos y propiedades de los materiales a
utilizar.
1.18.1.- Método del Instituto de Ingeniería de la UNAM.
El método del Instituto de Ingeniería de la UNAM, fue desarrollado a petición de la
Secretaria de Obras Públicas; partió del análisis de datos experimentales en tramos de
prueba, de carreteras en servicio, investigación teórica y experimentación de laboratorio
en una pista circular de pruebas figura I.25. Estas pistas se construyeron como modelos a
escala natural con 1.5 m de espesor de tierra y 13 m de diámetro, que regularmente opera
con 10 ton por eje; el sistema que soporta el marco de 3 ejes de las ruedas tiene un
movimiento planetario que permite reproducir las variaciones de aplicación de la carga
correspondiente a la sección del camino, el sistema puede operar con una velocidad de 4
y 40 km/hr, usualmente se mantiene entre 10 y 20 km/hr. La pista en que se coloca el
terraplén es de concreto y está equipado con la instrumentación necesaria para realizar
las mediciones del ensaye (Número de repeticiones de carga para la falla).
En la prueba se investigaron 6 anillos de 0.80m de ancho que representa un carril de
tránsito pesado, de los cuales cada uno consta de 3 secciones diferentes, con un total de
18 secciones de prueba, en los anillos de prueba no se utilizaron carpetas de gran
espesor, el material de terracería siempre fue el mismo y de calidad muy cercana al límite
de rechazo establecido por el SOP. Los anillos 1,3 y 4 se construyeron con un espesor de
20, 30 y 40 cm, se utilizaron los mismos materiales tanto en el cuerpo de terraplén como
en la sub rasante, sólo con la diferencia de compactación: 90-95% capa sub rasante y 85-
90% cuerpo de terraplén, se utilizó una base de grava triturada del orden de: 15, 20 y 25
cm, combinándose con espesores de 20, 30 y 40 para la capa sub rasante, y de esa
manera tener 9 secciones por ensayar; las condiciones de humedad se trataron de
reproducir a la utilizada en campo. El anillo 2 se construyó con los materiales y
tratamientos de los anillos 1, 3 y 4, empleando espesor de base 20 cm y espesores de sub
rasante de 20, 30 y 40 cm, en las que la estructura del pavimento se expuso a la
saturación durante 1 mes, rodeando de una lámina de agua hasta 60 cm por debajo del
lecho inferior de la base, lo que origina considerablemente el número de repeticiones de
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carga para la falla. Anillo 5, constituido de 3 secciones construidas de 20, 30 y 40 cm de
material areno – limoso, compactado al 95%, VRS saturado 40%, sobre de este se coloca
una base de grava de 20 cm; todo el anillo se saturo durante 1 mes, arrojando resultados
desfavorables que el anillo 2. Con la finalidad de ensayar una sub rasante de mala calidad
saturada el anillo 6 se construyó de 3 secciones diferentes, en la que se dispusieron en el
modelo espesores de 0.80, 0.90 y 1.00 m, con la similitud de materiales demala calidad
utilizado en las terracerías de los anillos 5 anteriormente compactado al 100%, sobre
estas sub rasantes se colocaron pavimentos de 70, 60 y 50 cm utilizando un basalto de
inmejorable calidad y perfectamente bien compactado; todas las estructuras del
pavimento se sometieron a la misma condición de saturación de los anillos 2 y 5
arrojando resultados satisfactorios, llegándose en todos los casos a millones de
aplicaciones de la carga antes de producirse la falla.
De lo anterior, podemos señalar que el papel de la sub rasante en la estabilidad del
conjunto terracería – pavimento, como lo descrito en el anillo 6 muestra la conveniencia
de tener un material de terracería cuidadosamente compactado sin variación brusca en la
calidad y condición de la sub rasante; además parece decisivo el emplear una correcta
compactación de los materiales debido a que el material empleado en la terracería y sub
rasante en los anillos 2 y 5 colapso inmediatamente, en cambio el anillo 6, bajo
condiciones de saturación, mostró excelente comportamiento en resistencia y
deformabilidad, sin que la diferencia pueda atribuirse a otra cosa que simplemente el
material tenga mejor compactación. Las consideraciones anteriores apoyan
suficientemente la utilización de la sub rasante desde el punto de vista mecánico y
aclaran su importante función estructural, además de ser una capa económica debido a
que los materiales empleados nunca pueden ser demasiado buenos, de tal forma que la
contribución de la capa descansa más en el espesor que en la calidad. Una sub rasante de
suficiente espesor y calidad permitiría ahorros importantes en los espesores
suprayacentes, pues será capaz de absorber niveles de esfuerzo relativamente altos
provenientes de la superficie y transmitirlos disminuidos a la terracería.
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Base cm. Subrasante cm.
15 20
15 30
15 40
20 20
20 30
20 40
20 20
20 30
20 40
15 50
15 60
15 70
15 50
15 60
15 70
80,000
1,800,000
13,000,000
5
10
20
2 (saturado)
3
4
5 (saturado)
105
10
85
790,000
1,160
2,940
Geometría.
Anillo.
Número de
repeticiones de carga
25,000
102,000
155,000
1

I.18.2.- Método AASHTO.
Los procedimientos basados en el actual diseño, versión 1993, tienen origen de las
ecuaciones de la AASHO publicadas en 1961, producto de la pruebas en Ottawa, Illinois,
con tramos a escala natural y para todo tipo de pavimentos. En agosto de 1956, cerca de
Ottawa, en el Estado de Illinois, comienza la construcción de los tramos de prueba, y en
Octubre de 1958 se inicia la aplicación de cargas sobre los tramos del pavimento
construido.
Figura I.24.- Número de repeticiones de carga para la falla en 5
anillos probados en la pista circular del Instituto de Ingeniería.
Figura I.25.- Pista circular de pruebas
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La siguiente ilustración muestra los diferentes circuitos en la pista de pruebas, las cuales
concluyeron la etapa de medición en Octubre de 1960 y se inicia el análisis de la
información recogida a lo largo de la prueba, para dar paso a las primeras publicaciones,
denominadas, “Guías provisionales para el diseño de pavimentos”.

Los objetivos planteados para el desarrollo de esta prueba vial fueron:
Determinar relaciones significativas entre el número de repeticiones de carga por ejes
de diferentes magnitudes y configuraciones.
Determinar el comportamiento de diferentes secciones de pavimento “flexibles y
rígidos” construidos sobre capas de Sub base y base de diversos espesores.

Figura I.26. Tramo de prueba de la AASHO.
Figura I.27.- Circuitos del Tramo de prueba de la AASHO.
Fuente: Experimento vial de la AASHO y las guías de diseño de la AASHTO
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Efectos significativos de diferentes cargas por eje, y cargas totales, sobre los
elementos estructurales de puentes de características conocidas.
Realizar estudios especiales de tipos de bases, fatiga en pavimentos, tamaño y presión
de inflado de los neumáticos, y correlacionar estos datos con los obtenidos en la
investigación.
Desarrollar instrumentación, procedimientos de ensaye y laboratorio, datos, gráficos y
fórmulas que reflejarán las características de las diferentes secciones de prueba y que
pueden ser útiles para evaluaciones subsecuentes de las condiciones estructurales de
un pavimento existente.
Se construyeron 6 circuitos, identificados del 1 al 6. El número 1 se destinó a medir el
efecto del clima y algunas cargas estáticas; el número 2 se sometió a cargas livianas, y
los números 3, 4, 5, 6 se sometieron a diversas cargas pesadas. La figura I.28., muestra la
planta típica de los circuitos: la pista norte fue construida con pavimento flexible y la sur
con pavimento rígido. Cada una de las tangentes del circuito, con una longitud
aproximada a los 2070 m, se dividió en sectores de 30 m de largo; cada uno de ellos
conformaba las “secciones de prueba”, y en cada canal de una sección, a su vez, se
aplicaban cargas diferentes.

Figura I.28. Carretera experimental de la AASHO.
Figura I.28.-
Planta tipo de
la carretera
experimental
de la
AASHO.
Fuente: Experimento vial de la AASHO.
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Capítulo II.- Diseño Geotécnico.
Para realizar el diseño Geotécnico de la Carretera Acapulco – Huatulco se consideran
varios factores como son: requerimientos del proyecto geométrico, geología del lugar,
material aprovechable producto de corte, ubicación de sitios preestablecidos y/o
propuestos según sea el caso, bancos de material cercanos al lugar de la obra, además de
contar con la relación que el catastro de bancos reporta en la región. Estas relaciones
pueden ser los inventarios de bancos de materiales formulados por la Secretaría de
Comunicaciones y Transportes, los cuales indican la localización y aprovechamiento de
los bancos de materiales pétreos para la construcción y mantenimiento de las carreteras.
Es importante realizar las visitas de obra correspondientes al lugar, por parte del
Ingeniero Consultor con la finalidad de zonificar los lugares potencialmente viables y
programar las fechas de exploración y muestreo de los materiales por ensayar. Enseguida
se mencionan las pruebas de laboratorio más comunes utilizadas en el diseño de
pavimentos.
II.1.- Granulometría.
Este ensaye consiste en separar por tamaños las partículas de suelos gruesos y finos que
componen una muestra de material en estudio y en función de estos parámetros poder
clasificar el suelo de acuerdo con la distribución de sus partículas en cuanto a su tamaño, ya
que el S.U.C.S., ubica a los suelos por comportamiento en grupos para clasificarlos, lo que
es aceptado mundialmente en la actualidad.
Para hacer esta prueba, se tamiza el material por las mallas No.4 y No.200; las cuales
separan el material en gravas (material retenido en la malla No.4), arenas (material retenido
en la malla No.200) y material fino (todo aquel que pasa la malla No 200); y en función de
los porcentajes de material que pasa por las diferentes mallas se dibuja la gráfica de
distribución granulométrica para definir el tipo de graduación del suelo.
II.2.-Límite Líquido
Es el contenido mínimo de agua con el cual el suelo fino que pasa la malla No.40 fluirá con
la aplicación de una fuerza cortante muy pequeña, determinándose con la copa de
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Casagrande siendo este un dispositivo mecánico. Este límite se determina con la aplicación
de 25 golpes o impactos a una ranura de dimensiones estandarizadas, producidos al elevar
la copa del dispositivo y permitiendo que caiga a 1 centímetro de altura, en la realización de
la prueba no resulta práctico establecer el contenido de agua exacto que corresponde a 25
golpes, debido a que se debe de efectuar un determinado número de ensayos con una mayor
humedad del suelo, y se prepara una gráfica de número de golpes contra porcentaje de
humedad en la que la línea recta (o “curva de flujo”) corta la línea correspondiente a 25
golpes, el cual se toma como el límite líquido.

II.3.- Límite Plástico.
Es el contenido mínimo de agua con el cual el suelo se mantiene en una condición plástica,
con el que se pueden hacer cordones arrollados de 1/8 pulgada sin que se desmoronen; si el
suelo está más seco, se desmoronará antes de llegar a este diámetro. Si el suelo tiene un
contenido de agua igual al del límite plástico, puede hacerse el cordón con la presión de la
mano hasta que tenga un diámetro de 1/8 pulgada y entonces se desmenuzará o partirá en
pedazos.
Figura II.1. Determinación Límite líquido.
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II.4.- Prueba Proctor modificada.
Esta prueba permite determinar la curva de compactación de los materiales para
terracerías que pasan la malla #4 y tengan cementación y a partir de ésta inferir su masa
volumétrica seca máxima y su contenido de agua óptimo. El cual consiste en determinar
masa volumétrica seca de un material compactado con diferentes contenidos de agua,
mediante la aplicación de una misma energía de compactación en prueba dinámica.
Se criba por la malla No.4 de 2.7 kg a 3.0 kg de material, al cual se le agrega agua de
manera homogénea hasta que este forme un grumo de una consistencia tal que no se
desmorone fácilmente, esto es indicio de que estamos de un 2% a un 4% por debajo de la
humedad óptima del suelo. Enseguida se coloca una de las fracciones de material en el
molde de prueba seleccionado de acuerdo con la variante de que se trate, con su
respectiva extensión, el cual se apoya sobre el bloque de concreto para compactar el
material con el pisón que corresponda, aplicando 25 golpes para el caso de las variantes
A y C ó 56 golpes para las variante B y D, repartiendo uniformemente los golpes en la
superficie de la capa. Terminada la compactación de todas las capas, se retira la
extensión del molde y se verifica que el material no sobresalga del cilindro en un espesor
de 1.5 cm como máximo; de lo contrario la prueba se repetirá utilizando una nueva
porción de prueba con masa ligeramente menor que la inicial, en caso de que no exceda
dicho espesor, se enrasa cuidadosamente el espécimen con la regla metálica. Se
determina la masa del cilindro con el material de prueba y se registra; con el extractor de
especímenes retiramos el suelo compacto del molde de prueba, el cual se corta
Figura II.2.- Determinación Límite plástico.
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longitudinalmente y de su parte central se toma una porción representativa para
determinar su contenido de agua. El material sobrante se disgrega, adicionándole 2% de
agua con respecto a la masa inicial de la porción de material de prueba y se repite el
procedimiento de 4 a 7 veces, o una vez que el peso del suelo húmedo disminuya en dos
ocasiones consecutivas, ver registro del anexo A.
II.5.- Prueba (VRS) Valor Relativo de Soporte.
El objetivo de esta prueba es conocer la calidad de los suelos, midiendo la resistencia a la
penetración de suelos compactos y sujeto a un determinado periodo de saturación; el valor
relativo de soporte es un porcentaje de la carga estándar de 1360 kg, la cual es aplicada por
un vástago de 9.5 cm de secciona una muestra de suelo produciendo una penetración de
2.54 mm (0.1”), y en base a esto construir una gráfica de carga contra penetraciones; y una
vez graficado los puntos saber mediante curvas tipo, la utilización del material en alguna de
las capas de un pavimento flexible.
Antes de ensayar el material en la máquina de penetraciones, se toma la última lectura de
expansión y se saca el molde del tanque de saturación para dejarlo escurrir durante algunos
minutos, enseguida se quita la placa de la base del molde y se coloca en la maquina con 2
sobrepesos, de tal manera que el vástago de la máquina pase entre los agujeros de los
sobrepesos, enseguida una vez que el aparato este en operación se realiza el registro de las
lecturas de penetración a los: 1.27, 2.54, 3.81, 5.08, 7.02, 10.16 y 12.7mm. Al concluir la
prueba se dibuja la gráfica carga/ penetración, como se muestra en el anexo A.
II.6.- Prueba (VRS) Valor Relativo de Soporte en campo.
El objetivo de esta prueba es determinar el valor relativo de soporte en el lugar, de las
terracerías compactadas, que se utiliza para diseñar o verificar espesores del pavimento, la
prueba consiste en introducir un pistón de penetración de acero en la terracería compactada;
la relación en porcentaje de la carga aplicada para producir una penetración de 2.54 mm
entre una carga de 1360 kg, será el VRS correspondiente.
La prueba consiste en introducir un pistón de penetración en tres sitios que disten entre sí
no menos de 15 cm, se elimina de la capa que se va a estudiar todo el material suelto y
seco que no sea representativo del material, así como salientes mayores de 2 cm, en un
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área de forma rectangular cuya dimensión menor tenga 50 cm. Se monta y se fija el
vehículo lastrado, el gato de carga, anillo calibrado, placas de sobrecarga, equipo portátil
y extensómetros y se aplica una carga inicial de 4.38 kg e inmediatamente después sin
retirar la carga, se ponen en ceros las carátulas de los extensómetros del anillo de
medición y del equipo de deformación. La aplicación de las demás cargas de penetración
serán a razón de 1.27 mm/min, se leen y se registran las cargas aplicadas para obtener
cada una de las siguientes penetraciones: primera lectura – 1:00 min – 1.27 mm, segunda
2:00 – 2.54mm, tercera 3:00 – 3.81 mm, cuarta 4:00 – 5.08 mm, quinta 6:00 – 7.62 mm.
Concluidas las penetraciones, se repite el mismo procedimiento en tres sitios de prueba,
que disten entre sí no menos de 15 cm.

II.7.- Modulo de Resiliencia.
Cuando un vehículo circula sobre el pavimento los neumáticos transmiten cargas de
carácter dinámico con muy cortos tiempos de aplicación que son absorbidas por la
estructura del pavimento, entonces un elemento diferencial de suelo ubicado en la sub
rasante, estará sometido a esfuerzos que a su vez inducen un estado de deformaciones,
que se recuperan al cesar la carga aplicada, figura II.4

Figura II.3.- Instalación de un equipo
Portátil de carga para efectuar la prueba
de VRS en el lugar.
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Es importante considerar que de acuerdo con el diseño estructural del pavimento, el tipo y
magnitud de las cargas, las repeticiones de cargas acumulables, características del clima y
la localización de las diferentes capas del material; el comportamiento esfuerzo –
deformación de un suelo puede ser de dos tipos: resiliente y plástico.
Las deformaciones resilienteso Elásticas son de recuperación instantánea y suelen
denominarse plásticas a aquellas que permanecen en el pavimento después de cesar la causa
deformadora. Bajo carga móvil y repetida, la deformación plástica tiende a hacerse
acumulativa y puede llegar a alcanzar valores inadmisibles, figura II.5

El módulo Resiliente es un parámetro que se suele utilizar para determinar la calidad y
durabilidad de un material empleado en una capa del pavimento aplicando cargas cíclicas
a las probetas mediante un ensayo no destructivo, no obstante se someten las probetas a
tensiones cíclicas que producen deformaciones en estás, lo cual es un indicativo
Figura II.4.- Estado de esfuerzos provocados en la sub rasante por el
paso de un vehículo en movimiento.
Fuente: XIV,
Congreso
Nacional de
Ingeniería
Civil – Quitos
2003.
Figura II.5.-
Deformaciones
bajo carga
repetidas.

Fuente: XIV,
Congreso
Nacional de
Ingeniería Civil
– quitos 2003.

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importante en los estudios de deformación permanente y de fatiga en el diseño del
pavimento.
Para la obtención del Módulo Resiliente es necesario contar con equipos capaces de
producir cargas cíclicas en las probetas; controlando el estado de esfuerzos en la muestra,
tiempo, magnitud y aplicación de las cargas. Las cargas cíclicas se producen en una
cámara cíclica triaxial aplicando esfuerzos al espécimen y midiendo deformaciones,
registrando deformaciones permanentes y acumuladas generadas, y el equipo realiza el
cálculo del Módulo de Resiliencia del material. Además el método requiere el ajuste de
regresión lineal con su respectivo coeficiente de correlación, así como la gráfica de
esfuerzo desviador – Módulo de Resiliencia.
El ensaye según la AASHTO reconoce dos tipos de materiales para ser ensayados.
Material tipo I o también “gruesos”; incluyen todos aquellos materiales no tratados que
cumplan con el criterio de menos del 70% debe pasar la malla No 10 y un máximo del
20% puede pasar la malla No 200.
Materiales tipo II o también “finos”, incluyen todos aquellos materiales no tratados que no
cumplen con el requisito para ser clasificados como material tipo I.
El ensaye se puede efectuar para muestras alteradas o inalteradas.
Para ensayar materiales alterados se utiliza un molde metálico dividido a la mitad de 7.1 cm
de diámetro x 14.4 cm de altura, el cual se sujetara a una base atornillada y este se instalara
en el equipo triaxial, el cual es capaz de aplicar cargas en forma cíclica; además debe de
contar con los sensores pertinentes para realizar la medición de las cargas, deformaciones y
sistema de registro de las variables involucradas en el ensayo.
Para muestras inalteradas.
Equipo de confección de especímenes: torno para labrado, cuchillo y arco con
alambre acerado.
Para muestras alteradas.
Previamente se realizó el tamizado, cribado y cuarteado del material.
Para especímenes compactados en laboratorio, un mínimo del 90% de la masa del
material para preparar el espécimen de la prueba, debe tener como tamaño máximo
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de agregado 1/6 del diámetro del espécimen. La longitud del espécimen no debe ser
menor de dos veces el diámetro. El diámetro mínimo del espécimen es de 71mm.
Calcular el volumen del material que llenara el molde así como la cantidad de agua
por agregar al material de ensaye; utilizando la información obtenida de la prueba
Proctór estándar: peso volumétrico seco máximo y humedad óptima; también se
debe calcular el número de golpes por capa (el número de capas puede ser 5 y 8)
Se pesa el material requerido y este se humedece en base a la humedad óptima
requerida, después de mezclar el suelo con él agua y obtener una mezcla
homogénea, todo el material se coloca en una bolsa de plástico para dejarla curar
durante 24 horas.
Se prepara el molde, engrasando sus paredes para evitar que se pegue a las
membranas de látex que servirá de soporte al espécimen.
Se divide y se pesa el material requerido en cinco partes siendo este el número de
capas a las que se va a compactar, se introduce la primera capa cuidadosamente
dentro del molde ya con la membrana.
La compactación se hace con un pisón, repartiendo 52 golpes.
Después de haber realizado la compactación del material se procede a enrazar y
quitar el excedente del material en la parte superior, se retira el molde con mucha
precaución sin que vaya a fracturar el espécimen, no excediendo +-1.5 cm.
Se coloca una segunda membrana de látex, esta segunda se coloca para asegurarnos
de que la primera membrana no haya sufrido ruptura al momento de compactar;
además de evitar perdida de material.
Colocar la cámara triaxial, atornillando y asegurando la hermeticidad del
espécimen. El vástago de la cámara debe quedar bien centrada y sujetando el
cabezal del espécimen.
Se enciende el panel de adquisición de datos, el panel de control y la PC. Enseguida
se coloca el marco de carga donde se centra la cámara triaxial en el pistón, se
conecta la manguera para el confinamiento y se abre la válvula para aplicarlo;
después se colocan los transductores de deformación lineal en las abrazaderas para
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su sujeción, estos deben de hacer contacto con los tornillos de la cámara, se
verifican que estén bien colocados en el programa de adquisición de datos.
Una vez que se tiene instalada la cámara triaxial, así como todos los componentes
verificados se procede a realizar la prueba de módulo resiliente.
Procedimiento del equipo triaxial cíclico.
Etapa de precondicionamiento.
Aplicar una presión de confinamiento de 6 psi dentro de la celda; se debe de aplicar una
carga de acondicionamiento de 1000 ciclos en un esfuerzo desviador de 4 psi; aplicando
una onda de carga, que consiste en un pulso de carga de 0.1 segundos de duración seguido
de 0.9 segundos de descanso como se muestra en la figura II.6

Se disminuye el esfuerzo desviador de 4 psi (esfuerzo de precondicionamiento) a 2 psi y se
aplican 100 repeticiones de este esfuerzo desviador correspondiente a un pulso dinámico de
1 segundo de duración. Luego se sigue incrementando el esfuerzo desviador de 4 psi hasta
llegar a 10 psi, para cada incremento de esfuerzo desviador se aplica 100 repeticiones de
carga. En la siguiente secuencia se disminuye el esfuerzo de confinamiento a 3 psi y se
aplica esfuerzos desviadores de 2 psi, hasta 10 psi como en las secuencias anteriores. Se
continúa el ensayo hasta disminuir el esfuerzo de confinamiento a cero y se aplica los
mismos esfuerzos desviadores de las secuencias anteriores, la tabla describe las secuencias
del ensayo; en todas las secuencias se registra la deformación de cada esfuerzo desviador
aplicado y se calcula la deformación recuperable, con estos datos se halla el MR mediante
la siguiente ecuación.
Figura II.6.- Onda de carga Fuente: XIV, Congreso Nacional de Ingeniería Civil – quitos 2003.
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Algunos equipos no registran ondas de carga de 0.1 segundos de duración; por lo que se
requiere variar los ciclos de la carga de acondicionamiento, según la duración de la onda
de carga que utilicemos. Para este caso el uso del pulso con mayor tiempo de duración de
la carga indujo a disminuir arbitrariamente la carga de pre -acondicionamiento del
espécimen de 1000 ciclos a 500 ciclos, ver figura II.8; en

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