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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
TECNOLÓGICO
DE MONTERREY®
Catálogo de secciones de pavimento flexible para México
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA
Y ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
POR:
JUAN CANO BECERRIL
MONTERREY, N.L. DICIEMBRE 2006
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE 
MONTERREY 
 
 
CAMPUS MONTERREY 
 
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA 
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA 
 
 
Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis 
presentado por el Ing. Juan Cano Becerril sea aceptado como requisito parcial para 
obtener el grado académico de: 
 
Maestro en Ciencias con Especialidad en Ingeniería y 
Administración de la Construcción 
 
 
 
 
Comité de Tesis: 
 
 
 
 
 
 
_________________________ 
Dr. Jorge Gómez Domínguez 
Asesor 
 
 
 
________________________ _______________________ 
 Dr. Salvador García Rodríguez Dr. J. Carlos Reyes Salinas 
 Sinodal Sinodal 
 
 
 
 
Aprobado: 
 
 
 
 
 
_______________________ 
Dr. Francisco Ángel Bello 
Director del Programa de Graduados en Ingeniería 
Diciembre, 2006 
Les dedico este trabajo de tesis:
A Dios, por estar presente cada instante de mi vida y hacer todo esto posible.
A mis amados Padres Juan Cano Bautista e Irma Becerril Rodríguez quienes se han
brindado por completo hacia nosotros sus hijos, con un apoyo incondicional en todos los
momentos de mi vida, en particular en aquellos donde estuvieron junto a mí para alcanzar
mis sueños. Conmigo llevo su amor, esfuerzo, su paciencia, bondad y consejos. Si
pudiera volver a tener la oportunidad de elegir nuevamente a mis padres, los volvería a
escoger a ustedes con los ojos cerrados.
A mis queridos hermanos Alejandro, Víctor y David con los que crecí y compartí gran
parte de mi vida, cada uno de ustedes me ha enseñado tantas cosas por las que les estoy
agradecido. Siempre recordaré aquellos momentos que compartimos juntos y que me han
hecho tan feliz. Sigo contando con ustedes para todo y así, ustedes cuenten conmigo
como siempre.
A mi amada prometida Martha Irma Solís Cabrera, con quien he formado un amor
incondicional tan fuerte que logró unirnos a través de ciudades y continentes. Soy muy
afortunado de contar contigo como mi compañera en la vida para juntos reír, soñar,
aprender y vivir tantas cosas tan hermosas que nos esperan. Eres la mujer que me ayuda a
dibujar mis esperanzas, hace mis días fascinantes y deja mis noches brillantes.
CATÁLOGO DE SECCIONES DE PAVIMENTO 
FLEXIBLE PARA MÉXICO 
 
 
Prefacio 
 
 
1. Introducción……………………………………………….1 
1.1 Mecanismos y agentes de deterioro…………………………..1 
1.2 Tipos de falla, funcional y estructural………………………..3 
1.3 Tipos de pavimentos y modos de deterioro…………………..3 
1.4 Características superficiales de los pavimentos………………8 
1.4.1 Adherencia……………………………………………………….9 
1.4.2 Ruido por circulación…………………………………………..14 
1.4.3 Optimización de las características acústicas de los 
pavimentos……………………………………………………...17 
1.4.4 Regularidad superficial…………………………………………19 
1.4.5 Características ópticas………………………………………….22 
1.5 Comportamiento estructural de los pavimentos flexibles…...23 
 
 
 
2. Métodos de diseño……………………………………….29 
2.1 Aspectos teóricos y fundamentales del diseño……………...29 
2.2 Factores de diseño…………………………………………...30 
2.2.1 El tráfico y sus cargas…………………………………………..30 
2.2.2 Medio ambiente………………………………………………...32 
2.2.3 Materiales………………………………………………………32 
2.2.4 Criterio de falla…………………………………………………33 
2.3 Métodos de diseño de pavimentos flexibles………………...34 
2.3.1 Métodos empíricos……………………………………………..34 
2.3.2 Métodos limitantes de fallas……………………………………35 
2.3.3 Métodos limitantes de deflexiones……………………………..35 
2.3.4 Métodos de regresión basados en el desempeño……………….36 
2.3.5 Métodos mecanísticos-empíricos………………………………36 
2.3.6 Otros desarrollos………………………………………………..37 
2.3.7 Catálogos de secciones…………………………………………39 
 
 
 
3. Catálogos de secciones de pavimento Español y 
Francés…………………………………………………...41 
3.1 Catálogo de secciones de pavimento Español………………41 
3.1.1 Instrucción de firmes 6.1 y 6.2…………………………………41 
3.1.2 Instrucción de firmes de 1990………………………………….43 
3.1.3 Secciones de firme y capas estructurales de firmes, O.C. 
10/2002…………………………………………………………43 
3.2 Catálogo de secciones de pavimento Francés………………50 
3.2.1 Consideración general del tráfico………………………………50 
• Definición de un vehículo pesado 
• Determinación de la clase de tráfico TI 
• Determinación de la clase de tráfico acumulado TCI 
• Determinación de la clase TCI sin datos precisos 
3.2.2 Diseño de la plataforma………………………………………...54 
• Fuerza de sustentación a corto y largo plazo 
• Procedimiento de diseño 
• Suelos comunes en Francia 
• Mejora de la fuerza de sustentación en el terraplén 
• Sub-rasante 
• Control de la fuerza de sustentación de las plataformas 
3.2.3 Materiales de carreteras………………………………………...62 
3.2.4 Diseño de la estructura…………………………………………63 
• Estructuras retenidas 
• Elección de la carpeta asfáltica 
• Hipótesis de cálculo 
• Verificación debido al hielo 
3.2.5 Ejemplo de diseño……………………………………………...82 
• Datos 
• Determinación del tráfico acumulado 
• Determinación de la plataforma 
• Selección de la estructura 
• Verificación debido al hielo 
3.2.6 Catálogo de secciones de pavimento flexible Francés…………86 
 
 
 
4. Clasificación de las Carreteras………………………..107 
4.1 Clasificación de las carreteras en México………………….107 
4.1.1 Por transitabilidad……………………………………………..107 
4.1.2 Por el aspecto administrativo………………………………….107 
4.1.3 Clasificación técnica oficial…………………………………...108 
4.1.4 Clasificación por su nivel de servicio…………………………108 
4.2 Proyecto de pavimento en México…………………………109 
4.2.1 Estudio Geotécnico y el Sistema de Unificado de clasificación de 
suelos…………………………………………………………..110 
4.2.2 Características generales de calidad que conforman las distintas 
capas de las carreteras de tipo flexible………………………...113 
 
 
 
5. Métodos de Diseño……………………………………...117 
5.1 Método AASHTO para el diseño de pavimentos flexibles...117 
5.1.1 Índice de servicio……………………………………………...118 
5.1.2 Tránsito (W18)…………………………………………………119 
5.1.3 Tasa anual de crecimiento vehicular (r)……………………….123 
5.1.4 Tipología de vehículos………………………………………...124 
5.1.5 Periodo o ciclo de proyecto……………………………………125 
5.1.6 Coeficiente de drenaje (mi)……………………………………125 
5.1.7 Confiabilidad (R, ZR, S0)………………………………………126 
5.1.8 Módulo de resiliencia (Mr)……………………………………128 
5.1.9 Coeficiente de capa (ai)………………………………………..130 
5.1.10 Número estructural (SN)………………………………………136 
5.2 Método UNAM…………………………………………….136 
5.2.1 Cálculo del tránsito equivalente acumulado…………………..137 
5.2.2 Diseño estructural de la carretera……………………………..139 
5.3 Método del Instituto del Asfalto…………………………...140 
5.3.1 Criterios de diseño…………………………………………….141 
5.3.2 Análisis del tráfico…………………………………………….142 
5.3.3 Caracterización de los materiales……………………………..142 
5.3.4 Efectos del medio ambiente…………………………………...143 
5.3.5 Procedimiento de diseño………………………………………145 
 
 
 
6. Descripción del método para revisar secciones………153 
6.1 Fatiga en los materiales del pavimento……………………155 
6.2 Procedimiento de revisión del diseño de un pavimento…...157 
6.3 CEDEM (Cálculo de Esfuerzos y Deformaciones en 
Estructura Multicapa)……………………………………...158 
6.3.1 Datos…………………………………………………………..158 
6.3.2 Información de la estructura…………………………………..159 
6.3.3 Resultados……………………………………………………..161 
6.3.4 Verificación del diseño de las secciones de pavimento 
flexible…………………………………………………….......162 
 
 
 
7. Desarrollo del catálogo de secciones de pavimento para 
México…………………………………………………..165 
7.1 Tránsito (W18)……………………………………………...165 
7.1.1 Procedimiento de cálculo ejemplificado………………………165 
7.1.2 Clasificación del tránsito……………………………………...1717.2 Terracerías según normatividad……………………………172 
7.2.1 Terracerías de carreteras con tránsito “T1”……………………174 
7.2.2 Terracerías de carreteras con tránsito “T2” y “T3”…………….174 
7.2.3 Terracerías de carreteras con tránsitos desde “T4” hasta “T7”...174 
7.3 Definición de las estructuras de pavimento contenidas en el 
catálogo propuesto…………………………………………175 
7.3.1 Estructuras para carreteras con tránsito “T1”………………….175 
7.3.2 Estructuras para carreteras con tránsito “T2”………………….176 
7.3.3 Estructuras para carreteras con tránsito “T3”………………….177 
7.3.4 Estructuras para carreteras con tránsito “T4”………………….178 
7.3.5 Estructuras para carreteras con tránsito “T5”………………….179 
7.3.6 Estructuras para carreteras con tránsito “T6”………………….180 
7.3.7 Estructuras para carreteras con tránsito “T7”………………….181 
7.4 Criterios para la elección del Valor Relativo de Soporte a usar 
en el catálogo propuesto…………………………………...181 
 
 
 
8. Conclusiones y recomendaciones……………………...187 
8.1 Beneficios que aporta el catálogo………………………….187 
8.2 Tránsito…………………………………………………….188 
8.3 Estructuras de pavimento…………………………………..188 
8.4 Aspectos a considerar y desarrollar………………………..189 
 
 
 
 
 
Anexo A: Catálogo de secciones de pavimento flexible para 
México 
 
 
 
Anexo B: Tablas de coeficientes de daño AASHTO 
 
 
 
 
 
Prefacio 
 
 
En este trabajo de tesis se presenta como resultado un catálogo de secciones de 
pavimento flexible para distintas condiciones de tráfico y de terreno. 
 
Se partió desde los conceptos más básicos que incluyen los mecanismos y agentes de 
deterioro de las carreteras, sus tipos de falla, tipos de pavimento, las características 
superficiales que deben cumplir y obviamente su comportamiento estructural. 
 
A continuación se dio una vista importante a los principios teóricos y fundamentales para 
el diseño de las carreteras, los factores de diseño generales y se mostraron las 
características más importantes de los distintos tipos de métodos de diseño, como son los 
empíricos, limitantes de fallas, limitantes de deflexiones, de regresión, aquellos 
mecanísticos-empíricos y algunos otros desarrollos; poniendo especial énfasis en los 
catálogos de secciones de pavimentos desarrollados en España y Francia. 
 
Además se incluye la parte que interesa de la normatividad mexicana, como lo es la 
manera de clasificar las carreteras y la descripción general de lo que sería un proyecto de 
pavimento junto con las características generales de calidad para los distintos materiales. 
 
Para el diseño de las secciones se ocuparon tres métodos de diseño, el método de la 
AASHTO (American Association of State Highway and Transportatio), el de la UNAM 
(Universidad Nacional Autónoma de México) y el del Instituto del Asfalto, los cuales se 
describieron paso a paso. 
 
Una vez que se tuvieron las secciones diseñadas de manera preliminar, se comprobó que 
el diseño de éstas fuera correcto. Así que mediante el programa del CEDEM (Cálculo de 
Esfuerzos y Deformaciones de Estructura Multicapa) se obtuvo los esfuerzos, 
deformaciones y deflexiones para compararlos con los límites admisibles dados por las 
leyes de fatiga de los materiales. 
 
Es necesario señalar que todo el desarrollo del catálogo de secciones de pavimento 
flexible se encuentra descrito en este trabajo, donde incluso en la parte final se dan 
algunas conclusiones y recomendaciones importantes para su utilización y futuro 
desarrollo. 
 
 
 1
1. Introducción 
 
El pavimento de una carretera o de una calle está constituido por un conjunto de capas 
colocadas horizontalmente sobre el terreno, siendo su función: proporcionar en todo tiempo 
una superficie cómoda y segura para la circulación de vehículos y transmitir las 
solicitaciones del tráfico suficientemente amortiguadas al terreno para que puedan ser 
soportadas. 
 
En el diseño y proyecto de un pavimento tenemos que tener en cuenta dos aspectos 
fundamentales. Por una parte, su función resistente que nos determinará los materiales y los 
espesores de las capas que habremos de emplear en su construcción y por otra parte, su 
función y finalidad, que nos definirá las condiciones de textura y acabado que debemos 
exigir a las capas superiores del pavimento para que estas resulten seguras y confortables. 
 
El fallo de un firme se produce precisamente cuando la calidad de rodadura desciende por 
debajo de unos umbrales en que la conducción de los vehículos no se puede hacer de forma 
segura ni confortable. 
 
El deterioro del firme se inicia cuando la carretera se pone en servicio y empiezan a circular 
los vehículos. Este deterioro también se ve afectado por la acción de los factores y agentes 
climatológicos (lluvia, hielo, aire, sol, etc.) que incluso sin tráfico pueden afectar el 
pavimento seriamente. 
 
El correcto diseño y dimensionamiento estructural de un pavimento depende además de 
utilizar materiales adecuados, espesores y acabados específicos que hemos de mantener 
mediante la oportuna técnica de conservación y rehabilitación durante toda su vida de 
servicio. 
 
El pavimento de una carretera puede estar compuesto por materiales muy diferentes que se 
pueden agrupar por su comportamiento y respuesta en cuatro tipologías de pavimentos: 
 
• Pavimentos flexibles (base hidráulica) 
• Pavimentos flexibles (base asfáltica) 
• Pavimentos semirrígidos (base tratada con cemento hidráulico) 
• Pavimentos rígidos (pavimento de concreto hidráulico) 
 
Cada uno de estos tipos de firme tiene unas propiedades funcionales y un comportamiento 
ante los agentes de deterioro distintos. Es precisamente este comportamiento el que hemos 
de tener en cuenta tanto en su diseño (estructural y funcional) como en su mantenimiento y 
rehabilitación. 
 
 
1.1 Mecanismos y agentes de deterioro 
 
Una vez puesto en servicio un tramo de carretera, nuevo o reparado, va poco a poco 
perdiendo sus características iniciales de funcionalidad y resistencia. Diversos factores 
 2
inciden y determinan este proceso de deterioro. Por una parte están los factores 
relacionados con el mismo pavimento: espesores, materiales y ejecución, que podríamos 
considerar como los agentes pasivos del proceso y por otra parte los agentes activos, 
verdaderos causantes de este deterioro, que son el tráfico y los factores ambientales. 
 
Los agentes activos de deterioro son dos variables complejas, difíciles de definir, que 
depende cada una de ellas de un conjunto diverso de elementos. Así, el tráfico esta unido al 
número de ejes, la carga por eje, la velocidad de circulación, la regularidad superficial del 
firme (cargas dinámicas) etc. Resulta difícil en la mayoría de los métodos de 
dimensionamiento y en los sistemas de gestión reducir el tráfico a un número de 
aplicaciones de ejes equivalentes. Esto supone conocer muy bien su composición y el 
efecto que sobre el deterioro del firme tiene cada uno de ellos. 
 
Cada eje actúa sobre el pavimento transmitiendo una solicitación horizontal y otra vertical. 
Esto se traduce en el tiempo en un deterioro del pavimento que se manifiesta 
principalmente en los siguientes tipos de fallo: 
 
 Fisuración por fatiga 
 Desprendimiento de gravillas o pulimento de los áridos 
 Deformaciones 
 Hundimiento de las gravillas 
 
A efectos de proyecto y conservación de firmes, la climatología de una zona está asociada 
con las variaciones diarias y estacionales de la temperatura, pluviosidad y heladicidad de la 
zona. Este factor no siempre es tenido en cuenta en el dimensionamiento y conservación de 
los firmes, pero su efecto puede tener especial importancia sobre: 
 
 La colocación de los materiales asfálticos 
 Fisuras por esfuerzos térmicos 
 Fisuras y degradaciones superficiales por efecto del hielo 
 Pérdida de la capacidad portante del terreno en periodo de deshielo o húmedos 
 Una posible agravación de los deterioros en invierno por acción de los fundentes 
químicos (mantenimiento invernal) 
 
El que los factores activos de deterioro produzcan uno u otro tipo de fallo depende,además 
de su intensidad, de la tipología del pavimento, distinguiéndose a estos efectos cuatro tipos 
de firmes con cuatro tipologías diferentes: 
 
 Pavimentos flexibles (base hidráulica) 
 Pavimentos flexibles (base asfáltica) 
 Pavimentos semirrígidos (base tratada con cemento hidráulico) 
 Pavimentos rígidos (pavimento de concreto hidráulico) 
 
Sobre ellos inciden los dos agentes activos del deterioro, el tráfico y la climatología 
originando en cada caso un tipo particular de fallo. 
 
 
 3
1.2 Tipos de falla, funcional y estructural 
 
Se clasifican en dos tipos: 
 
a) Estructural.- Colapso de la estructura del pavimento o de alguno de sus 
componentes, de tal manera que el pavimento es incapaz de soportar las cargas o 
bien, se reduce a una interrupción en su continuidad o integridad. Puede degenerar 
en falla funcional. 
 
b) Funcional.- El pavimento no cumple con su función primordial, provocando 
incomodidad e inseguridad en el usuario, así como esfuerzos imprevistos en los 
vehículos. No siempre está acompañada de falla estructural. 
 
 
1.3 Tipos de pavimentos y modos de deterioro 
 
En general las capas que conforman tanto los pavimentos flexibles con base hidráulica, 
como los flexibles con base asfáltica y aquellos semirrígidos (base tratada con cemento 
hidráulico) tienen la distribución que se muestra en la siguiente figura 1.1, donde es 
necesario mencionar que tanto el número de capas como su distribución y espesor depende 
del tipo de pavimento flexible del que se trate, del terreno donde se cimentará, del tráfico, 
de los agentes climatológicos, calidad de los materiales empleados, etc. 
 
Figura 1.1 Capas constituyentes de un pavimento flexible típico. 
 
 
En un pavimento flexible tradicional, las capas del pavimento las conforman de abajo hacia 
arriba, a partir de la capa sub-base, base y carpeta de concreto asfáltico. Las terracerías 
serían desde el cuerpo de terraplén, la capa sub-yacente y la sub-rasante. 
 
 
 
 
 
 4
Pavimentos flexibles (base hidráulica) 
 
Estos pavimentos se caracterizan por estar constituidas sus capas de base y sub-base por un 
material granular y estar recubiertos por una carpeta de concreto asfáltico. En este tipo de 
pavimentos son las capas granulares las que deben resistir fundamentalmente las acciones 
del tráfico. La capa de rodadura sirve para impermeabilizar el pavimento, soportar los 
efectos abrasivos del tráfico y proporcionar una capa de rodadura cómoda y segura. 
 
Las capas granulares deben soportar las fuertes solicitaciones normales del tráfico y 
transmitirlas a las terracerías y al terreno natural lo suficientemente amortiguadas para que 
puedan ser soportadas. Estas capas trabajan por rozamiento interno de su esqueleto mineral 
y en su comportamiento es muy importante la resistencia al desgaste y a la atricción de los 
áridos (agregados) que la componen. Cuando se emplean áridos poco resistentes aumenta el 
contenido de finos y con ello la deformabilidad de la capa. 
 
Por otra parte es conveniente que las capas inferiores del pavimento sean lo más permeable 
posible con el objetivo de dar fácil salida al agua infiltrada. Son pavimentos cuyas capas 
granulares se caracterizan de abajo hacia arriba con una capacidad de soporte creciente y 
una permeabilidad decreciente. 
 
El modo de producirse el fallo en este tipo de pavimentos es por deformaciones excesivas. 
Como consecuencia de las sucesivas aplicaciones de cargas, el pavimento va deformándose 
principalmente en la zona de rodadura, hasta alcanzar unos límites intolerables. 
 
También puede producirse el fallo estructural de este pavimento por fisuración por fatiga de 
su capa de rodadura, caos, por ejemplo, que ésta tenga cierto espesor, de 4 a 8 cm, trabaje a 
flexotracción y las capas granulares resulten flexibles y elásticas. En este caso la repetición 
de cargas acabará produciendo por fatiga la fisuración en malla fina de la capa de rodadura 
al mismo tiempo que aparecen baches y fisuras longitudinales en los bordes del pavimento. 
 
Aparte de estos deterioros que indican un fallo estructural, en este tipo de pavimentos se 
manifiestan también otros fallos, localizados en su superficie, que pueden repercutir 
negativamente sobre la capacidad del servicio prestado por el pavimento a los usuarios. 
Estos fallos son los siguientes: 
 
 Pérdida de la microtextura (pulimento del árido grueso) 
 Pérdida de la macrotextura (incrustación de gravillas, exudaciones) 
 Peladuras, descamaduras 
 Desprendimiento de los áridos 
 Deformaciones en la capa de rodadura (roderas, ondulaciones, arrollamientos) 
 Baches 
 Fisuras (juntas, transversales, parabólicas, erráticas…) 
 
Estos fallos son debidos principalmente a la acción abrasiva del tráfico y a la acción 
destructiva y de envejecimiento ocasionada por los agentes atmosféricos, aunque a veces 
puede también ser debidas al empleo de materiales inadecuados o a una mala ejecución. 
 
 5
Por último, indicar los blandones o hundimientos que son fallos localizados y que 
normalmente están unidos a una falta de drenaje o rotura del mismo o a una degradación o 
contaminación de las capas inferiores. 
 
 
Pavimentos flexibles (base asfáltica) 
 
Este tipo de pavimentos que normalmente se ocupan en autopistas y carreteras principales, 
está compuesto por una base que recibe un tratamiento de mezcla asfáltica recubierta de la 
carpeta de concreto asfáltico. La sub-base puede ser granular o bien tratada con un ligante 
hidráulico (suelo-cemento o también tratada con una mezcla asfáltica). 
 
En este tipo de pavimentos, la capa de base trabaja a flexotracción, con una cierta rigidez, 
disminuyendo notablemente las solicitaciones que llegan a las terracerías y al terreno 
natural, o bien, puede comportarse como un material más flexible, transmitiendo tensiones 
en una mayor proporción. 
 
En el primer caso el fallo estructural del pavimento es por fisuración de sus capas de 
contenido asfáltico (base y carpeta) por fatiga (piel de cocodrilo), mientras que en el 
segundo caso el fallo sería por deformaciones excesivas, al igual que ocurre con los firmes 
de base granular. 
 
Debido a las características particulares de las capas asfálticas y a su susceptibilidad 
térmica, en el dimensionamiento de estos pavimentos y en el análisis de su comportamiento 
habrá que tener en cuenta ambos modos de deterioro, ya que ambos pueden presentarse 
conjuntamente. 
 
Otro modo de deterioro que habrá que considerar es su fisuración por retracción térmica. 
Aunque no es el caso de nuestro país, en climas muy fríos hay que estudiar este tipo de 
fallo en función de su retracción térmica y la resistencia a tracción de la mezcla bituminosa. 
 
También puede producirse el fallo de este tipo de pavimento por fisuración en forma de 
malla gruesa que está asociado a un infradimensionamiento de las capas de contenido 
asfáltico o a una falta de adherencia entre estas y las capas granulares. En ambos casos, las 
tensiones a los que está sometida la capa de concreto asfáltico son muy fuertes lo que 
conduce rápidamente a su fisuración en mallas largas. 
 
Respecto a los fallos que aparecen en superficie son los mismos que en el caso anterior y 
vienen motivados también por los mismos factores: tráfico, agentes atmosféricos, 
materiales inadecuados y mala ejecución. 
 
 
Pavimentos semirrígidos (bases tratadas con cemento hidráulico) 
 
El pavimento semirrígido se diferencia de los otros dos tipos de firmes considerados, firmes 
flexibles por una mayor rigidez de las capas que lo componen, en particular de su capa 
base. Esta capa de base puede ser de concreto hidráulico o bien lo que es más común, de 
 6
una base granular tratada con un ligante hidráulico o puzolánico. La capa sub-base suele ser 
de material granular, a veces también estabilizado. 
 
En este tipo de pavimentos es fundamentalmente la capa de base la que debido a su mayor 
rigidez, absorbe la mayor parte de los esfuerzos verticales, que llegan a la explanada muy 
amortiguados.El mecanismo de deterioro que produce su fallo es debido precisamente los 
esfuerzos de flexotracción a los que está sometida la capa base y que con el tiempo, debido 
a un proceso de fatiga, produce su fisuración. El fallo se manifiesta con la aparición en 
superficie de fisuras que evolucionan a una fisuración en malla fina. Cabe destacar que 
pequeñas variaciones en el espesor este tipo de pavimento en su capa base arrastran fuertes 
variaciones en la su vida de diseño. 
 
Otro tipo de fallo estructural que suele producirse en este tipo de firme es la fisuración en 
malla gruesa de la capa de rodadura con surgencia de lechada. Este tipo de fallo está 
asociado a una falta de cohesión del material tratado. Cuando el material de la capa de base 
es de mala calidad o ha sido puesto en obra defectuosamente no adquiere la suficiente 
cohesión y se comporta como un material granular. Esto se traduce en un aumento de las 
tensiones a que están sometida la capa de mezcla asfáltica que rápidamente se fisura. 
 
La pérdida de adherencia de la carpeta asfáltica respecto a la base tratada puede ser también 
causa de deterioro y ruina del pavimento con la aparición de baches, fisuras, 
desprendimientos, etc. Este fallo puede estar asociado al empleo de un espesor insuficiente 
en las capas del pavimento; a no haber conseguido una buena adherencia base-carpeta 
durante la ejecución de este, o bien al empleo de carpetas permeables que faciliten el acceso 
del agua a la zona de contacto base-carpeta. 
 
En su deterioro superficial aparecen los mismos fallos que en los dos casos anteriores, 
aunque en este caso hay que señalar la aparición con gran profusión de fisuras transversales 
en la capa de rodadura. Estas fisuras pueden aparecer cada 3 o 4 metros y proceden de las 
grietas de retracción que de la capa base se propagan a la carpeta. 
 
 
Pavimentos rígidos (concreto hidráulico) 
 
Un pavimento de concreto hidráulico está constituido por una losa de concreto que puede 
ser colocada directamente sobre las terracerías o bien intercalando una capa base de soporte 
que puede o no estar tratada como lo muestra la figura 1.2 siguiente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7
Figura 1.2 Capas constituyentes de un pavimento de concreto hidráulico típico 
 
 
En este pavimento la losa de concreto actúa al mismo tiempo como capa de rodadura y 
como capa de base. La capa intermedia que se coloca (base) entre la losa de concreto y las 
terracerías no tiene un fin estructural comúnmente, sino mas bien el de proporcionar una 
superficie de apoyo adecuada a la losa de hormigón y facilitar la construcción de ésta. 
Dentro de los pavimentos de concreto hidráulico se distinguen: 
 
 Pavimentos de concreto de losas cortas, 5-6 metros, concreto en masa y juntas con o 
sin pasadores 
 Pavimentos de concreto de losas largas de concreto armado y juntas con pasadores 
 Pavimentos de concreto armado continuos 
 Pavimentos de contracto pretensados 
 
El fallo estructural de este pavimento es por fisuración por fatiga. Sin embargo, no es éste 
fallo el más frecuente, sino que éstos suelen ser superficiales, afectando fundamentalmente 
la calidad de rodadura del firme. Estos defectos provienen del estado de las juntas, del 
estado de la superficie de la losa y de la situación relativa entre losas (escalonamiento). 
 
 En las juntas se detecta el desprendimiento del producto de sellado, el 
envejecimiento del mismo, lo que lo vuelve frágil y desagradable; y también el 
desconchado de la junta 
 En la losa se aprecian peladuras, desconchados y pérdidas de árido grueso. 
Consecuencia de la acción abrasiva del tráfico y de la intemperie o bien como 
resultado del empleo de materiales de baja calidad 
 
También pueden aparecer en la losa fisuras de retracción si se retrasa el serrado de las 
juntas y fisuras en las esquinas debido a una falta de apoyo o sobrecarga de la misma. 
 
El escalonamiento entre losas o marcha en escalera es debido a una degradación de las 
condiciones de apoyo de la losa, lo que provoca un basculamiento de la misma. 
 
 8
Es posible asimismo que se produzca el combado de las losas y el pandeo de las mismas 
como consecuencia de los esfuerzos térmicos. 
 
La mayor parte de estos defectos no existen en los pavimentos de hormigón armados 
continuos, salvo que sean debidos a una mala ejecución en obra. 
 
 
1.4 Características superficiales de los pavimentos 
 
Normalmente al proyectar un pavimento solemos prestarle gran atención a su función 
estructural y no le damos tanta importancia a su aspecto funcional. Sin embargo, esta 
característica del pavimento es fundamental y va teniendo más peso a medida que los 
usuarios, peatones y la comunidad en general nos exigen mayores niveles de calidad y 
bienestar. 
 
Las características o cualidades funcionales residen fundamentalmente en su superficie. De 
su acabado y de los materiales que se hayan empleado en su construcción dependen 
aspectos tan interesantes como: 
 
1.- La adherencia del neumático al pavimento 
2.- Las proyecciones de agua en tiempo de lluvia 
3.- El desgaste de los neumáticos 
4.- El ruido en el exterior y en el interior del vehículo 
5.- La comodidad y estabilidad en marcha 
6.- Las cargas dinámicas del tráfico 
7.- La resistencia a la rodadura (consumo de combustible) 
8.- El envejecimiento de los vehículos 
9.- Las propiedades ópticas 
 
Estos aspectos funcionales del firme están principalmente asociados con la textura y 
regularidad superficial del pavimento. En la figura 1.3 puede observarse la incidencia de 
cada uno de estos factores sobre las cualidades del firme. Dentro de la textura se suele 
distinguir entre la microtextura, que son las irregularidades superficiales del pavimento 
menores de 0.5 mm, la macrotextura, que son las de 0.5 a 50 mm y la mega textura con 
irregularidades de 50 a 500 mm. La primera sirve para definir la aspereza del pavimento, la 
segunda su rugosidad y la tercera está más asociada con los baches o peladuras que puede 
haber en el firme. Por otra parte, la irregularidad superficial está asociada con ondulaciones 
de longitudes de onda mayores de 0.5 m. 
 
Como puede observarse en dicha figura, la microtextura, la aspereza del pavimento, es 
necesaria para conseguir una buena adherencia. La macrotextura es necesaria para mantener 
esa adherencia a altas velocidades o con el pavimento mojado. La macrotextura mejora 
también la visibilidad con pavimento mojado, elimina o reduce los fenómenos de reflexión 
de la luz, que tienen lugar en los pavimentos lisos mojados y mejor la percepción de las 
marcas viales. Por el contrario, los pavimentos rugosos, con fuerte macrotextura, producen 
un mayor desgaste de los neumáticos y suelen resultar ruidosos. 
 9
Figura 1.3 Efecto de las características superficiales sobre las cualidades funcionales de 
los firmes. 
 
 
La mega textura y la falta de regularidad superficial resultan indeseables desde cualquier 
punto de vista. Inciden negativamente sobre la comodidad y aumentan el ruido de rodadura, 
los gastos de mantenimiento de los vehículos y los de conservación de la vía. 
 
 
1.4.1 Adherencia 
 
De todas las propiedades que debe reunir una capa de rodadura desde el punto de vista de la 
seguridad, indudablemente la adherencia es la propiedad fundamental. Una adherencia 
adecuada nos permite mantener la trayectoria deseada y reducir la distancia de frenado. 
 
La adherencia entre el neumático y la superficie del pavimento es debida a las interacciones 
moleculares que se producen en el área de contacto. Esta adherencia por interacción 
molecular constituye el principal sumando de la adherencia total que encuentran los 
vehículos en su rodadura. El otro sumando que debemos considerar en la adherencia se 
debe a la histéresis producida por las irregularidades del pavimento, a las que el neumático 
se va adaptando, contrayéndose y alargándose, durante el deslizamiento del vehículo. 
 
La adherencia por interacción molecular entre el neumático y la superficie del pavimentoes 
un fenómeno complejo en el que intervienen diferentes factores. El contacto que se produce 
entre ambas superficies depende no sólo de la velocidad del vehículo, de las características 
 10
del neumático y de la textura de la capa de rodadura, sino también de los factores 
ambientales a que está sometido el pavimento, en especial de la lluvia y el hielo. Así una 
película de agua de cierto espesor o una placa de hielo sobre la superficie del pavimento 
puede llegar a reducir considerablemente y hasta anular el contacto entre este y el 
neumático. 
 
Normalmente la adherencia por interacción molecular predomina sobre la adherencia por 
histéresis. Así, cuando el efecto de la presencia de agua sobre el pavimento u otras razones, 
se anula la adhesión por contacto, la adherencia total es muy pequeña y el peligro de 
accidente por vuelco o deslizamiento es importante. 
 
En general sobre la superficie seca y limpia se consigue una buena adhesión entre el 
neumático y el pavimento y la resistencia al deslizamiento será alta. Pero cuando existe una 
película de agua en el área de contacto, la adhesión no se desarrollará completamente y la 
resistencia al deslizamiento disminuirá. En presencia de agua, en la superficie de contacto 
se distinguen tres zonas típicas, recogidas en la figura 1.4. 
 
Figura 1.4 Zonas de contacto entre el neumático y la superficie del pavimento en 
presencia de agua. 
 
 
Zona 1: El pavimento está cubierto por una película continua de agua, por lo que no hay 
contacto neumático-pavimento. 
 
Zona 2: Se trata de una zona de transición, en la que existe un contacto parcial en algunos 
puntos donde ha llegado a romperse la continuidad de la película de agua. 
 
Zona 3: El agua ha sido expulsada y se ha establecido la adherencia entre el neumático y el 
pavimento. 
 
Cuando al paso de las ruedas de los vehículos, el agua sólo puede ser expulsada 
parcialmente, se produce una pérdida de adherencia entre el vehículo y la carretera que a 
veces puede ser total. 
 
 11
Por otra parte, la presencia de agua en la superficie de contacto, produce una presión 
dinámica sobre el neumático que tiende a despegarlo de la superficie de rodadura, siendo 
esta presión creciente con el cuadrado de la velocidad. 
 
Para evitar que se produzca esta pérdida parcial o total de contacto entre ambas superficies, 
fenómeno conocido con el nombre de hidroplaneo (también llamado acuaplaneo), es 
preciso que a través de los canales y dibujos del neumático y del pavimento se pueda 
evacuar la película de agua interpuesta. 
 
Es decir, en presencia de agua, para que se produzca la adherencia neumático-pavimento es 
necesario: 
 
 Desplazar el agua bajo el neumático 
 Romper la película de agua para que se establezca el contacto del neumático con el 
pavimento 
 
La capacidad del pavimento para evacuar el agua de la superficie del pavimento se ve 
favorecida empleando capas de rodadura de macrotextura rugosa y alta permeabilidad. 
 
Una textura rugosa facilita la expulsión de agua, especialmente con neumáticos lisos, se 
opone a que el agua se vaya acumulando delante del neumático, facilitando su expulsión 
lateral y ofrece en caso de evacuación parcial del agua un mayor porcentaje de resaltos y 
zonas donde se pueden producir contactos parciales, especialmente a alta velocidad. 
 
Si por otra parte la capa es muy permeable el agua podrá ser evacuada a través de ella y 
conducida lateralmente a los arcenes. 
 
El efecto que la macrotextura y la aspereza superficial del pavimento (microtextura) tienen 
sobre la adherencia entre el neumático y la superficie del pavimento, en presencia o no de 
agua, puede ser evaluado mediante la realización de diferentes tipos de ensayos. En ellos se 
determina la resistencia que ofrecen los distintos tipos de pavimento, figura 1.5, al 
deslizamiento de un neumático en unas determinadas condiciones. Estas medidas pueden 
realizarse a distintas velocidades, estando la superficie del pavimento seca o mojada con 
distinto espesor de la película de agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12
Figura 1.5 Clasificación de los pavimentos atendiendo a su macrotextura y 
microtextura superficial. 
 
 
Los resultados obtenidos, figura 1.6, indican que a bajas velocidades, inferiores a 50 km/h, 
el agua es desplazada fácilmente por la rueda. El coeficiente de resistencia al deslizamiento 
depende fundamentalmente de las asperezas del pavimento (microtextura), que rompen la 
película de agua y se adhieren al neumático. 
 
Figura 1.6 Coeficiente de fricción en relación con la velocidad para diferentes 
profundidades de agua. 
 
 13
Al aumentar la velocidad es más difícil desplazar el agua y la resistencia al deslizamiento 
disminuye. Esta pérdida será tanto más notable cuanto menor sea la macrotextura del 
pavimento y mayor sea el espesor de la película de agua sobre éste. 
 
En la misma figura puede observarse como el nivel crítico del coeficiente de resistencia al 
deslizamiento a partir del cual se considera que se produce el fenómeno de hidroplaneo, se 
alcanza en pavimentos de macrotextura rugosa con espesores de agua superiores de 5 mm y 
a altas velocidades, mientras que en pavimentos de macrotextura lisa, es posible que se 
produzca el fenómeno de hidroplaneo con espesores de 1mm y a una velocidad de 90 km/h. 
 
Por lo tanto, una superficie rugosa y a su vez áspera es la más adecuada para carreteras en 
las que se desarrollan altas velocidades. En la tabla 1.1 se recogen las recomendaciones 
sobre la macrotextura que deben tener los pavimentos de acuerdo con las condiciones de 
tráfico del proyecto. 
 
Tabla 1.1 Recomendaciones sobre la macrotextura. 
PROFUNDIDAD DEL 
CÍRCULO DE ARENA 
(mm) 
EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO 
< 0.2 Textura muy fina. A proscribir. 
0.2 – 0.4 Textura fina. Sólo en tramos donde raramente se superan los 80 km/h. (P. Ej.: Áreas urbanas) 
0.4 – 0.8 Textura media. Para tramos normales con velocidades moderadas. (80 – 120 km/h) 
0.8 – 1.2 Textura gruesa. Para tramos con velocidades superiores a 120 km/h. 
> 1.2 Textura muy gruesa. Para casos especiales con peligro de deslizamiento. 
 
 
La acción del tráfico, en especial el pesado, tiende a modificar la textura del pavimento. Si 
la resistencia al pulimento del árido es baja, la microtextura pasará de áspera a pulimentada 
en poco tiempo. También se puede ver modificada la macrotextura de la mezcla por 
exudación del ligante, reamasado de la mezcla o por desgaste del mortero, esto último 
especialmente en pavimentos de concreto. 
 
En la tabla 1.2 se recogen las recomendaciones relativas al valor del coeficiente de 
pulimento acelerado del árido empleado en la construcción de pavimentos de concreto 
asfáltico en función de el uso del mismo. Se recomienda un valor mínimo de 0.45 para 
tráfico pesado y 0.4 para tráfico ligero. 
 
Tabla 1.2 Recomendaciones para el coeficiente de pulimento acelerado. 
CPA CALIFICACIÓN COMENTARIOS 
< 0.35 Deficiente En principio no debe usarse en capas de rodadura. 
0.35 – 0.45 Regular A emplear sólo cuando las características del trazado y del tráfico sean favorables. 
0.45 – 0.55 Bueno 
> 0.55 Muy bueno 
A emplear cuando las características del trazado y del tráfico 
son desfavorables (curvas, intersecciones, alta velocidad, 
tráfico denso). 
 14
1.4.2 Ruido por circulación 
 
Se define en general como ruido como una compleja mezcla de sonidos que interfieren en 
alguna actividad humana. En el caso del transporte por carretera es el conjunto de sonidos 
emitidos por el vehículo que inciden en el confort de sus ocupantes y molesta a los vecinos 
de las carreteras. 
 
El efecto o incidencia que puede tener un ruido es diverso, ya que depende no sólo de la 
magnitud física de la excitación sino también de aspectos subjetivos y sociológicos de los 
afectados. No obstante, se han definido diferentes umbrales o niveles de perturbación 
basados en las características físicas del ruido emitido. 
 
Se suele valorar el nivel de ruido de un sonido a partir desu espectro de frecuencias. La 
vibración acústica, función del tiempo, que registra el micrófono es transformada en una 
función de frecuencias. Se obtiene así los diferentes sonidos puros que componen el ruido y 
la frecuencia, denominada fundamental, de máxima amplitud, figuras 1.7 y 1.8. 
 
Figura 1.7 Representación temporal de una señal acústica. 
 
 
Figura 1.8 Representación espectral. 
 
 
Un sonido puro viene caracterizado por la frecuencia y la presión acústica de la onda 
senoidal que lo produce. La frecuencia es el número de pulsaciones por segundo y su 
unidad es el hercio, Hz. La presión acústica es la diferencia entre la presión total 
instantánea en un punto determinado, en presencia de la onda acústica, y la presión estática 
en el mismo punto. Su unidad es el Pascal, Pa. 
 
 15
Más frecuente es definir un sonido por frecuencia y su nivel de presión acústica, medido 
este último en decibelios, dB. El nivel de presión acústica se obtiene a partir de la presión 
acústica mediante la siguiente expresión: 
 
Lp = 20 log P/P0 
 
Donde: 
P: presión acústica, en Pa 
P0: presión acústica de referencia que se establece en 2x10-5 Pa (umbral de audición del 
oído humano) 
 
El hecho de emplear este sistema de unidades supone también un cambio de sensibilidad en 
el sistema de medida. Una variación de tan sólo 5 decibelios puede suponer el doblar la 
presión acústica de la onda de incidencia. Así, pasar de 70 a 75 decibelios corresponde a un 
aumento de la presión acústica de 63.245x10-6 Pa a 1120468x10-6 Pa. La disminución de 
tan sólo un decibelio significa en todo caso una importante reducción de la presión acústica 
de la onda media. 
 
Otra característica importante de un sonido es su sonoridad, sensación sonora producida por 
el mismo a un oyente. Esta sensación, nivel de sonoridad, depende fundamentalmente de la 
intensidad y frecuencia del sonido, siendo la sensibilidad del oído humano mayor a los 
sonidos agudos (altas frecuencias) que a las graves (bajas frecuencias). De acuerdo con 
esto, se han establecido curvas iso-sónicas, que indican la variación de la presión con la 
frecuencia para que el hombre perciba un nivel de sonoridad constante, figura 1.9. 
 
Figura 1.9 Curvas de iso-sonoridad. 
 
 16
Las curvas iso-sónicas han servido de base para establecer unas curvas de ponderación que 
permiten corregir la diferencia de sonoridad de los sonidos con la frecuencia, y que son 
aplicadas a los diferentes sonidos para determinar su nivel de sonoridad a partir de su 
presión acústica, figura 1.10. De estas curvas de ponderación, suele emplearse la escala 
<A> en la determinación del ruido emitido por los vehículos: 
 
LP (A) [f] = LP [f] + A [f] 
 
Donde: 
LP (A) [f]: nivel de sonoridad, en dBA 
LP [f]: nivel de presión acústica, en dB 
A [f]: decibelios de la curva de ponderación A para la frecuencia f 
 
Figura 1.10 Curvas de ponderación. 
 
 
Finalmente, dado que el ruido está compuesto por sonidos de distinta intensidad y 
frecuencia, espectro de frecuencias, su nivel de sonoridad se determina a partir de los 
niveles de sonoridad de cada uno de los sonidos puros que lo componen mediante la 
siguiente expresión: 
 
LP (A) = 10 log [Σ 10[Lpi (A) / 10]] 
 
Sobre esta base teórica se han establecido diversos sistemas de medida que son empleados 
en valorar los diferentes tipos de ruidos emitidos a la atmósfera; Vehículos, aviones, 
máquinas, etc. Cada uno tiene su procedimiento y aparatos de medición y es importante 
tenerlo en cuenta al comparar diferentes resultados. 
 
 
 
 
 
 17
1.4.3 Optimización de las características acústicas de los pavimentos 
 
Una de las principales fuentes emisoras de ruido en la circulación de los vehículos es el 
ruido de rodadura. Este es el principal componente de ruido total en la circulación de 
vehículos ligeros y tan importantes como el emitido por el motor en la circulación de 
vehículos pesados, tabla 1.3. 
 
Tabla 1.3 Niveles de ruido obtenidos con vehículos ligeros y pesados circulando a 
diferentes velocidades. 
NIVELES DE RUIDO VELOCIDAD DE 
LOS VEHÍCULOS 
(Km/hr) 
CATEGORÍA DE 
VEHÍCULO RODADURA MOTOR TOTAL 
Pesado 61 78 78 20 Ligero 58 64 65 
Pesado 79 85 86 80 Ligero 76 74 78 
 
El ruido que se produce en el contacto neumático pavimento es debido a los siguientes 
mecanismos: 
 
⇒ La respuesta en vibración de los neumáticos producida por los movimientos 
verticales debidos a la textura del revestimiento y de los neumáticos. 
⇒ Las excitaciones locales generadas por la sucesión de adherencia y deslizamiento 
producida por la deformación del neumático. 
⇒ Fenómenos de compresión y expansión de bolsas de aire aprisionadas entre los 
dibujos de los neumáticos y los huecos del revestimiento. 
⇒ Los ruidos de origen aerodinámico causados por la turbulencia producida por los 
dibujos del neumático en movimiento. 
 
Experimentalmente se ha obtenido que sobre este mecanismo de ruido los factores que más 
influyen sean los siguientes: 
 
Textura y estado de deterioro del pavimento 
 
Diferentes autores han puesto de manifiesto la notable influencia que sobre el ruido de 
rodadura tiene el tipo de pavimento. Existiendo diferencias hasta de más de 15 dB(A) entre 
los pavimentos de concreto hidráulico y los de asfalto. 
 
Los más ruidosos han resultado algunos de tipos de pavimento de concreto hidráulico con 
un terminado con rasurado transversal. Dentro de este tipo de pavimento se observan muy 
fuertes variaciones, de 76 a 85 dB(A), aunque con niveles más bien altos en todos los casos. 
 
Al mismo nivel que los pavimentos más ruidosos de hormigón están los pavimentos de 
adoquín, 80-84 dB(A), y con pequeñas variaciones de nivel sonoro entre ellos. 
 
 18
A continuación se encuentran los pavimentos de concreto asfáltico tradicionales: 
tratamientos superficiales y mezcla asfáltica, con niveles de sonoridad bastante diferente 
entre ellos, 72-80 dB(A), dependiendo de su rugosidad. 
 
Por último y como pavimentos más silenciosos aparecen los pavimentos de concreto 
asfáltico con granulometría abierta, 69-77 dB(A), también llamados de tipo drenantes, 
desarrolladas y empleadas en estos últimos años con el fin de mejorar la seguridad y las 
condiciones de circulación con lluvia en vías rápidas. 
 
En general se ha comprobado un aumento de ruido con la textura del pavimento. Existen 
longitudes de onda críticas para la textura del revestimiento, última capa del pavimento, 
hacia 50-100 mm, que producen un aumento notable en el ruido de rodadura, sobre todo en 
bajas frecuencias (≤ 1,000 Hz). Este es el caso, por ejemplo, del pavimento con adoquín. El 
estado de deterioro del pavimento aumenta también con el ruido de contacto neumático-
pavimento, sobretodo, cuando existe un deterioro que conduce a texturas no homogéneas. 
 
Tipo y dimensiones del neumático 
 
El nivel sonoro se reduce cuando se disminuye la anchura y se aumenta el diámetro del 
neumático. Los neumáticos de estructura radial resultan menos ruidosos. Asimismo, 
algunos ruidos de alta frecuencia pueden ser amortiguados modificando las características 
mecánicas de las zonas empleadas o el dibujo del neumático. 
 
Velocidad 
 
El nivel ruido es creciente con la velocidad añadiendo un factor a considerar que es la 
resistencia al aire, que al aumentar con la velocidad, también lo hará el nivel de ruido 
provocado por este factor. 
 
Estado del pavimento 
 
Un revestimiento mojado (capa de rodadura) tiene en general un nivel sonoro superior a un 
revestimiento seco Este fenómeno es sensible sobretodo en frecuencias medias y altas. 
 
Los estudios iniciales sobre ruido parecían llevar a la conclusión de que no era posible 
conseguir al mismo tiempo firmes seguros y de rodadura silenciosa. Lograr una buena 
adherencia neumático-pavimento en presencia de agua o a altas velocidades supone el 
empleo de capas de rodadura dotadas de una elevada textura. Esto lleva consigo un 
aumento del nivel de ruido emitido por el vehículo. 
 
No obstante, las técnicas de carreterashan conseguido romper este dilema seguridad-ruido 
con el empleo de nuevos materiales y nuevas técnicas. 
 
En el caso de los pavimentos densos estos estudios han mostrado, (Sandberg, 1980), que el 
ruido de rodadura está asociado con dos longitudes de onda críticas de las irregularidades 
superficiales del pavimento. 
 
 19
 Por una parte, las irregularidades de longitud de onda próxima a 80 mm. Al 
aumentar la amplitud de este tipo de irregularidades, aumenta el ruido de rodadura, 
sobre todo a bajas frecuencias. 
 Por el contrario, cuando las irregularidades de longitud de onda próximas a 3 mm 
aumentan en amplitud, disminuye el ruido de rodadura a bajas frecuencias (< 1,000 
Hz). 
 
Respecto al comportamiento frente al ruido de los aglomerados porosos, parece que existe 
una clara relación entre el producto del porcentaje de poros por el espesor de capa y la 
disminución de ruido de un aglomerado poroso frente a uno denso convencional (Descornet 
1988). 
 
∆L = 0.005 n * e 
 
Donde: 
∆L: disminución del nivel sonoro equivalente, en dB(A) 
n: porosidad de la mezcla, en % 
e: espesor de capa, en mm 
 
Esto quiere decir que puede obtener una reducción significativa de ruido del orden de 4 
dB(A) si empleamos una capa drenante de 4 cm de espesor y un porcentaje de huecos 
superior al 20%. 
 
 
1.4.4 Regularidad superficial 
 
La regularidad superficial de un pavimento, su uniformidad, es la propiedad principal que 
requiere un usuario cuando circula por una carretera, ya que de ella va a depender su 
comodidad. 
 
Para que una carretera resulte confortable a los usuarios a la vez que segura para la 
circulación de los vehículos, la superficie del pavimento no deberá prestar ningún tipo de 
resalto, oquedades u ondulaciones que produzcan en el interior del vehículo en marcha, 
aceleraciones que afecten a los pasajeros. 
 
La falta de regularidad de un pavimento se puede definir como la diferencia existente entre 
la superficie teórica y la real del pavimento. 
 
El estudio de la regularidad superficial de un pavimento, separación vertical entre la 
superficie teórica y la real, es un problema tridimensional, sin embargo, por simplicidad, 
sólo se verifica la regularidad de su perfil longitudinal y transversal. 
 
La falta de regularidad en el perfil longitudinal es causa de cabeceos en los vehículos en 
movimiento, mientras que la falta de regularidad transversal origina el balanceo de los 
mismos. 
 
 20
Por otra parte, al hablar del efecto de la regularidad superficial del pavimento sobre la 
comodidad de los usuarios que circulan sobre él, hemos de tener en cuenta otros factores 
que también influyen o al menos condicionan este efecto. En primer lugar, el grado de 
comodidad de una vía es muy relativo, puesto que cada uno aprecia a través del modo de 
conducir, suspensión del vehículo, duración del viaje, etc. Esto explica que no haya podido 
establecerse una correlación clara entre las medidas de la regularidad superficial del 
pavimento y las apreciaciones sobre su comodidad dadas por los diferentes usuarios del 
mismo. 
 
Generalmente se cuantifica la noción de comodidad por las aceleraciones experimentadas 
por los pasajeros del vehículo, referidas a unas gamas de frecuencias dadas. Estudios 
ergonómicos han puesto de manifiesto que el efecto de incomodidad que producen los 
movimientos de cabeceo y balanceo en los viajeros dependen no sólo de las aceleraciones 
que los producen, sino también de la frecuencia de los movimientos oscilatorios a que se 
ven sometido éstos. 
 
Estos estudios indican que las frecuencias que resultan más molestas para los usuarios de 
los vehículos están comprendidas entre 1 y 15 Hz. 
 
Para esta gama de frecuencias, los umbrales de aceleración que producen en los viajeros 
sensación de incomodidad, molestias o desórdenes físicos, son los siguientes: 
 
Umbral de percepción → entre 0.01 y 0.015 m/s2 
Umbral de molestias → entre 0.4 y 1 m/s2 
Umbral de desórdenes físicos → a partir de 2 m/s2 
 
Además, es dentro de esta gama de frecuencias donde se suelen producir fenómenos de 
resonancia: frecuencias de 1-3 Hz para la masa suspendida del vehículo y entre 5 y 15 Hz, 
para el pasajero sentado sobre su asiento. Los movimientos oscilatorios comprendidos fuera 
de estas frecuencias, resultan muy amortiguadas por el efecto de la suspensión. Esto puede 
apreciarse en la figura 1.11, donde se presenta una función de transferencia tipo. 
 
Figura 1.11 Variación de la relación de amplitudes de la aceleración y el perfil de la 
carretera con la frecuencia de oscilación. 
 
 21
 
Las posibles ondulaciones que presenta el pavimento son pues causa de molestias e incluso 
de riesgo. Dependiendo su incidencia de la amplitud y frecuencia de las vibraciones que 
provoquen. Para estudiar el efecto de las irregularidades que el perfil longitudinal tiene 
sobre la comodidad suele considerarse por separado la contribución de las diferentes ondas 
que lo componen. 
 
Por otra parte, se consideran las ondas de longitud corta (1-3 m) que son, para las 
velocidades normales de circulación, las que fundamentalmente inciden sobre la seguridad 
del vehículo, figura 1.12. Para estas longitudes de onda, la administración española 
recomienda limitar a 6 mm la amplitud de la oscilación, si se requieren eliminar las 
sensaciones de inconfortabilidad en vehículos ligeros, y a 1 mm, si se quiere incluso 
eliminar su percepción por los viajeros. 
 
Figura 1.12 Análisis de las longitudes de onda que afectan la comodidad y la seguridad 
en función de la velocidad. 
 
 
Para longitudes de onda media (13-40 m), que son las que inciden más directamente sobre 
la comodidad de los viajeros, es recomendable fijar unos valores en la amplitud de 
oscilaciones para los niveles de confortabilidad y percepción, de 50 y 5 mm, 
respectivamente. 
 
 22
En la tabla 1.4 aparecen los valores recomendados por la administración francesa para la 
amplitud de las oscilaciones relativas a los niveles de aceptabilidad e inaceptabilidad, 
obtenidos para diferentes longitudes de ondas a partir de una encuesta entre los usuarios. 
 
Tabla 1.4 Amplitudes medias aceptables e inaceptables. 
 ONDAS CORTAS (1 a 3.3 m) 
PEQUEÑAS ONDAS
(3.3 a 13 m) 
GRANDES ONDAS 
(13 a 40 m) 
Umbral Aceptable 2 mm 4 mm 14 mm 
Umbral Inaceptable 3 mm 8.5 mm 27 mm 
 
Estos valores son orientativos y pueden ir variando con el tiempo y según las 
administraciones al mejorar la calidad de los vehículos, la exigencia de los viajeros y las 
técnicas de construcción. 
 
Las ondas de gran longitud (mayores de 40 m) no son tenidas en cuenta normalmente al 
hablar de la seguridad superficial. Estas ondas no afectan a la comodidad, pero producen en 
el usuario sueño y cansando del que el conductor no es consciente, por lo que pueden ser 
peligrosas y producir graves accidentes. 
 
Por otro lado, la falta de una buena regularidad transversal, impide la adecuada evacuación 
del agua de la superficie del pavimento. La presencia de roderas en este hace que el agua se 
acumule en ellas aumentando el riesgo de deslizamiento y el posible vuelco por 
hidroplaneo. La profundidad de las roderas se limita a 0.5 cm en concepto de confort y a 3-
4 cm por seguridad. 
 
 
1.4.5 Características ópticas 
 
A la hora de optimizar un revestimiento de una carretera tanto desde el punto de vista de 
seguridad como de comodidad, además de exigir una adecuada adherencia, regularidad y un 
nivel sonoro admisible, es necesario exigir unas características ópticas que nos permitan 
una buena percepción, tanto de día como de noche, de los posibles obstáculos y señales, ya 
que son factores que inciden fundamentalmente en la seguridad de los usuarios. 
 
Estudios realizados en diversos países, ha llegado a la conclusión que para intensidades de 
tráfico iguales: 
 
⇒ El índice de accidentes durante la noche es del orden de 2 a 3 veces superior al del 
día. 
⇒ Los accidentes de noche son generalmente más graves que los de día. 
⇒ Las salidas de la carreterason más frecuentes de noche que de día, así como los 
choques por alcance, colisiones frontales y laterales, accidente con peatones, 
animales y obstáculos laterales. 
 
Esta incidencia del número y la gravedad de accidentes se ve potenciada negativamente 
cuando a la noche se le suman condiciones climatológicas desfavorables. 
 
 23
La percepción de un objeto de unas dimensiones dadas depende del contraste que este 
objeto presenta sobre el fondo sobre el que destaca, y para los usuarios de las carreteras este 
fondo es la última capa del pavimento (revestimiento). 
 
Matemáticamente el contraste se define como: 
 
C = 100 (L0 – Lf) / Lf 
 
Donde: 
C: contraste, en % 
L0: luminosidad del objeto, en Lux 
Lf: luminosidad del fondo, en Lux 
 
El valor de C a partir del cual se puede apreciar un objeto depende de numerosos factores, 
entre los que podemos citar el tamaño del objeto, posibles deslumbramientos, etc. Pero en 
general para las condiciones normales este valor puede se puede encontrar próximo al 20%. 
 
Si comparamos las características ópticas de una carretera seca y mojada, observamos que 
estas varían notablemente. Cuando la carretera está seca la reflexión se realiza de una forma 
difusa, figura 1.13, pero si sobre la carretera tenemos una película de agua, esta actúa como 
un espejo, pasando de una reflexión difusa a una especular, incidiendo negativamente en la 
visibilidad. Asimismo, se aumenta el peligro de deslumbramiento por los focos de los 
vehículos que circulan en dirección contraria y por las superficies luminosas, tales como 
anuncios luminosos o los propios puntos de alumbrado público. 
 
Figura 1.13 Principales modos de reflexión de la luz. 
 
 
Esto nos indica que una carretera que presente una buena evacuación de agua superficial, 
además de incidir favorablemente en la adherencia, mejora notablemente las características 
ópticas de la misma. Las mezclas asfálticas porosas son en estos casos dominios muy 
favorables, ya que tienen una gran adherencia y facilitan la evacuación del agua superficial. 
 
 
1.5 Comportamiento estructural de los pavimentos flexibles 
 
Como el tema de este trabajo está referido a los pavimentos asfálticos, el comportamiento 
estructural que se mostrará en este apartado será enfocado a estos. 
 
 
 24
Solicitaciones y cizallamiento 
 
Las solicitaciones que ocurren en los pavimentos flexibles bajo carga es algo complejo; 
recientes cálculos rutinarios de esas solicitaciones fueron desarrollados. Utilizando un 
modelo básico elástico de dos capas, la relación entre el espesor de las capas y las 
solicitaciones en los pavimentos flexibles es representada en las figuras siguientes. 
 
Figura 1.14 Solicitaciones verticales típicas en un pavimento flexible compuesto de 2 
capas. ("E" refiere a los espesores de las capas). 
 
 
Se nota que cuando las dos capas tienen la misma tiesura, la tensión adentro de la estructura 
disminuya de manera muy progresiva con la profundidad. Si la capa superior es más tiesa 
que la capa inferior, las solicitaciones son absorbidas de manera más rápida. Otras razones 
entre los espesores pueden ser inferidos a partir de estas dos curvas. 
 
Figura 1.15 Solicitaciones horizontales típicas en un pavimento flexible compuesto de 2 
capas. 
 
 25
 
La parte alta de la capa superior trabaja en compresión mientras la parte inferior trabaja en 
tracción – similarmente a una viga bajo carga. La capa inferior experimenta compresión 
cerca de la unión, compresión que disminuye con la profundidad. 
 
Figura 1.16 Cizallamiento en un pavimento flexible compuesto de 2 capas. 
 
 
Se nota que cuando las dos capas tienen la misma tiesura, el cizallamiento adentro de la 
estructura se disipa de manera muy progresiva con la profundidad. Si la capa superior es 
más tiesa que la capa inferior, aparece un cizallamiento importante en el centro de la capa 
superior. 
 
Flexión 
 
Los pavimentos asfálticos se llaman "flexibles" puesto que la estructura total del pavimento 
"se dobla" o "desvía" las cargas del tráfico, confía en una capa superficial flexible que 
transmite las solicitaciones a las capas inferiores para que estas lleguen suficientemente 
amortiguadas al terreno natural. A diferencia de los pavimentos de concreto hidráulico 
llamados “rígidos”, debido a su alta rigidez (tiesura), tiende a distribuir la carga sobre un 
área relativamente amplia del subsuelo. La mayoría de la capacidad estructural del 
pavimento rígido reside en la losa de concreto. El pavimento flexible utiliza una capa 
superficial más flexible y distribuye cargas sobre un área más pequeña, como lo muestra la 
figura 1.17 mostrando un sistema simple de tres capas de pavimento para el flexible y dos 
capas para el rígido. 
 
 
 
 
 
 
 26
Figura 1.17 Distribución de las cargas en los pavimentos flexibles y rígidos. 
 
 
La figura 1.18 demuestra esquemáticamente cómo los pavimentos flexibles desvían las 
solicitaciones. Un deflectómetro se puede utilizar para determinar exactamente las 
características de la flexión de los pavimentos en servicio. 
 
Figura 1.18 Flexión por diferentes espesores de pavimentos (por cada curva fue 
considerado el mismo material). 
 
 
 27
 
 
El pavimento con un mayor espesor tiene menos flexión al punto de aplicación del 
cargamento. La flexión disminuye gradualmente alejándose del punto de aplicación. El 
pavimento delgado se dobla substancialmente al punto de aplicación del cargamento. La 
flexión disminuye rápidamente alejándose del punto de aplicación. 
 
 
 29
2. Métodos de diseño 
 
Todos los métodos de diseño deben tener como último objetivo, la definición de las 
características y propiedades de los distintos elementos estructurales o capas del pavimento, 
sus espesores, así como de los correspondientes procedimientos constructivos, para poder 
garantizar que la estructura va a prestar adecuadamente el servicio para el que se proyecta y 
construye durante un determinado periodo de diseño o vida útil. Además, como en otras 
estructuras, hay que tener en cuenta, especialmente en ese proceso, las características del 
terreno de cimentación, las cargas procedentes de los vehículos y los efectos del clima. 
 
La definición del tipo de pavimento condiciona la etapa de construcción que debe 
comprender las características de los materiales y procedimientos constructivos, así como 
las especificaciones técnicas particulares. 
 
El diseño del pavimento debe apoyarse en criterios técnicos y económicos. Los primeros se 
refieren a las características estructurales, a las características funcionales o superficiales, al 
proceso constructivo y a la evolución del comportamiento del pavimento después de su 
construcción y puesta en servicio. Los aspectos económicos deben incluir no sólo los costos 
de construcción, sino también los de conservación y los de operación. 
 
 
2.1 Aspectos teóricos y fundamentales de diseño 
 
Los métodos de diseño de pavimentos, tanto rígidos como flexibles, han sufrido 
importantes transformaciones a lo largo del tiempo. 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 enriquecidos por las aportaciones de importantes 
investigaciones, como las realizadas en tramos experimentales, entre los que destaca el 
llevado a cabo bajo la dirección de la AASHTO (American Association of State Highway 
and Transportation Officials), en Estados Unidos, y cuyos primeros resultados se 
incorporaron en 1962 a la tecnología de los pavimentos. Conceptos como el de equivalencia 
de cargas respecto a un eje, simple patrón en función de su efecto destructivo, el índice de 
espesor o número estructural para la equivalencia en la capacidad resistente de los 
diferentes materiales del pavimento y del índice de servicio para evaluar el comportamiento 
de los mismos, son aportaciones importantesdel tramo de prueba AASHTO. Actualmente 
con la introducción de las computadoras, la utilización de sofisticados instrumentos, 
equipos de ensaye y medición, y procedimientos de análisis como el método del elemento 
finito, se han desarrollado métodos de diseño más avanzados, como los denominados 
mecanístico-empíricos, los cuales tienen un componente teórico, basado en un modelo 
estructural y un componente empírico, basado en resultados de laboratorio y observaciones 
en el campo, con los cuales se configura un modelo de comportamiento. 
 
En la tabla 2.1 se presenta un breve resumen de algunos de los diferentes tipos de métodos 
de diseño utilizados a través del tiempo. 
 
 30
Tabla 2.1 Principales métodos de diseño. 
 
• Métodos basados en pruebas de resistencia, CBR, 1925. 
• Métodos basados en pruebas elaboradas, de placa y triaxiales, 1945. 
• Métodos basados en análisis estructural de sistemas multicapa, Método Shell, 1950. 
• Métodos basados en evaluación estadística de comportamiento de los pavimentos, 
Método AASHTO, 1961. 
• Métodos de catálogo, basados en análisis mecanicistas y matizados con información 
experimental, presentados en forma práctica mediante secciones estructurales 
típicas. Método español MOPU, 1989. 
 
Los modelos estructurales de la parte mecanicista están más avanzados que los modelos de 
comportamiento de la parte empírica. Los primeros generalmente se basan en una teoría 
mecánica, como la de la elasticidad, por ejemplo, mientras que los segundos son producto 
de ecuaciones de regresión, que pueden dar a lugar a dispersiones importantes, por lo que 
requieren de cuidadosas calibraciones y revisiones que aseguren una concordancia 
satisfactoria entre la predicción y la realidad, aspecto importante para el desarrollo 
confiable del método. Los modelos así desarrollados permiten evaluar la influencia de la 
variación de los espesores de las capas, de las cargas aplicadas, de la introducción de 
nuevos materiales, la influencia del medio, la aplicación de medidas de rehabilitación, la 
predicción del comportamiento del pavimento a través del tiempo, así como su vida 
remanente, y permite, entre otros beneficios, obtener un mayor nivel de confianza en el 
diseño. 
 
 
2.2 Factores de diseño 
 
Los factores de diseño se pueden dividir en cuatro categorías: el tráfico y sus cargas, el 
medio ambiente, los materiales y el criterio de falla. 
 
 
2.2.1 El tráfico y sus cargas 
 
En este apartado se incluyen las cargas por eje, el número de repeticiones de estas cargas, el 
área de contacto de las llantas y la velocidad de los vehículos. 
 
Cargas por eje 
 
En la figura 2.1 se muestra la distribución de las llantas de un típico trailer que consiste en 
un eje simple con una llanta a cada lado, además de un eje simple con dos llantas a cada 
lado y un eje doble, también llamado tandem (dos ejes simples juntos con dos llantas a cada 
lado). También es necesario mencionar que hay trailers con ejes triples (tridem), tres ejes 
simples juntos y cada uno de ellos con dos llantas a cada lado, además de otros tipos de ejes 
derivados de los anteriores, que dependen de la tipología del tráfico. 
 
 
 31
Figura 2.1 Distribución de los ejes y sus llantas de un trailer típico. 
 
 
De la figura presentada se puede deducir los múltiples tipos de ejes que pasan por una 
carretera debido a la gran variedad de vehículos, camiones y trailers, estos últimos también 
llamados tractores con semiremolques y remolques. 
 
Número de repeticiones 
 
Con el uso de computadoras, no es problema considerar el número de repeticiones de cada 
tipo de eje y evaluar el daño, es decir, ahora es posible obtener de cada tipología de tráfico 
(cantidad de coches, camiones y trailers) en específico, toda un tipología de ejes, simples, 
dobles, triples, etc. Y desarrollar para cada tipo de eje factores equivalentes para 
convertirlos en ejes equivalentes que en el caso del método AASHTO son de 18,000 libras 
o mejor dicho de 8.2 toneladas. 
 
Área de contacto 
 
En algunos métodos mecanicísticos es necesario conocer el área de contacto entre la llanta 
y el pavimento, para que pueda conocerse el área en la que se distribuirá la carga 
uniformemente. El área de contacto depende de la presión de contacto que ejerce la llanta. 
Generalmente se asume que la presión de contacto es igual que la presión que ejerce la 
llanta sobre el pavimento. Y como a mayor peso de la carga por eje, mayor presión ejercerá 
la llanta sobre el pavimento generando una mayor área de contacto y mayores efectos 
destructivos en el pavimento. 
 
Velocidad de los vehículos 
 
Otro factor relacionado con el tráfico es la velocidad de trayecto de los vehículos y se 
considera generalmente que a mayor velocidad, menores serán los esfuerzos a los que se 
someterá el pavimento. 
 
 
 
 
 32
2.2.2 Medio ambiente 
 
Los factores ambientales que tienen influencia sobre el diseño de los pavimentos incluyen 
la temperatura y precipitación, ambos afectando el módulo elástico de los materiales de 
varias capas del pavimento. 
 
Temperatura 
 
El efecto de la temperatura en pavimentos asfálticos es diferente al que se produce en 
pavimentos de concreto hidráulico. Para los pavimentos asfálticos durante el invierno 
cuando la temperatura es baja, se rigidiza y se reducen los esfuerzos ejercidos por el tráfico, 
sien embargo tiende a reducirse su resistencia a la fatiga causando grietas sobre este. En los 
pavimentos de concreto asfáltico no sólo las bajas temperaturas tienen efecto en el 
encorvamiento de las losas sino también entre superficie de contacto que estas tienen sobre 
la capa en la que se apoyan, la sub-base. De noche cuando la temperatura en la parte 
superior de la losa es menor que en la que está en contacto con la sub-base, la losa se curva 
hacia arriba causando que las esquinas pierdan contando con la sub-base, causando 
esfuerzos mayores en las esquinas de las losas debido a las cargas que ejerce el tráfico. 
Durante el transcurso del día pasa lo contrario, la temperatura externa de la losa es mayor 
que la interna, provocando una curvatura hacia abajo que causa una falta de contacto en el 
centro de la losa con la sub-base. 
 
Cuando la temperatura baja a tal grado, se forma una capa de hielo que penetra en los 
pavimentos donde la parte más crítica es cuando esta capa se deshiela causando una 
saturación de los materiales y esfuerzos de los mismos. 
 
Precipitación 
 
La precipitación producida por la lluvia y la nieve afecta la cantidad de agua que se infiltra 
a las diferentes capas que conforman los pavimentos. Se deben realizar esfuerzos para 
drenar la mayor cantidad de agua en el menor tiempo posible para aliviar el efecto de 
deterioro que causa este factor. La localización del nivel freático también es muy 
importante, este se debe localizar como mínimo a 1 metro por debajo de la superficie del 
pavimento. En temporadas de incremento de lluvia o nieve se considerará que el nivel 
freático debe encontrase aún mas abajo dependiendo de las condiciones de la zona podría 
ser como mínimo mayor a 1.5 metros hasta los 4 metros. 
 
 
2.2.3 Materiales 
 
En los métodos de diseño de pavimentos mecanísticos-empíricos, las propiedades de los 
materiales deben ser especificadas para que las respuestas del pavimento, tensiones, 
esfuerzos y desplazamientos en los elementos críticos puedan ser determinados. Estas 
respuestas son utilizadas con el objetivo de predecir si las fallas ocurrirán o la probabilidad 
de que ocurran. 
 
 33
Las propiedades de los materiales que a continuación se mencionan se aplican tanto para 
pavimentos flexibles como rígidos: 
 
1. Cuando los pavimentos se consideren como linealmente elásticos, el módulo 
elástico y de Poisson deben ser especificados. 
2. En el caso de que el módulo elástico de un material varía con el tiempo en que se 
implementa la carga, se debe seleccionar el módulo de resiliencia, que es la 
propiedad básica de los materiales refiriéndose a una medida de las propiedadeselásticas de un suelo que reconoce la existencia de características no lineales en su 
comportamiento. 
3. Cuando un material se considere no linealmente elástico, la ecuación relativa que 
relacione el módulo de resiliencia con el estado de tensiones debe proporcionarse. 
 
 
2.2.4 Criterios de falla 
 
En los métodos mecanísticos-empíricos del diseño de pavimentos, se deben de definir un 
número determinado de criterios de falla, cada uno dirigido a un tipo de esfuerzo. Esto 
contrasta con lo planteado por el método AASHTO que utiliza un índice que representa la 
calidad de servicio que presta el pavimento. Los criterios de falla en los métodos 
mecanísticos-empíricos se describen a continuación: 
 
En pavimentos flexibles 
 
Está generalmente aceptado que la fisuración por fatiga, la aparición de roderas y el cuarteo 
por temperatura son los tres principales esfuerzos a considerar para el diseño de los 
pavimentos flexibles y se describen brevemente en seguida: 
 
Fisuración por fatiga 
 
Se presenta debido a los esfuerzos de tensión horizontales en la parte de debajo de la 
carpeta de concreto asfáltico. Este criterio relaciona la cantidad permitida del número de 
repeticiones de carga con el esfuerzo a tensión que soporta obtenido a partir de pruebas de 
laboratorio a través de especimenes. Debido a las diferencias geométricas y condiciones de 
carga, el número permitido de repeticiones de carga es mucho mayor que lo que se obtiene 
mediante pruebas de laboratorio que normalmente se realiza en condiciones críticas. Por lo 
tanto este criterio debe incorporar un factor de ajuste para esta diferencia. 
 
Aparición de roderas 
 
Esto ocurre solamente en pavimentos flexibles y es un indicador de deformabilidad 
permanente a lo largo por donde pasan las llantas del tráfico. El tema se ha abordado de dos 
maneras, la primera es limitar el esfuerzo vertical de compresión en la parte de arriba del 
pavimento y la segunda es limitando las roderas a un nivel tolerable, aproximadamente 0.5 
pulgadas, o mejor dicho, 13 mm. 
 
 
 34
Cuarteo por temperatura 
 
Este tipo de esfuerzo al que es sometido el pavimento incluye la aparición de fisuras por 
bajas temperaturas y termales por fatiga. El cuarteo debido a bajas temperaturas es 
usualmente asociado a pavimentos flexibles en regiones donde las temperaturas pueden 
caer más de -23ºC. Las fisuras termales por fatiga se presentan si se ocupan asfaltos muy 
duros o si se endurecen por envejecimiento, sus fisuras son muy similares a las causadas 
por cargas repetitivas. 
 
En pavimentos rígidos 
 
La fisuración por fatiga ha sido considerada como el mayor o único criterio a utilizar al 
momento de diseñar un pavimento rígido. Actualmente se considera también el bombeo o 
erosión y el deterioro de las juntas. 
 
Fisuración por fatiga 
 
Es causado normalmente por el esfuerzo del borde en la mitad de la losa. El número 
permitido de repeticiones de carga para causar la fatiga depende de la razón de entre los 
esfuerzos a flexo-tensión y el módulo de ruptura del concreto. 
 
Bombeo por erosión y deterioro de las juntas 
 
Esto se presenta cuando debido al curveo que sufren las losas tanto en el día como en la 
noche ocasionado por la diferencia de temperaturas sumado a la repetición de las cargas del 
tráfico, en las esquinas de las losas se presenta un bombeo del material fino que compone la 
sub-base sobre la que está apoyado el pavimento agravando el fenómeno si las juntas entre 
las losas se encuentran deterioradas. 
 
 
2.3 Métodos de diseño de pavimentos flexibles 
 
Debido el tema de este trabajo está limitado a los pavimentos asfálticos, a partir de aquí se 
referirá solamente a estos. 
 
Los métodos de diseño de pavimentos flexibles pueden ser clasificados dentro de siete 
categorías: 1. los métodos empíricos con o sin prueba de resistencia del suelo, 2. métodos 
limitantes de fallas, 3. los métodos limitantes de deflexiones, 4. aquellos métodos de 
regresión basados en el desempeño, 5. los mecanísticos-empíricos, 6. otros desarrollos que 
incluyen programas de cómputo, serviciabilidad, confiabilidad, cargas dinámicas, etc. Y 
por último la 7. los catálogos de secciones de pavimento. 
 
2.3.1 Métodos empíricos 
 
El uso de los métodos empíricos que requerían de una prueba de la resistencia del suelo se 
remonta al desarrollo del Public Roads (PR) soil clasification system, es decir, al desarrollo 
 35
del sistema de clasificación de los caminos públicos (Hogentogler and Terzagui, 1929), en 
donde al terreno natural se le clasificaba como uniforme de tipo A-1 hasta A-8 y no 
uniforme de tipo B-1 hasta B-3. El sistema PR fue modificado después por la Highway 
Research Borrad (HRB, 1945), mejor dicho, la junta de investigación de carreteras donde 
los suelos se agruparon de A-1 hasta A-7 y se le agregó un índice para diferenciar el terreno 
dentro de un mismo grupo. El método empírico que solicitaba una prueba de la resistencia 
del suelo fue utilizado por primera vez por el California Highway Department, el 
departamento de carreteras de California, en 1929 (Porter, 1950). El espesor del pavimento 
estaba relacionado con el California Bearing Ratio (CBR), definido como la resistencia a la 
penetración del terreno natural ante una carga estándar. 
 
Las desventajas de este tipo de métodos es que pueden ser aplicados solamente a un mismo 
tipo de condiciones ambientales, materiales y de carga. Si estas condiciones cambian, el 
diseño ya no resulta válido y un nuevo método debe desarrollarse a través del ensayo y 
error para que se adapte a nuevas condiciones. 
 
 
2.3.2 Métodos limitantes de fallas 
 
Los métodos limitantes de fallas se usan para determinar el espesor de los pavimentos de 
manera que no se presenten las fallas. Las principales propiedades a tomar en cuenta de los 
componentes de los pavimentos y del terreno natural son su cohesión y su ángulo de 
fricción interno. Baber (1946) aplicó la fórmula de capacidad desarrollada por Terzaghi en 
1943 para determinar el espesor del pavimento. McLeod (1953) usó los espirales 
logarítmicos para determinar la capacidad de carga de los pavimentos. Estos métodos 
fueron revisados por Poder (1959) en su primer libro, Principles of Pavement Design pero 
no se mencionaron ya en ediciones posteriores (Poder and Witczak, 1975). Esto no es una 
sorpresa porque con el incremento de la velocidad y el volumen del tráfico, los pavimentos 
también deben ser diseñados para brindar confort más que simplemente evitar las fallas 
estructurales. 
 
 
2.3.3 Métodos limitantes de deflexiones 
 
Son empleados para determinar el espesor de los pavimentos de modo que la deflexión 
vertical no exceda un nivel permitido. La Kansas State Highway Comisión (1947) modificó 
la ecuación de Boussinesq de 1885 y limitó la deflexión del terreno natural a 0.1 pulgadas 
(2.54 mm). La marina de los Estados Unidos en 1953 aplicó la teoría de dos capas de 
Burmister desarrollada en 1943 y limitó la deflexión de la superficie a 0.25 pulgadas (6.35 
mm). El uso de la deflexión como criterio de diseño tiene la aparente ventaja que puede ser 
medida fácilmente en el campo. Desafortunadamente, las fallas en los pavimentos son 
causadas por un exceso de tensiones y esfuerzos en lugar de deflexiones. 
 
 
 
 
 
 36
2.3.4 Métodos de regresión basados en el desempeño 
 
Un buen ejemplo del uso de ecuaciones de regresión para el diseño de los pavimentos es el 
método AASHTO basado en los resultados de circuitos de prueba. La desventaja de este 
método es que el diseño por estas ecuaciones puede ser aplicado únicamente a condiciones 
similares a las de los circuitos de prueba. Para otras condiciones distintas, se deben realizar 
extensivas modificaciones basadas en teorías o la propia experiencia. Las ecuaciones de 
regresión también pueden ser desarrolladas a partir de pavimentos existentes ya puestos en 
servicio como aquellos usados en los sistemas de evaluación de pavimentos COPES (Darter 
et al., 1985) y EXPEAR (Hall et al., 1989).