pavimentos

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DECDFI
M. en I. MIGUEL ANGEL TAPIA GARCÍA
ÍNDICE
Pág.
OBJETIVO GENERAL 6
INTRODUCCIÓN 7
UNIDAD 1. GENERALIDADES Y ASPECTOS CONCEPTUALES 8
Objetivo 8
1.1.	 Definición	y	clasificación	de	los	pavimentos	 8
1.1.1.	 Definición	de	pavimentos	 8
1.1.2.	 Tipos	de	pavimentos	 9
1.1.3.	 Funciones	de	las	capas	y	materiales	que	componen	los	pavimentos	 10
1.2.	 Factores	que	afectan	el	comportamiento	de	los	pavimentos	 14
1.2.1.	 Características	y	propiedades	de	los	materiales	de	cimentación	 16
1.2.2.	 Efectos	del	tránsito.	 17
1.2.3.	 Efectos	del	medio	ambiente	 21
1.2.4.	 Factores	económicos	 23
UNIDAD 2: DISEÑO Y PROYECTO DE PAVIMENTOS 25
Objetivo 25
2.1.	 Consideraciones	teóricas	relativas	a	la	distribución	de	esfuerzos	y	deformaciones	
en	pavimentos	flexibles	y	rígidos.	 25
2.2.	 Métodos	de	diseño	 31
2.3.	 Pavimentos	Flexibles	 32
2.3.1.	 Método	AASHTO	 32
2.3.1.1.	 Índice	de	servicio	 34
2.3.1.2.	 Tránsito	 35
2.3.1.3.	 Módulo	de	Resiliencia	efectivo	 37
2.3.1.4.	 Medio	ambiente	 39
2.3.1.5.	 Confiabilidad	“R”	 40
2.3.1.6.	 Desviación	Estándar	Global	“SO”	 41
2.3.1.7.	 Coeficientes	de	capa	 41
2.3.1.8.	 Diseño	de	espesores	del	pavimento	 46
2.3.2.	 Método	del	Instituto	del	Asfalto	 48
2.3.2.1.	 Tránsito	 49
2.3.2.2.	 Caracterización	de	materiales	 51
2.3.2.3.	 Procedimiento	de	diseño	 56
2.3.3.	 Método	del	Instituto	de	Ingeniería	de	la	UNAM	 61
2.3.3.1.	 Capas	consideradas	 69
2.3.3.2.	 Valores	relativos	de	soporte	críticos,	VRSZ	 70
2.3.3.3.	 Módulos	elásticos	de	las	capas	no	estabilizadas	 71
2.3.3.4.	 Módulo	de	rigidez	de	la	carpeta	 71
2.3.3.5.	 Relaciones	de	Poisson	 71
2.3.3.6.	 Nivel	de	confianza	del	proyecto	 71
2.3.3.7.	 Diseño	por	deformación	permanente	en	la	rodada	 71
2.3.3.8.	 Revisión	del	diseño	por	efectos	de	fatiga	 72
2.4.	 Pavimentos	Rígidos	 74
2.4.1.	 Método	AASHTO	 74
2.4.1.1.	 Desviación	normal	estándar	“Zr”	 75
2.4.1.2.	 Error	estándar	combinado	“SO”	 77
2.4.1.3.	 Variación	del	índice	de	serviciabilidad	ΔPSI.	 77
2.4.1.4.	 Coeficiente	de	drenaje	“Cd”	 77
2.4.1.5.	 Coeficiente	de	transmisión	de	carga	“J”	 77
2.4.1.6.	 Módulo	de	elasticidad	del	concreto	“EC”	 79
2.4.1.7.	 Factor	de	pérdida	de	soporte	“LS”	 79
2.4.1.8.	 Módulo	de	reacción	“K”	 81
2.4.2.	 Método	PCA	 83
2.4.2.1.	 Factores	de	diseño	 84
2.4.2.2.	 Procedimiento	de	diseño	de	espesores	 87
2.4.2.3.	 Juntas	en	los	pavimentos	de	concreto	 92
2.5.	 Tendencias	del	diseño	de	pavimentos	a	nivel	internacional	 100
2.5.1.	 Modelos	de	elementos	finitos	 101
2.5.2.	 Modelos	de	elementos	discretos	 102
2.5.3.	 Modelos	de	sistemas	multicapas	 103
UNIDAD 3: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DISEÑO DE MEZCLAS	 104
Objetivo	 104
3.1.	 La	constructibilidad	en	los	pavimentos	 104
3.2.	 Especificaciones	de	diseño,	construcción	y	control	 111
3.2.1.	 La	Ley	Federal	sobre	Metrología	y	Normalización	 112
3.3.	 Diseño	de	mezclas	asfálticas	 117
3.3.1.	 Método	Marshall	para	mezclas	de	granulometría	densa	 117
3.3.2.	 Método	Hveem	para	mezclas	de	granulometría	densa.	 123
3.3.3.	 Método	Cántabro	para	mezclas	de	granulometría	abierta	 125
3.3.4.	 Tendencias	del	diseño	de	mezclas	a	nivel	internacional.	 129
3.4.	 Diseño	de	mezclas	de	concreto	hidráulico	 135
UNIDAD 4. LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS Y SU CONTROL DE CALIDAD BAJO 
LA NORMATIVIDAD SCT	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 			139
Objetivo	 139
4.1.	Tratamientos	de	los	materiales.	 139
4.2.	Terracerías	 141
4.3.		Bases	y	sub-bases	 145
4.4.	Carpetas	asfálticas	 150
4.4.1.	Carpetas	asfálticas	con	mezclas	en	caliente	 150
4.4.2.		Carpetas	asfálticas	con	mezclas	en	frio	 152
4.5.	Carpetas	de	concreto	hidráulico	 153
ANEXO	TABLAS		 	 160
BIBLIOGRAFÍA	 204
REFERENCIAS	ELECTRÓNICAS	 207
OBJETIVO GENERAL
Al	finalizar	el	curso,	el		participante	será	ca-
paz	de:
•	 Identificar	los	diferentes	tipos	y	dise-
ños	de	pavimentos,	 la	estructuración,	pro-
piedades	 y	 características	 de	 cada	uno	de	
los	materiales	que	componen	sus	capas.	Así	
mismo,	identificara	sus	procesos	constructi-
vos	y	su	respectivo	control	de	calidad,	con	
afinidad	a	la	normatividad	vigente	de	Méxi-
co,	para	poder	utilizar	de	forma	racional	los	
métodos	de	diseño	empleados	en	México.
•	 Aplicar	los	procedimientos	adecuados	
para	 los	 diseños	 de	 los	 distintos	 tipos	 de	
mezclas,	tanto	asfálticas	como	de	concreto	
hidráulico,	 estableciendo	 las	 especificacio-
nes	 técnicas	 y	manejando	 los	 parámetros	
de	comportamiento.
INTRODUCCIÓN
Hoy	en	día,	el	comportamiento	y	la	operación	
de	los	sistemas	de	transporte	de	cada	país,	
son	una	preocupación	de	carácter	mundial,	
debido	 a	 la	 trascendencia	 que	 tales	 con-
ceptos	han	adquirido	en	los	diferentes	ren-
glones	de	 la	economía.	Dicha	situación	ha	
llegado	 a	 plantear	 importantes	 cuestiona-
mientos	acerca	de	los	aspectos	del	diseño,	
proyecto	y	construcción	de	los	sistemas	de	
transporte	y	en	especial	de	la	infraestructu-
ra	carretera,	debido	a	su	gran	flexibilidad,	
adaptación	y	 extensión	que	abarca	dentro	
de	 los	 conceptos	del	 desarrollo	 económico	
y	de	la	comunicación	en	el	contexto	de	una	
región.
El	 transporte	 por	 carretera	 constituye	 un	
elemento	 básico	 de	 calidad	 de	 vida	 en	 la	
mayoría	de	las	sociedades.	Actualmente,	no	
solo	se	demanda	nueva	infraestructura	ca-
rretera,	sino	también	que	ésta,	tenga	un	di-
seño	que	asegure	su	durabilidad,	indepen-
dientemente	del	tráfico	y	de	las	condiciones	
climatológicas	 y	además	 se	exige	una	ad-
ministración	de	la	misma	del	más	alto	nivel.	
De	ahí	la	gran	importancia	que	la	inversión	
en	 carreteras	 tiene,	 tanto	 en	 construcción	
como	en	conservación,	debiendo	existir	un	
equilibrio	entre	ambas.
Por	otro	lado,	en	la	práctica,	la	integración	
del	diseño	y	construcción	de	 los	proyectos	
de	pavimentos	en	la	infraestructura	carrete-
ra,	generalmente	no	se	da	de	forma	efecti-
va.	Según	estudios	recientes,	hasta	un	25%	
de	los	desperdicios	en	la	ejecución	se	deben	
a	los	errores,	a	la	mala	toma	de	decisiones,	
entre	 otros,	 del	 proyecto	 ejecutivo.	 	 Todo	
ello	plantea	la	necesidad	de	planear	un	pro-
yecto	con	criterio	constructivo,	lo	cual	exige	
ingenio,	 previsión,	 conocimientos	 y	 expe-
riencia	en	la	construcción	y	que	nos	llevará	
a	consumir	más	 tiempo	y	 recursos	de	ofi-
cina,	pero	reducirá	 los	recursos,	el	 tiempo	
y	 el	 costo	 de	 las	 indefiniciones	 durante	 la	
ejecución.	Por	lo	tanto,	el	proyecto	de	cons-
trucción	 será	 más	 constructivo	 si	 el	 pro-
yectista	está	dispuesto	a	entender	y	prever	
los	problemas	del	 constructor	y	 si	 éste	 se	
esfuerza	por	entender	lo	que	le	propone	el	
proyectista.
En	 este	 sentido,	 el	 propósito	 del	 curso	 es	
satisfacer	una	evidente	necesidad	de	las	en-
tidades,	 tanto	 públicas	 como	 privadas,	 en	
cuanto	a	la	capacitación	específica	en	inge-
niería	de	pavimentos,	con	sus	característi-
cas	y	niveles	de	aplicación	particulares,	así	
como	proveer	los	conocimientos,	las	herra-
mientas	y	las	técnicas	actuales	que	se	utili-
zan	en	los	procesos	de	toma	de	decisiones	
relacionadas	con	el	diseño,	el	proyecto	y	la	
construcción	 de	 pavimentos	 en	 la	 infraes-
tructura	carretera.
 
UNIDAD 1. GENERALIDADES Y 
ASPECTOS CONCEPTUALES
Objetivo
Al	finalizar	 la	unidad	el	participante	será	capaz	de	
identificar	 los	 diferentes	 tipos	 de	 pavimentos,	 las	
funciones	 y	 materiales	 que	 los	 conforman,	 para	
analizar	 e	 interpretar	 los	 factores	 que	 afectan	 su	
comportamiento.
1.1. Definición y clasificación de los 
pavimentos
 
1.1.1.Definición de pavimentos
La	infraestructura	carretera,	resulta	de	modifi-
car	el	terreno	natural,	construyendo	las	obras	
necesarias	 para	 procurar	 una	 superficie	 ade-
cuada	donde	apoyar	el	pavimento.	Comprende,	
por	lo	tanto,	el	movimiento	de	tierras,	cortes	y	
terraplenes	y	las	obras	de	drenaje,	necesarias	
para	dar	continuidad	a	 los	escurrimientos	na-
turales	y	las	que	se	requieren	para	asegurar	la	
estabilidad	general	de	la	obra	básica.
De	acuerdo	a	la	concepción	actual	de	los	pavi-
mentos,	 estos	 pueden	definirse	 como	un	 sis-
tema	quefunciona	obedeciendo	determinadas	
leyes	 físicas	 reaccionando	 en	 forma	 de	 res-
puestas	 cuando	 es	 activado	 por	 funciones	 de	
excitación.	Las	 leyes	físicas	consideradas,	de-
terminaran	la	forma	en	que	interactúan	los	es-
fuerzos,	las	deformaciones	unitarias,	el	tiempo	
y	la	temperatura.	Es	decir,	el	pavimento,	es	un	
sistema	que	esta	caracterizado	por	las	propie-
dades,	 espesores	 y	 acomodo	 de	 los	 distintos	
materiales	que	conforman	un	conjunto	de	ca-
pas	colocadas	y	apoyadas	sobre	otra,	denomi-
nada	"subrasante",	con	el	propósito	de	recibir	
en	forma	directa	las	cargas	del	tránsito	y	trans-
mitirlas	a	los	estratos	inferiores	en	forma	disi-
pada	y	distribuyéndolas	con	uniformidad	como	
se	muestra	en	la	Figura	1.
 
Este	 conjunto	 de	 capas	 proporciona	 también	
la	 superficie	de	 rodamiento	y	permite	por	un	
periodo	determinado	 la	circulación	de	vehícu-
los	en	condiciones	de	comodidad	y	seguridad	
aceptables	 bajo	 las	 diversas	 condiciones	 am-
bientales	que	se	presenten.	Bajo	esta	concep-
ción,	ni	las	terracerías,	ni	la	capa	subrasante,	
ni	el	terreno	natural	forman	parte	del	mismo.
La	 experiencia	 ha	 demostrado	 que	 se	 puede	
tener	un	pavimento	muy	bien	 formado	desde	
la	capa	subrasante,	con	los	mejores	materiales	
y	con	un	excelente	control	de	calidad	al	cons-
truirse	y	por	el	hecho	de	tener	terracerías	ines-
tables	puede	 fallar.	 La	 sección	estructural	del	
pavimento,	la	cual	está	formada	por	el	terreno	
natural,	el	cuerpo	del	terraplén,	la	capa	subra-
sante	y	las	diferentes	capas,	constituyen	lo	que	
se	 conoce	 como	pavimento:	 subbase,	 base	 y	
carpeta.
Al	actuar	sobre	los	pavimentos	las	cargas	apli-
cadas	por	los	vehículos,	el	sistema	genera	res-
puestas	 mecánicas	 inmediatas,	 derivadas	 de	
las	 leyes	 físicas	 involucradas	y	que	se	 identi-
fican	como	estados	de	esfuerzos,	de	deforma-
ciones	unitarias	y	de	deflexiones,	a	los	cuales	
están	asociados	determinados	efectos,	conoci-
dos	como	deterioros,	que	están	en	función	del	
tiempo	y	que	se	caracterizan	por	ser	acumu-
lativos,	 permanentes	 e	 interactuante,	 identi-
ficados	 como	 agrietamientos	 deformaciones,	
desintegración	y	reducción	de	la	resistencia	al	
derrapamiento,	además	del	fenómeno	de	bom-
beo	y	escalonamiento	entre	juntas,	en	el	caso	
de	los	pavimentos	rígidos.
1.1.2. Tipos de pavimentos
Actualmente	se	cuenta	con	una	gran	variedad	
de	 pavimentos	 que,	 	 atendiendo	 los	 criterios	
tradicionales,	básicamente	pueden	clasificarse	
en:	 rígidos	 y	 flexibles,	mixtos	 o	 compuestos.	
A	continuación	veremos	en	qué	consiste	cada	
uno	de	ellos.
	 Pavimentos	Flexibles	
	Estos	pavimentos	cuentan	con	una	capa	de	ro-
damiento	constituida	por	mezcla	asfáltica,	por	
lo	que	también	se	les	conocen	como	pavimen-
tos	asfálticos.	Resultan	más	económicos	en	su	
construcción	 inicial,	 pero	 tienen	 la	 desventa-
ja	 de	 requerir	mantenimiento	 constante	 para	
cumplir	con	su	vida	útil.	
El	incremento,	tanto	en	intensidad	como	en	nú-
mero	de	las	aplicaciones	de	cargas,	llevo	en	su	
momento	 a	 la	 realización	 de	 pavimentos	 con	
mayor	capacidad	estructural,	recurriendo	a	ca-
pas	tratadas	o	estabilizadas	con	cemento	o	con	
un	espesor	considerable	de	mezclas	asfálticas,	
como	las	denominadas	“full	depth”,	con	espe-
sores	 del	 orden	 de	 30	 cm.	 Estos	 pavimentos	
suelen	 incluirse	también	en	el	 tipo	de	 los	pa-
vimentos	flexibles,	debido	a	que	tiene	superfi-
cialmente	capas	asfálticas,	pero	su	comporta-
miento	estructural	es	muy	diferente,	con	capas	
inferiores	de	igual	o	mayor	rigidez	que	las	su-
periores.
	 Pavimentos	Rígidos	
En	los	pavimentos	rígidos,	la	superficie	de	roda-
miento	es	proporcionada	por	losas	de	concreto	
hidráulico	que	en	algunas	ocasiones	presentan	
un	armado	de	acero.	Por	su	mayor	rigidez	dis-
tribuyen	 las	cargas	de	 los	vehículos	hacia	 las	
capas	inferiores	por	medio	de	toda	la	superficie	
de	la	losa	y	de	las	losas	adyacentes	que	traba-
jan	en	conjunto	con	la	que	recibe	directamente	
la	carga.
A	 excepción	 de	 los	 bordes	 de	 las	 losas	 y	 las	
juntas,	 sin	 pasajuntas,	 las	 deflexiones	 y	 de-
formaciones	elásticas	son	casi	nulas.	Este	tipo	
de	pavimentos	no	puede	plegarse	a	las	defor-
maciones	 de	 las	 capas	 inferiores	 sin	 que	 se	
presente	la	falla	estructural.	Generalmente,	el	
mantenimiento	que	 requiere	es	mínimo	y	co-
múnmente	solo	se	efectúa	en	las	juntas	de	las	
losas.	
	 Pavimentos	Mixtos	o	Compuestos	
Los	 pavimentos	 mixtos	 o	 compuestos,	 están	
conformados	por	una	capa	de	concreto	hidráu-
lico,	cubierta	por	una	carpeta	asfáltica,		se	em-
plean	en	calles	y	su	justificación	se	basa,	en	la	
presencia	de	redes	y	servicios	bajo	la	vialidad,	
que	deben	protegerse	de	la	acción	del	tránsito.
Su	 posición	 impide	 efectuar	 excavaciones	 a	
mayor	profundidad	para	alojar	una	estructura	
del	 pavimento	 flexible	 convencional.	 Así	mis-
mo,	pueden	tener	una	mayor	capacidad	estruc-
tural	y	por	consiguiente	un	mejor	desempeño.
1.1.3. Funciones de las capas y materiales 
que componen los pavimentos
El	 pavimento	 tiene	 diversas	 funciones	 como	
son:
▪	Proporcionar	una	superficie	de	rodamien-
to	seguro,	cómodo	y	de	características	perma-
nentes,	bajo	las	cargas	repetidas	del	tránsito	a	
lo	largo	del	periodo	de	diseño	considerado.
▪	Resistir	el	tránsito	previsto	para	el	periodo	
de	diseño	y	distribuir	 las	 presiones	verticales	
producidas	por	 las	 cargas	del	 tránsito,	 de	 tal	
forma	que	solo	 llegue	una	mínima	porción	de	
estas	 cargas	 a	 la	 capa	 subrasante,	 para	 que	
esta	sea	capaz	de	soportarlas.
▪	Constituir	una	estructura	que	sea	capaz	de	
resistir	los	factores	climatológicos	del	lugar	en	
el	que	es	construido;	en	especial	factores	como	
el	agua	y	la	temperatura,	ya	que	son	estos	los	
que	producen	efectos	más	adversos	en	el	com-
portamiento	de	los	materiales	que	constituyen	
el	pavimento.
Los	pavimentos	también	deben	contar	con	una	
serie	de	características	funcionales	y	estructu-
rales;	las	funcionales	corresponden	a	la	super-
ficie	de	rodamiento	y	son	las	que	más	afectan	
a	los	usuarios,	y	las	estructurales,	que	son	más	
bien	del	interés	de	las	personas	encargadas	de	
operar	y	conservar	los	pavimentos.
Respecto	 a	 las	 características	 funcionales	 se	
puede	mencionar:
▪	Resistencia	al	derrapamiento:	Ésta	es	ob-
tenida	a	través	de	una	adecuada	textura	en	la	
superficie	 de	 rodamiento,	 esta	 textura	 debe	
estar	adaptada	para	las	velocidades	de	circula-
ción	previstas	en	el	diseño.
▪	Regularidad	 transversal	 y	 longitudinal	 en	
la	superficie	de	rodamiento:	Ésta	característica	
afecta	directamente	 la	comodidad	del	usuario	
y	 en	 la	medida	de	 la	 severidad	de	 las	defor-
maciones	presentes	en	el	pavimento,	se	podrá	
o	 no	 alcanzar	 la	 velocidad	 considerada	 en	 el	
proyecto.
▪	Propiedades	de	reflexión	luminosa:	Estas	
propiedades	 son	 importantes	para	 la	 conduc-
ción	nocturna	y	para	el	diseño	apropiado	de	las	
instalaciones	de	iluminación.
▪	Drenaje	superficial	rápido:	Ésta	caracterís-
tica	evita	que	el	espesor	de	la	película	de	agua	
que	escurre	sobre	la	superficie	de	rodamiento	
sea	considerable,	y	con	esto	 impide	el	efecto	
conocido	como	acuaplaneo.
Por	 su	 parte,	 las	 características	 estructura-
les	 están	 relacionadas	 con	 las	 características	
mecánicas	de	los	materiales	utilizados	para	la	
construcción	de	las	diferentes	capas	que	con-
forman	el	pavimento.	Estas	características	me-
cánicas	 definen	 el	 espesor	 de	 cada	 capa.	 En	
este	sentido,	el	análisis	mecánico	da	una	idea	
de	 los	 efectos	 producidos	 por	 las	 cargas	 del	
tránsito,	en	cuanto	a	estados	de	esfuerzo	y	de-
formaciones.
Es	 decir,	 la	 vida	 útil	 de	 los	 pavimentos,	 de-
pende	 en	 gran	medida,	 de	 las	 características	
estructurales.	 Además	 de	 las	 consideraciones	
funcionales	y	estructurales,	en	los	pavimentos	
se	requieren	que	sean	considerados	los	aspec-
tos	constructivos,	para	poder	realizar	un	análi-
sis	de	costos	y	este	análisis	de	costos	debe	ser	
sustentado	con	la	previsión	del	comportamien-
to	de	los	pavimentos	duranteel	periodo	de	di-
seño,	la	conservación	necesaria	y	la	estimación	
de	refuerzos	estructurales	después	del	periodo	
de	diseño.
Los	 pavimentos	 están	 constituidos	 por	 varias	
capas	denominadas	de	arriba	hacia	abajo	car-
peta,	base	y	subbase,	respectivamente,	como	
se	muestran	en	la	Figura	2.
Características del pavimento
El	pavimento	es	una	estructura	que	proporciona	
una	superficie	de	rodamiento	de	color	y	textura	
apropiados,	resistente	a	la	acción	del	tránsito,	
intemperismo	y	otros	agentes	erosivos.	Trans-
misor	a	las	terracerías	y	al	terreno	natural,	los	
esfuerzos	producidos	por	las	cargas	impuestas	
por	el	tránsito,	de	tal	forma	que	no	sobrepasen	
los	esfuerzos	que	resisten	las	diferentes	capas.
	 Carpeta	
Es	la	parte	que	soporta	directamente	las	soli-
citaciones	del	tránsito	y	aporta	las	característi-
cas	funcionales	y	estructuralmente	absorbe	los	
esfuerzos	horizontales	y	parte	de	los	verticales.	
En	condiciones	de	alta	 intensidad	del	 tránsito	
puede	 llegar	 a	 alcanzar	 espesores	 considera-
bles.	
Las	 carpetas	 se	 construyen	con	concretos	hi-
dráulicos	o	con	mezclas	asfálticas	en	frío	en	ca-
liente,	denominándose	en	este	caso	concretos	
asfálticos,	 los	 cuales	 pueden	 contener	 algún	
agente	modificador	para	mejorar	alguna	de	sus	
características.	En	el	caso	de	pavimentos	rígi-
dos,	las	losas	pueden	llegan	a	tener	espesores	
del	orden	de	40	cm.,	especialmente	en	las	ae-
ropistas.
	 Base
La	base	es	 la	capa	situada	bajo	 la	carpeta,	y	
su	 función	es	evidentemente	 resistente,	pues	
absorbe	 la	mayor	parte	de	 los	esfuerzos	ver-
ticales	 y	 su	 rigidez	 o	 su	 resistencia	 a	 la	 de-
formación	bajo	las	solicitaciones	repetidas	del	
tránsito	suele	corresponder	a	la	intensidad	del	
tránsito	pesado.Para	tránsito	medio	y	ligero	se	
emplean	 las	 tradicionales	 bases	 granulares,	
pero	 para	 tránsito	 pesado	 se	 emplean	mate-
riales	granulares	tratados	con	un	cementante,	
denominadas	bases	asfálticas	o	bases	de	gra-
va-cemento.
	 Subbase	
La	subbase	es	la	capa	que	va	debajo	de	la	base	
y	a	su	vez	se	construye	sobre	 la	capa	subra-
sante.	Esta	capa	puede	no	ser	necesaria	cuan-
do	 la	 subrasante	es	de	elevada	 capacidad	de	
soporte.	Su	función	es	proporcionar	a	la	base	
un	cimiento	uniforme	y	constituir	una	adecua-
da	plataforma	de	trabajo	para	su	colocación	y	
compactación.
 
Es	deseable	que	cumpla	 también	una	 función	
drenante,	 para	 lo	 cual	 es	 imprescindible	 que	
los	 materiales	 utilizados	 carezcan	 de	 finos	 y	
en	todo	caso	suele	ser	una	capa	de	transición	
necesaria.	Se	emplean	normalmente	subbases	
granulares	constituidas	por	materiales	cribados	
o	 de	 trituración	 parcial,	 suelos	 estabilizados	
con	cemento,	etc.
	 Subrasante	
La	capa	subrasante,	debe	recibir	y	soportar	las	
cargas	 producidas	 por	 el	 tránsito,	 que	 le	 son	
transmitidas	 por	 el	 pavimento,	 dentro	 de	 un	
periodo	 de	 tiempo	 determinado	 (que	 corres-
ponde	al	periodo	del	proyecto),	sin	sufrir	dete-
rioros	o	deformaciones	que	afecten	la	integri-
dad	del	pavimento.
Las	funciones	de	la	capa	subrasante	deben	ser:	
•	 Transmitir	y	distribuir	de	modo	adecuado	
las	cargas	del	tránsito	al	cuerpo	del	terraplén.
•	 Evitar	que	los	materiales	finos	plásticos	
que	formen	el	cuerpo	del	terraplén	contaminen	
el	pavimento.
•	 Evitar	que	las	terracerías,	cuando	estén	
formadas	 principalmente	 por	 fragmentos	 de	
roca	(piedraplen),	absorban	el	pavimento.
•	 Evitar	que	las	imperfecciones	de	la	cama	
de	los	cortes	se	reflejen	en	la	superficie	de	ro-
damiento.
•	 Uniformizar	los	espesores	de	pavimento,	
sobre	todo	cuando	varían	mucho	los	materiales	
de	terracerías	a	lo	largo	del	camino.
•	 Economizar	 espesores	 de	 pavimentos,	
en	especial	cuando	los	materiales	de	las	terra-
cerías	requieren	un	espesor	importante.	
Esta	 capa	 es	 considerada	 como	 la	 cimenta-
ción	del	pavimento	y	en	ocasiones	puede	estar	
constituida	por	el	terreno	natural,	cuando	este	
es	 de	buena	 calidad,	 o	 bien,	 por	 un	material	
seleccionado.
La	 principales	 funciones,	 tanto	 de	 las	 bases	
como	 de	 las	 subbases,	 son:	 recibir	 y	 resistir	
las	cargas	del	tránsito	a	través	de	la	capa	que	
constituye	la	superficie	de	rodamiento	(carpeta	
asfáltica	o	losas	de	concreto);	transmitir	estas	
cargas,	 adecuadamente	 distribuidas	 a	 las	 te-
rracerías;	 impedir	que	 la	humedad	de	 las	 te-
rracerías	ascienda	por	capilaridad,	y	en	caso	de	
introducirse	agua	por	la	parte	superior,	permitir	
que	el	 liquido	descienda	hasta	 la	capa	subra-
sante,	donde	se	desaloja	al	exterior	por	el	efec-
to	de	bobeo	o	la	sobreelevación.	
En	el	caso	de	los	pavimentos	rígidos,	las	subba-
ses	tienen	como	principales	funciones	controlar	
los	cambios	volumétricos	de	la	subrasante	e	in-
crementar	su	modulo	de	reacción.	Se	trata	de	
un	elemento	importante	para	garantizar	la	uni-
formidad	de	soporte	de	las	losas	y	se	construye	
con	materiales	granulares,	 los	cuales,	cuando	
el	 tránsito	 llega	a	ser	muy	pesado	e	 intenso,	
se	 hace	 necesario	 estabilizar,	 por	 lo	 general,	
con	cemento	portland	para	evitar	que	bajo	su	
acción	sufran	erosiones	indeseables.
Otro	 aspecto	 importante	 que	debe	 cumplir	 la	
subbase	es	evitar	la	eyección	de	material	fino	a	
través	de	juntas	y	grietas,	al	paso	del	tránsito	
pesado.		Asimismo,	cabe	mencionar	que	even-
tualmente	 a	 esta	 capa	 se	 le	 denomina	 base,	
por	 su	 posición	 inmediatamente	 a	 bajo	 de	 la	
losa.
Sin	embargo,	los	correcto	es	denominarla	sub-
base,	debido	a	que	los	requerimientos	de	cali-
dad	de	los	materiales	no	son	tan	estrictos	como	
los	de	una	base	en	un	pavimento	flexible,	con-
siderando	 que	 la	 losa	 de	 concreto	 reduce	 los	
esfuerzos	impuestos	a	esta	capa	por	las	cargas	
aplicadas.
La	 subestructura	 del	 pavimento	 está	 confor-
mada	 por	 el	 terreno	 natural	 y	 las	 terracerías	
compuestas	por	cortes	o	terraplenes	y	la	capa	
subrasante.	El	terreno	natural	se	define	como	
la	franja	de	terreno	incluida	en	el	derecho	de	
vía,	 cuyo	 estado	 de	 esfuerzo	 original	 resulta	
afectado	por	la	construcción	de	la	infraestruc-
tura	carretera	y	que	recibe	las	cargas	del	trán-
sito	distribuidas	a	través	de	la	estructura	de	los	
pavimentos.	 Las	 terracerías	 pueden	 definirse	
como	los	volúmenes	de	materiales	que	se	ex-
traen	o	que	sirven	de	relleno	en	la	construcción	
de	 la	 infraestructura	carretera.	Es	decir,	es	el	
conjunto	de	obras	compuestas	de	cortes	y	te-
rraplenes,	respectivamente.	Las	terracerías	en	
terraplén	se	dividen	en	el	cuerpo	del	terraplén,	
que	es	 la	parte	 inferior,	y	 la	capa	subrasante	
que	es	la	que	se	coloca	sobre	la	anterior,	como	
se	muestra	en	la	Figura	3.
 
La	finalidad	del	cuerpo	del	terraplén,	es	alcan-
zar	 la	 altura	 necesaria	 para	 satisfacer	 princi-
palmente	las	especificaciones	geométricas,	re-
sistir	 las	 cargas	 del	 tránsito	 transmitidas	 por	
las	capas	superiores	y	distribuir	 los	esfuerzos	
a	través	de	su	espesor	para	transportarlas	en	
forma	adecuada	al	terreno	natural.
La	capa	subrasante,	debe	recibir	y	soportar	las	
cargas	 producidas	 por	 el	 tránsito,	 que	 le	 son	
transmitidas	 por	 el	 pavimento,	 dentro	 de	 un	
periodo	 de	 tiempo	 determinado	 (periodo	 de	
proyecto),	 sin	 sufrir	 deterioros	 o	 deformacio-
nes	que	afecten	la	integridad	del	pavimento.
 
Cuando	se	va	a	construir	un	camino	que	pre-
sente	un	TPDA	(Tránsito	Promedio	Diario	Anual)	
mayor	a	5,000	vehículos,	es	necesario	que	se	
construya	bajo	la	sub-rasante	una	capa	conoci-
da	como	sub-yacente;	la	cual	deberá	tener	un	
espesor	mínimo	de	50	cm.	También	es	impor-
tante	mencionar,	que	en	algunas	secciones	es-
tructurales	del	pavimento,	puede	no	requerirse	
de	alguna	de	las	capas	antes	mencionadas.
1.2. Factores que afectan el compor-
tamiento de los pavimentos
El	diseño	y	proyecto	de	los	pavimentos,	deben	
tener	como	objetivo	principal	el	conseguir	una	
optimización	desde	el	punto	de	vista	de	la	re-
sistencia	y	funcionalidad	de	la	estructura,	con	
un	costo	global	mínimo,	que	deberá	incluir	los	
costos	de	construcción,	conservación	y	opera-
ción	enun	periodo	general	de	15	a	40	años.	
Para	el	dimensionamiento	de	las	diferentes	ca-
pas	que	conforman	los	pavimentos,	existen	va-
rios	métodos	desarrollados	por	diferentes	ins-
tituciones	o	entidades,	cuya	aplicación	se	basa	
principalmente	 en	 los	 siguientes	 factores	que	
se	presentan	a	continuación:
 
	 Efectos	del	medio	ambiente	
Los	efectos	del	medio	ambiente	constituyen	un	
factor	que	aún	no	es	suficientemente	conside-
rado	en	el	diseño.	Normalmente	deben	tomar-
se	en	cuenta	cuando	se	seleccionan	los	mate-
riales	 y	 deben	 considerarse	 en	 determinados	
elementos	colaterales,	como	lo	es	el	drenaje.	
En	el	diseño	de	la	propia	estructura	de	los	pa-
vimentos	nos	debe	interesar	su	comportamien-
to	bajo	efectos	de	temperatura	y	humedad.	En	
este	sentido,	deben	ser	objeto	de	consideración	
las	temperaturas	extremas	diarias	y	estaciona-
les,	 así	 como	 el	 régimen	 e	 intensidad	 de	 las	
precipitaciones	pluviales,	aspectos	que	además	
influyen	durante	el	proceso	constructivo.
El	 agua	afecta	 a	 los	materiales	 que	 constitu-
yen	los	pavimentos	en	distintas	formas,	modi-
ficando	o	alterando	algunas	de	 sus	propieda-
des:	resistencia	al	esfuerzo	cortante,	cohesión,	
expansión-contracción,	erosión,	grado	de	com-
pactación,	corrosión,	envejecimiento	de	los	as-
faltos,	 adherencia	 entre	 agregado	y	 asfalto	 y	
efecto	de	congelamiento-deshielo.
	 Características	y	propiedades	de	los	ma-
teriales	
Como	 parámetro	 fundamental,	 dentro	 de	 las	
características	y	propiedades	de	los	materiales	
de	cimentación	de	los	pavimentos,	se	emplea	
la	capacidad	de	soporte	o	resistencia	a	la	de-
formación	por	esfuerzo	cortante	bajo	 las	car-
gas	del	tránsito.
 
De	igual	manera,	debe	considerarse	la	sensibi-
lidad	del	suelo	a	la	humedad,	tanto	en	lo	que	se	
refiera	a	su	resistencia,	como	a	las	eventuales	
variaciones	de	volumen,	es	decir	a	los	fenóme-
nos	de	expansión	y	contracción.
Por	lo	general,	el	parámetro	de	resistencia	utili-
zado	para	caracterizar	la	resistencia	de	los	ma-
teriales,	es	el	valor	relativo	de	soporte,	aunque	
actualmente	algunos	métodos	emplean	el	Mo-
dulo	de	Resiliencia	(MR),	siendo	común,	mane-
jar	correlaciones	entre	estos	dos	parámetros.
	 Efectos	del	tránsito	
El	efecto	que	provoca	el	tránsito	sobre	los	pa-
vimentos,	constituye	sin	duda	uno	de	los	prin-
cipales	factores	para	el	diseño.	
En	este	sentido,	nos	deben	interesar	las	cargas	
más	pesadas	por	eje,	esperadas	en	el	carril	de	
proyecto	y	que	generalmente	es	el	más	solici-
tado;	dado	que	éste	determinará	la	estructura	
del	pavimento,	durante	el	periodo	del	proyecto	
adoptado.	Sin	embargo,	en	los	casos	de	viali-
dades	 con	 carriles	múltiples,	 podrá	 realizarse	
un	diseño	con	estructuras	y	espesores	diferen-
ciados,	en	función	del	tránsito	asignado	a	cada	
carril.	
La	repetición	de	cargas	y	la	acumulación	de	sus	
efectos	sobre	los	pavimentos,	como	la	fatiga	o	
la	deformación	permanente,	son	fundamenta-
les	para	el	cálculo	del	dimensionamiento	de	sus	
capas.	Por	otro	lado,	se	deben	tomar	en	cuen-
ta	las	máximas	presiones	de	contacto,	las	so-
licitaciones	tangenciales	en	tramos	especiales,	
como	son	curvas,	zonas	de	frenado	y	acelera-
ción,	entre	otros;	las	velocidades	de	aplicacio-
nes,	en	particular,	las	lentas	en	rampas	y	zonas	
de	estacionamiento	de	vehículos	pesados,	en-
tre	otros.	
	 Factores	económicos	
Es	claro	que	ninguna	entidad	es	partidaria	de	
gastar	 su	 presupuesto	 en	 números	 mayores	
que	 lo	necesario	en	 cada	 caso,	pero	el	 gasto	
necesario	 difícilmente	 coincide	 con	 la	mínima	
inversión	inicial	y	en	ocasiones		suele	ser	ma-
yor,	por	tener	que	tomar	en	cuenta	otros	fac-
tores.	
De	esta	manera,	el	criterio	del	costo	inicial	mí-
nimo	ha	 llevado	a	 infraestructuras	deficientes	
en	muchos	casos;	no	preparadas	para	un	futu-
ro	uso	y	crecimiento	y	a	veces,	con	un	funcio-
namiento	defectuoso.	
En	este	sentido,	el	criterio	del	ingeniero	no	pue-
de	desarrollarse,	obviamente,	sin	una	conside-
ración	de	los	factores	económicos	involucrados,	
pero	éstos	resultan	siempre	de	una	amplitud	y	
balance	que	trasciende	enormemente	las	con-
sideraciones	 preponderantes	 del	 costo	 inicial	
de	la	construcción.	
Por	otro	 lado,	construidos	 los	pavimentos	y	a	
medida	que	 transcurre	el	 tiempo,	deben	con-
servarse	 y	 operar	 para	 cumplir	 sus	 fines	 de	
propiciar	un	óptimo	transporte,	es	decir,	se	tie-
nen	que	considerar	los	costos	provocados	por	
la	 conservación	 normal	 y	 aquellos	 originados	
por	las	reconstrucciones	periódicas.	
Así,	conservarse,	no	quiere	decir	tenerlos	siem-
pre	 flamantes	 como	 el	 día	 de	 su	 estreno.	 La	
regiones	crecen	y	progresan	y	lo	que	se	hace	
para	cubrir	un	servicio	que	va	a	durar	mucho	
más	de	lo	que	suele	considerarse	el	periodo	de	
vida	 útil	 de	 una	 obra,	 deberá	 cubrir	 en	 cual-
quier	futuro	fines	cada	vez	más	amplios	en	lo	
cualitativo	y	en	 lo	 cuantitativo.	Por	ello,	 con-
servar	una	carretera,	quiere	decir	mantenerla	
todos	esos	años	en	una	similar	calidad	de	ser-
vicio,	haciendo	frente	a	una	demanda	sin	duda	
creciente.	Este	hecho,	puede	y	debe	ser	previs-
to	desde	el	proyecto	inicial.
1.2.1.Características y propiedades de 
los materiales de cimentación
El	 tránsito	de	 los	vehículos,	bajo	 las	acciones	
del	medio	ambiente	como	la	 lluvia,	el	cambio	
de	nivel	de	aguas	freáticas	y	la	acción	del	in-
temperismo	por	cambios	del	clima,	propician	la	
variación	 de	 las	 características	 de	 resistencia	
y	deformación	en	los	materiales	que	forman	la	
cimentación	de	los	pavimentos.
En	 México,	 hasta	 los	 años	 80´s,	 se	 permitía	
emplear,	para	 formar	el	 cuerpo	del	 terraplén,	
desde	 los	 limos	 y	 arcillas	 de	 alta	 plasticidad,	
hasta	los	suelos	orgánicos,	con	la	única	limita-
ción	de	que	su	límite	líquido	no	fuera	superior	
a	100	y	no	se	 limitaban	otras	características,	
como	su	resistencia	o	su	deformación.	
Al	tener	libertad	para	emplear	arcillas	y	limos	
de	alta	plasticidad	en	el	cuerpo	del	terraplén,	
se	 podían	 usar	 las	 arcillas	 activas,	 las	 cuales	
sujetas	 a	 variaciones	 de	 la	 humedad,	 cam-
bian	 tanto	 de	 volumen,	 como	 su	 resistencia.	
Lo	anterior	propicio	que	se	tuvieran	secciones	
estructurales	de	los	pavimentos,	en	las	que	el	
cuerpo	del	 terraplén	estaba	 formado	por	ma-
teriales	que,	sujetos	a	incrementos	en	su	con-
tenido	de	agua,	disminuían	su	resistencia	e	in-
crementaban	su	deformabilidad.
Por	otro	lado,	se	debe	considerar,	que	la	topo-
grafía	 de	 la	Republica	Mexicana,	 está	 confor-
mada	 por	 zonas	montañosas	 y	 planas,	 estas	
últimas,	producto	de	la	desecación	de	los	anti-
guos	lagos,	en	donde	por	lo	general,	aparecen	
suelos	blandos	o	activos	(arcillas	expansivas).	
Aunado	a	lo	anterior,	en	gran	parte	del	país	se	
presentan	 lluvias	 abundantes,	 que	 incremen-
tan	 los	 contenidos	 de	 agua	 de	 los	 diferentes	
materiales	que	conforman	la	sección	estructu-
ral	 de	 los	 pavimentos,	 tanto	 en	 las	 zonas	 de	
montañas	como	en	las	planas.	
Ya	sea	que	se	trate	de	una	zona	plana	o	de	la	
montaña,	en	la	mayor	parte	de	la	superficie	de	
la	Republica	Mexicana,	no	es	posible	garanti-
zar	que	no	exista	cambios	en	los	contenidos	de	
agua	producidos	por	alguna	de	 las	siguientes	
causas:	 infiltraciones	 propiciadas	 por	 el	 agua	
de	 lluvia,	ascensión	capilar	de	nivel	de	aguas	
freáticas,	flujo	 interno	en	 la	masa	de	suelo	o	
roca	por	un	drenaje	o	subdrenaje	inadecuado	
y	 saturación	de	 los	materiales	 que	 formen	 la	
sección	estructural	propiciada	por	 llanuras	de	
inundación	en	zonas	planas.
Como	 parámetro	 fundamental,	 dentro	 de	 las	
características	y	propiedades	de	los	materiales	
de	cimentación	de	los	pavimentos,	se	emplea	
la	capacidad	de	soporte	o	resistencia	a	la	de-
formación	por	esfuerzo	cortante	bajo	las	cargas	
del	tránsito.	De	igual	manera,	debe	considerar-
se	la	sensibilidad	del	suelo	a	la	humedad,	tanto	
en	lo	que	se	refiera	a	su	resistencia,	como	a	las	
eventuales	 variaciones	 de	 volumen,	 es	 decir	
a	 los	 fenómenos	de	 expansión	 y	 contracción,	
como	se	muestra	en	la	Figura	4.1.2.2. Efectos del tránsito.
Para	1950,	el	vehículo	más	pesado	que	reco-
rría	 las	carreteras	nacionales	podía	 llegar	a	8	
toneladas,	y	en	la	actualidad	es	usual	ver	cir-
cular	unidades	cuyo	peso	bruto	supera	las	60	
toneladas.
A	la	vez,	esta	multiplicación	ocurrió	no	sólo	en	
peso,	sino	también	en	número;	en	1950	la	ca-
rretera	más	importante	de		México	podía	tener	
entre	5,000	y	6,000	vehículos	diarios,	 de	 los	
cuales,	un	10%	eran	camiones	de	carga;	hoy	
es	posible	contemplar	en	la	red	básica	mexica-
na	carreteras	con	3	ó	4	veces	mayor	número	
de	vehículos,	además	de	que	la	proporción	de	
vehículos	de	carga	aumentó	considerablemen-
te,	hasta	niveles	de	30	ó	40%	del	tránsito	dia-
rio,	en	este	sentido,	México	es	uno	de	los	paí-
ses	de	mayor	proporción	de	vehículos	de	carga	
dentro	del	flujo	general	como	se	muestra	en	la	
Figura	5.
Esta	 situaciones,	 nos	 conducen	a	 condiciones	
radicalmente	nuevas	y	mucho	más	onerosas	en	
lo	que	se	refiere	al	comportamiento	de	los	pa-
vimentos;	condiciones	que	deben	considerarse	
en	los	diseños	y	en	la	construcción	de	las	sec-
ciones	 estructurales	 de	 las	 carreteras	 que	 se	
construyan	 en	 el	 futuro,	 en	 los	 proyectos	 de	
refuerzo	que	se	hacen	para	adaptar	las	carre-
teras	existentes	a	las	nuevas	condiciones	y	en	
las	tareas	de	conservación.
La	repetición	de	cargas	y	la	acumulación	de	sus	
efectos	sobre	los	pavimentos,	como	la	fatiga	o	
la	deformación	permanente,	son	fundamenta-
les	para	el	cálculo	del	dimensionamiento	de	sus	
capas.
Por	 otro	 lado,	 se	 deben	 tomar	 en	 cuenta	 las	
máximas	presiones	de	contacto,	las	solicitacio-
nes	 tangenciales	 en	 tramos	 especiales,	 como	
son	 curvas,	 zonas	 de	 frenado	 y	 aceleración,	
etc.,	las	velocidades	de	aplicaciones,	en	parti-
cular,	las	lentas	en	rampas	y	zonas	de	estacio-
namiento	de	vehículos	pesados,	etcétera.
 
Para	poder	hacer	una	clasificación	de	los	vehí-
culos,	se	hará	uso	del	término:	“TDPA”,	Tran-
sito	 Diario	 Promedio	 Anual,	 el	 cual	 se	 define	
como	el	número	de	vehículos	que	pasan	en	un	
lugar	especifico,	durante	un	año,	dividido	entre	
el	número	de	días	del	año	(365).	
Para	determinar	el	TDPA	de	un	camino	en	ope-
ración,	 se	 cuenta	 en	 forma	 directa	 el	 tránsi-
to	mediante	una	operación	llamada	“aforo”,	la	
cual	la	pueden	realizar	operarios	o	contadores	
mecánicos;	el	conteo	puede	realizarse	durante	todo	o	el	año	o	solo	en	ciertas	temporadas	y	luego	
proyectarlo	a	un	año.		Al	calcular	el	TDPA	de	varios	años,	mediante	técnicas	estadísticas,	se	pue-
de	conocer	la	tendencia	del	incremento.	Para	determinar	el	TDPA	de	un	camino	que	se	habrá	de	
construir,	se	estima	con	base	al	tránsito	inducido	y	al	tránsito	generado.
El	primero,	es	aquel	que	en	la	actualidad	utiliza	otros	caminos,	pero	que	usara	el	nuevo	para	llegar	
al	mismo	destino,	es	decir,	es	el	tránsito	que	ahora	hace	un	rodeo,	pero	que	al	construirse	el	nuevo	
camino,	lo	utilizará	por	ser	más	directo	para	llegar	al	lugar	deseado.	
Para	conocer	este	tipo	de	tránsito	se	realizan	estudios	de	origen-destino	en	los	caminos	que	operan	
en	la	actualidad,	en	donde	se	hacen	entrevistas,	tanto	a	los	conductores	como	a	los	pasajeros.	
El	tránsito	generado	se	conoce	como	una	cuantificación	de	los	productos	agrícolas,	ganaderos	e	
industriales,	que	se	generaran	y	al	calcular	el	número	de	vehículos	que	serán	necesarios	para	su	
traslado,	además	de	los	que	se	requerirán	para	efectuar	actividades	comerciales	turísticas,	etcé-
tera.	
Por	lo	tanto,	el	TDPA	de	caminos	futuros,	será	la	suma	del	tránsito	inducido	y	el	generado,	así	
mismo	es	factible	deducir	 la	tendencia	de	incremento	al	tomar	en	cuenta	la	que	corresponde	a	
caminos	ya	construidos	en	la	zona.	Atendiendo	a	su	clase,	los	tipos	de	vehículos	que	circulan	por	
la	infraestructura	carretera,	se	clasifican	de	acuerdo	a	la	Tabla	1.
Al	analizar	los	datos	de	vialidad	a	nivel	nacional,	se	puede	observar	que	más	del	50%	de	los	ve-
hículos	que	transitan	por	un	determinado	lugar,	corresponden	al	tipo	A,	esto	es,	más	del	50%	son	
automóviles	o	camionetas	con	capacidad	de	hasta	3	toneladas.	Las	características	del	tránsito,	se	
aplican	de	dos	formas	diferentes;	la	primera	se	denomina	“tránsito	a	un	nivel	fijo”,	y	en	ella	se	
elige	el	vehículo	que	daña	mas	la	estructura,	tomando	en	cuenta,	tanto	el	número	de	pasadas,	
como	el	peso;	este	método	fue	el	primero	en	utilizarse,	pero	ahora	solo	se	aplica	en	aeropuertos.	
En	la	segunda	forma,	se	considera	todo	el	tránsito	que	utiliza	la	infraestructura	carretera	y	se	de-
nomina	“tránsito	mezclado”.	En	este	método,	con	objeto	de	trabajar	con	unidades	homogéneas,	o	
sea	con	un	mismo	tipo	de	vehículo,	utiliza	el	criterio	de	ejes	equivalentes	y	el	factor	de	daño.	
El	factor	de	daño	es	la	relación	del	deterioro	que	un	vehículo	dado,	causa	a	la	estructura	de	los	
pavimentos,	con	el	daño	que	provoca	un	vehículo	estándar.	En	México,	como	en	otros	países,	se	
utiliza	como	estándar	un	eje	sencillo	con	ruedas	simples,	que	soporta	una	carga	total	de	8.2	tone-
ladas	(18,000	lb).
En	la	actualidad,	con	los	métodos	que	utilizan	el	criterio	de	tránsito	mezclado	se	calcula	el	total	
de	ejes	estándar	que	usarán	la	vía	durante	los	“n”	años	de	vida	útil.	Este	volumen	de	tránsito	se	
calcula	mediante	la	siguiente	ecuación:
 
Te = TDPAet x C 
1 
En	donde:
•	 Te	=	Volumen	de	ejes	estándar	en	la	vida	útil	del	proyecto.
•	 TDPAet	=	Tránsito	diario	promedio	anual	equivalente	total	en	el	carril	de	diseño.
•	 C	=	Factor	de	proyección	de	transito	a	futuro.
	 o	 C	=	((1+r)n	–	1)	365/r.	
	 	 •		r	=	Factor	de	incremento	anual	del	tránsito,	que	en	forma	aproximada	puede	ser:
	 	 	 •	 r=12%	en	caminos	nuevos;	r=4%	en	caminos	con	más	de	10	años		 	
	 	 	 	 construidos;	r=8%	en	promedio.
	 	 	 •	 n	=	años	de	vida	útil	del	proyecto.
A	continuación	se	observan		los	efectos	del	tránsito	de	acuerdo	al	tipo	de	vehículo.
 
1.2.3. Efectos del medio ambiente
El	agua	es	uno	de	los	factores	que	más	contri-
buye	en	el	deterioro	de	los	pavimentos,	por	lo	
que	 deberá	 considerarse	 de	 vital	 importancia	
su	 rápido	 desalojo,	 para	 evitar	 su	 concentra-
ción,	tanto	en	la	superficie	como	en	alguna	de	
las	capas	que	conforman	los	pavimentos,	inclu-
yendo	la	subrasante.
Para	obtener	un	mejor	comportamiento	de	los	
pavimentos,	el	proyectista	debe	reconocer	que	
el	 agua	 puede	 entrar	 en	 la	 estructura	 de	 los	
pavimentos,	y	a	 la	capa	subrasante,	por	me-
dio	de	grietas,	baches,	juntas,	jardineras,	ca-
mellones,	 fugas	en	 los	sistemas	de	drenaje	y	
agua	potable,	ascenso	capilar,	posición	del	ni-
vel	freático,	etcétera.
Por	 tal	motivo,	 se	 debe	 tomar	 en	 cuenta	 las	
medidas	adecuadas	para	proponer	sistemas	de	
drenaje	y	subdrenaje	que	actúen	con	efectivi-
dad,	 captando,	 conduciendo	 y	 desalojando	 el	
agua,	sin	afectar	los	pavimentos	o	la	capa	su-
brasante.
En	cuanto	al	drenaje	superficial,	deben	consi-
derarse	los	siguientes	aspectos:
	 La	pendiente	trasversal	debe	ser	de	por	
lo	menos	del	1%.
	 No	 se	 debe	 admitir	 depresiones	 en	 la	
superficie	que	puedan	provocar	estancamiento	
de	agua.
	 La	textura	superficial	debe	facilitar	la	ex-
pulsión	rápida	del	agua	de	manera	transversal.
	 No	deben	existir	obstáculos	que	faciliten	
la	acumulación	del	agua	en	 las	bocas	de	 tor-
mentas	o	rejillas,	lavaderos,	cunetas	y	alcanta-
rillas.
	 Las	juntas	de	construcción	en	 los	pavi-
mentos,	deben	tratarse	en	forma	adecuada.
	 No	 deberán	 permitirse	 agrietamientos	
en	los	pavimentos,	ya	que	facilitan	la	filtración	
del	agua	a	las	capas	inferiores.
Un	 factor	 importante	 que	 debe	 considerarse,	
es	la	textura	superficial,	ya	que	ésta	determina	
la	velocidad	con	que	el	agua	puede	escapar	de	
entre	la	llanta	y	el	pavimento	y	también	la	ra-
pidez	con	que	escurre	por	la	superficie	durante	
la	lluvia.	
El	agua	sobre	los	pavimentos	puede	ocasionar	
una	 pérdida	 de	 contacto	 entre	 la	 llanta	 y	 su	
superficie,	y	provocar	la	pérdida	del	control	de	
la	dirección	del	vehículo	y	su	deslizamiento,	fe-
nómeno	que	se	denomina	hidroplaneo	o	acua-
planeocomo	se	muestra	en	la	Figura	6.
 
Generalmente	 ocurre	 cuando	 se	 conduce	 un	
vehículo	bajo	la	lluvia	a	gran	velocidad	y	se	for-
ma	una	lámina	de	agua	sobre	la	superficie	de	
rodamiento	que	alcanza	un	nivel	crítico	en	fun-
ción	de	la	velocidad	del	vehículo,	con	el	fin	de	
evitar	o	minimizar	que	ocurra	esta	fenómeno,	
a	los	pavimentos	se	les	debe	proporcionar	una	
textura	superficial	compatible	con	el	ambiente,	
velocidad	de	circulación,	intensidad	de	transito,	
topografía	y	 características	geométricas	de	 la	
infraestructura	carretera.
Otro	 factor	 relevante	 que	 debe	 tomarse	 en	
cuenta	 para	 la	 correcta	 estructuración	 de	 los	
pavimentos	es	el	clima,	por	ejemplo	es	de	vital	
importancia	 considerar	 las	 temperaturas	muy	
altas	 y	 de	 congelamiento.	 Las	 temperaturas	
altas	pueden	afectar	la	estabilidad	de	las	car-
petas	asfálticas,	pues	cuando	esta	no	es	sufi-
ciente,	la	superficie	de	rodamiento	sufre	defor-
maciones	por	el	corrimiento	de	la	carpeta.
Este	defecto	se	corrige	utilizando	asfaltos	de	mayor	dureza,	que	son	menos	sensibles	a	las	varia-
ciones	de	temperatura,	pero	también	se	debe	cuidar	que	los	módulos	de	elasticidad	de	la	carpeta	
y	de	la	base	sean	lo	más	aproximados	posibles	como	se	muestra	en	la	Figura	7.
 
Las	bajas	temperaturas	afectan	la	estructura	de	los	pavimentos,	al	congelarse	el	agua	que	se	en-
cuentra	entre	las	partículas,	lo	cual	provoca	que	se	pierda	la	compactación	de	los	materiales,	pues	
este	fenómeno	aumenta	el	volumen	del	agua.	El	problema	se	agudiza	en	primavera,	cuando	se	
presenta	el	deshielo,	ya	que	los	suelos	menos	compactos	absorben	considerablemente	el	agua	y	
esto	hace	que	su	capacidad	de	carga	disminuya.	En	las	zonas	donde	se	presentan	temperaturas	
de	congelamiento,	como	se	muestra	en	la	Figura	8,	se	debe	evitar	el	agua	capilar	en	las	capas	
superiores	de	la	estructura	de	los	pavimentos.	Para	ello	es	necesario	que	en	la	región	afectada	
por	este	fenómeno	se	diseñe	una	capa	rompedora	de	capilaridad,	es	decir	una	capa	de	material	
granular	sin	finos.	
Cuando	en	una	región,	sin	problemas	de	conge-
lamiento	se	requiera	adoptar	un	método	para	
la	 estructuración	 de	 los	 pavimentos,	 creado	
para	otra	región	que	si	presente	ese	problema,	
se	deberán	hacer	los	estudios	necesarios	para	
corregir	 los	modelos	matemáticos	del	diseño,	
ya	que	de	otra	manera	se	correrá	el	riesgo	de	
sobre	diseñar	estructuras	en	más	del	30%.	Lo	
anterior	 no	 es	 conveniente,	 ya	 que	 las	 obras	
deben	proyectarse	con	la	mayor	economía	po-
sible.
1.2.4. Factores económicos
Puede	afirmarse	que	en	la	filosofía	del	ingenie-
ro	de	pavimentos	y	aún	en	la	de	la	ingeniería	
nacional,	 ha	 llegado	 a	 establecerse	 explícita-
mente	la	idea	de	que	el	costo	mínimo	de	cons-
trucción,	 es	 decir,	 la	 inversión	 inicial,	 es	 una	
meta	ideal	de	todo	proyecto.	
Es	claro	que	ninguna	entidad	es	partidaria	de	
gastar	 su	 presupuesto	 en	 números	 mayores	
que	 lo	necesario	en	 cada	caso,	pero	el	 gasto	
necesario	 difícilmente	 coincide	 con	 la	mínima	
inversión	inicial	y	en	ocasiones		suele	ser	ma-
yor,	por	tener	que	tomar	en	cuenta	otros	fac-
tores.	
De	esta	manera,	el	criterio	del	costo	inicial	mí-
nimo	ha	 llevado	a	 infraestructuras	deficientes	
en	muchos	casos;	no	preparadas	para	un	 fu-
turo	uso	y	crecimiento	y,	a	veces,	con	un	fun-
cionamiento	 defectuoso.	 En	 este	 sentido,	 el	
criterio	 del	 ingeniero	 no	 puede	 desarrollarse,	
obviamente,	sin	una	consideración	de	los	fac-
tores	económicos	involucrados,	pero	éstos	re-
sultan	siempre	de	una	amplitud	y	balance	que	
trasciende	 enormemente	 las	 consideraciones	
preponderantes	del	costo	inicial	de	la	construc-
ción.	
En	la	planeación,	diseño,	construcción	y	admi-
nistración	de	los	pavimentos,	se	deben	consi-
derar	los	siguientes	costos:	costos	de	construc-
ción	o	inversión	inicial,	costos	de	conservación,	
costos	de	operación,	costos	de	accidentes,	en-
tre	otros.
En	relación	a	la	demanda	de	tránsito,	las	obras	
de	 infraestructura	 carretera	 se	 deben	 clasi-
ficar	 conforme	 las	 especificaciones	 para	 que	
las	características	geométricas	y	de	calidad	de	
los	materiales	que	conforman	los	pavimentos,	
sean	acorde	a	las	necesidades	y	a	los	costos	de	
operación.
La	división	en	capas	que	se	hace	en	un	pavi-
mento	obedece	a	un	factor	económico,	ya	que	
cuando	determinamos	el	espesor	de	una	capa,	
el	objetivo	es	darle	el	grosor	mínimo	que	re-
duzca	los	esfuerzos	sobre	la	capa	inmediata	in-
ferior.	La	resistencia	de	las	diferentes	capas	no	
solo	dependerá	del	material	que	la	constituye,	
también	resulta	de	gran	influencia	el	procedi-
miento	 constructivo;	 siendo	 dos	 factores	 im-
portantes	 la	 compactación	 y	 la	 humedad,	 ya	
que	 cuando	un	material	 no	 se	acomoda	ade-
cuadamente,	 éste	 se	 consolida	 por	 efecto	 de	
las	cargas	y	es	cuando	se	producen	deforma-
ciones	permanentes.
En	 ocasiones,	 y	 dada	 la	 escases	 de	 recursos	
financieros,	es	 frecuente	pensar	en	abatir	 los	
costos	de	construcción,	sacrificando	la	calidad	
de	los	materiales	que	conforman	la	sección	es-
tructural	de	los	pavimentos.	Lo	anterior	es	un	
gran	error,	pues	a	futuro,	los	gastos	de	conser-
vación	y	operación	se	incrementan	en	exceso.
En	 consecuencia,	 los	 deterioros	 que	 presen-
te	 la	 superficie	 de	 rodamiento,	 propiciara	 un	
costo	mayor	de	 los	bienes	y	 servicios	que	se	
transportan	por	esa	 infraestructura	 carretera.	
Por	 lo	tanto,	en	 la	sección	estructural,	se	de-
ben	 seleccionar	 los	 materiales	 que	 ofrezcan	
una	adecuada	resistencia	al	esfuerzo	cortante	
y	que	sufran	 los	menores	cambios	volumétri-
cos	y	deformaciones,	con	las	variaciones	en	los	
contenidos	naturales	de	agua.
A	través	de	la	experiencia,	se	ha	podido	con-
cluir	que	ahorrar	en	los	materiales	de	construc-
ción	 de	 las	 terracerías	 empleando	materiales	
plásticos,	 en	 aras	 de	 tener	 una	 inversión	 ini-
cial	 reducida,	 es	 una	 idea	 errónea,	 pues	 aún	
para	la	inversión	inicial,	los	espesores	de	pavi-
mentos	resultan	mayores	y	por	consiguiente	se	
propicia	un	mayor	costo,	sin	garantizar	el	com-
portamiento	adecuado	de	la	estructura	a	través	
de	su	vida	útil,	pues	un	material	plástico	es	de-
formable	y	presenta	variaciones	volumétricas.
En	las	vías	terrestres	es	fundamental	estudiar	
los	acarreos	de	los	materiales	de	construcción,	
de	tal	manera	que	el	costo	de	las	terracería	sea	
reducido,	para	esto	se	utilizará	 la	curva	masa	
y	se	deberá	considerar	el	equipo	necesario	de	
acuerdo	con	la	distancia	de	acarreo,	así	como	
los	 tratamientos	 que	 se	 deben	o	 se	 dejen	de	
ejecutar	al	mover	las	compensadoras,	los	cos-
tos	de	tratamientos,	etcétera.
En	este	sentido,	y	una	vez	que	se	tienen	ubica-
dos	 los	bancos	de	materiales	que	pueden	uti-
lizarse	para	construir	la	capa	subrasante	y	las	
capas	de	la	superestructura	de	los	pavimentos,	
es	preciso	seleccionar	los	materiales	cuyos	tra-
tamientos	 necesarios	 y	 acarreos,	 reporte	 los	
menores	costos.	Cuando	se	autoriza	un	incre-
mento	de	las	cargas,	los	pavimentos	sufren	un	
envejecimiento	prematuro,	llegando	al	nivel	de	
rechazo	antes	de	lo	calculado	en	el	diseño	ori-
ginal,	produciéndose	un	rápido	desgaste	en	la	
superficie	de	rodamiento,	el	cual	se	manifiesta	
en	deterioros	y	fallas,	lo	que	obligará	a	realizar	
una	 fuerte	 inversión	 en	 el	 refuerzo	 de	 la	 es-
tructura,	que	puede	resolverse	con	una	sobre	
carpeta,	o	en	caso	de	requerirse,	con	la	recons-
trucción	total	de	la	sección	estructural.	
Si	el	procedimiento	de	refuerzo	resulta	correc-
to,	los	costos	de	conservación	serán	reducidos,	
siempre	y	cuando	no	se	vuelvan	a	incrementar	
las	cargas;	pero	si	el	refuerzo	colocado	no	es	el	
requerido,	o	no	se	hizo	con	materiales	de	cali-
dad	adecuada,	 los	costos	de	conservación	se-
guirán	incrementándose	más	allá	de	lo	normal.
El	pavimento	tiene	que	sostener	una	operación	
y	ésta	 representa,	 si	 se	 toman	en	 cuenta	 to-
dos	 los	costos	 involucrados,	valores	económi-
cos	muy	superiores	a	lo	que	costó	construir	y	
conservar	 la	 infraestructura;	 considerando	 un	
periodo	deutilización	de	cuarenta	o	cincuenta	
años,	aunque	en	ocasiones	es	mucho	mayor,	la	
conservación	de	una	carretera	puede	costar	de	
diez	o	doce	veces	el	costo	de	su	construcción,	
pero	la	operación,	es	decir,	 los	costos	vehicu-
lares	directos	en	que	 incurre	el	 transporte	de	
carga	y	mercancías	que	circulan	sobre	los	pa-
vimentos,	pueden	representar	en	el	mismo	pe-
riodo	entre	200,	400	o	aún	más	veces	su	costo	
inicial,	dependiendo	del	nivel	de	ocupación.
Estudios	 realizados	 por	 el	 Instituto	 Mexicano	
del	Transporte,	han	demostrado	que	si	el	esta-
do	superficial	de	un	pavimento	pasa	de	lo	que	
se	considerara	un	estado	 “óptimo”	a	otro	ca-
lificado	de	“bueno”,	el	costo	de	operación	por	
kilómetro	recorrido,	puede	aumentar	de	un	15	
a	un	20%	y,	si	el	estado	superficial	 llegara	a	
“malo”,	este	factor	de	incremento	podría	ser	de	
35	ó	40%.	
Actualmente,	este	tipo	de	incrementos	afectan	
el	 tránsito,	que	en	número	de	vehículos	y	en	
valor	económico	de	la	carga	transportada,	son	
incomparables	con	 los	de	un	pasado	relativa-
mente	reciente.	Para	dar	una	idea	de	la	activi-
dad	económica	que	mantiene	hoy	el	transporte	
nacional,	 puede	 decirse	 que	 por	 la	 Autopista	
México	 -	 Querétaro,	 pasa	 cada	 año	 un	 valor	
transportado	del	orden	del	25%	del	Producto	
Interno	Bruto	(PIB)	de	México.	
Esta	 enorme	 desproporción	 entre	 los	 costos	
y	 los	 beneficios	 de	 operar	 la	 infraestructura	
carretera,	 en	 comparación	 con	 los	 costos	 de	
construirla,	aumentan	los	riesgos	al	establecer	
el	criterio	de	que	sea	el	costo	de	construcción	
mínimo	el	paradigma	de	un	proyecto	carretero.	
Dicha	situación	evidencia,	el	papel	tan	impor-
tante	de	que	un	pavimento	este		en	buen	esta-
do,	juega	en	los	ahorros	posibles.
UNIDAD 2: DISEÑO Y PROYECTO 
DE PAVIMENTOS
Objetivo
Al	terminar		la		unidad,	el	participante	será	capaz	de	
identificar	y	analizar	las	consideraciones	relativas	a	
los	esfuerzos	y	deformaciones	en	 los	pavimentos,	
para	poder	manejar	e	interpretar	los	diferentes	mé-
todos	que	se	aplican	en	el	diseño	de	pavimentos,	
tanto	flexibles	como	rígidos	y	así	conocer	 las	ten-
dencias	de	estos	a	nivel	internacional.
2.1. Consideraciones teóricas relativas a 
la distribución de esfuerzos y deformacio-
nes en pavimentos flexibles y rígidos.
 
Actualmente,	debe	reconocerse	que	los	factores	
más	importantes	que	influyen	en	la	Ingeniería	
de	pavimentos	han	cambiado;	si	anteriormen-
te,	era	el	 agua	y	 sus	efectos	más	directos	 la	
causa	de	los	más	evidentes	deterioros,	hoy	son	
otros	 los	elementos	más	activos.	En	 los	pavi-
mentos	actuales,	la	acción	de	las	cargas	repeti-
das	es	la	más	notable	causa	de	deterioro;	estas	
cargas	 han	 aumentado	 en	 demasía,	 tanto	 en	
magnitud	como	en	número	de	repeticiones,	lo	
que	induce	a	la	posibilidad	de	fallas	por	fatiga	
y	por	el	efecto	de	la	deformación	acumulativa.
En	general,	las	obras	de	Ingeniería	se	pueden	
analizar	desde	dos	perspectivas:
a)	 Criterio	de	resistencia,	en	el	cual	se	bus-
ca	que	los	esfuerzos	actuantes	sean	menores	a	
los	esfuerzos	resistentes	del	material.
b)	 Criterio	 de	 deformación,	 en	 este	 caso	
se	busca	que	las	deformaciones	que	sufre	una	
estructura	 no	 sean	 excesivas,	 ya	 que	 si	 esto	
ocurre,	 la	 estructura	 se	 vería	 afectada	 en	 su	
funcionamiento.
En	 un	 pavimento,	 debe	 revisarse	 que	 no	 se	
presente	la	falla	del	mismo	bajo	la	acción	de	la	
máxima	carga	que	 soportara	durante	 su	vida	
útil.
La	 ruptura	de	un	pavimento	flexible	 o	 rígido,	
puede	ocurrir	debido	a	los	esfuerzos	de	tensión	
ocasionados	por	la	carga	de	una	rueda,	o	bien,	
se	puede	presentar	una	falla	por	resistencia	al	
corte	de	las	diferentes	capas	de	un	pavimento.
La	falla	por	fatiga	es	la	que	ocurre	por	la	acción	
reiterada	de	un	esfuerzo	que,	aplicado	una	sola	
vez,	no	provocaría	ningún	problema.	En	el	caso	
de	los	pavimentos,	esta	falla	la	produce	el	efec-
to	reiterativo	que	tiene	el	tránsito	al	pasar	una	
y	otra	vez	sobre	una	carpeta	asfáltica.	Obvia-
mente,	este	efecto	reiterativo	depende	de	dos	
condiciones.	
Primero,	de	la	intensidad	de	la	acción	reitera-
da,	es	decir,	del	esfuerzo	aplicado	cada	vez	que	
esto	ocurre	y,	segundo,	de	 la	magnitud	de	 la	
deformación	inducida	en	cada	aplicación	de	la	
carga;	también	influye	poderosamente	la	flexi-
bilidad	o	rigidez	de	la	capa	del	pavimento	que	
soporta	la	repetición.	
La	 intensidad	 de	 dicho	 efecto	 es	medida	 por	
la	magnitud	de	la	carga	que	se	aplica	a	través	
de	las	llantas	de	un	vehículo	y	la	reiteración	es	
medida	por	 las	 repeticiones	de	esa	carga	so-
bre	 una	misma	 zona	 de	 dicho	 pavimento.	 La	
acción	de	las	 llantas	de	los	vehículos	produce	
deformaciones	elásticas	y	deformaciones	per-
manentes	o	plásticas,	presentando	estas	últi-
mas	la	característica	de	que	se	van	acumulan-
do	 durante	 la	 vida	 útil	 de	 los	 pavimentos.	 El	
efecto	de	deformación	acumulativa	resulta	de	
la	deformación	que	el	pavimento	sufre	bajo	la	
acción	de	la	llanta	que	pasa.	
Dicha	 deformación	 se	 recupera	 parcialmente	
cuando	 la	 llanta	deja	de	oprimir,	 pero	 tal	 re-
cuperación	nunca	es	 total;	 siempre	queda	un	
remanente,	 que	 conduce	 a	 una	 deformación	
permanente,	la	cual	dificulta	la	marcha	de	los	
vehículos,	 aumentando	 su	 costo	 operativo	 y,	
eventualmente,	contribuye	a	la	ruptura	y	agrie-
tamiento	de	la	carpeta.
Al	agrietarse	la	carpeta	el	agua	puede	penetrar	
en	el	interior	de	la	sección	estructural,	forma-
da	por	materiales	pétreos	que	disminuirán	su	
resistencia,	 lo	 cual,	 tendría	 como	 consecuen-
cia,	 una	 falla	 generalizada	 de	 dicha	 sección	
estructural.	 Debe	 tenerse	 en	 cuenta	 que	 en	
un	pavimento	la	capa	superior	(carpeta)	es	la	
más	 rígida	del	 conjunto	de	 la	 sección	estruc-
tural.	 Evidentemente,	 una	 manera	 de	 prote-
ger	la	carpeta	del	agrietamiento	producido	por	
el	efecto	reiterado	del	tránsito	es	hacerla	con	
un	espesor	tal	que	el	esfuerzo	aplicado	resulte	
muy	reducido	en	comparación	con	la	resisten-
cia	de	la	capa,	esto	es,	construirla	por	arriba	de	
lo	que	se	llama	el	umbral	de	fatiga,	pero	esto	
llevaría	a	la	construcción	inicial	de	carpetas	de	
gran	espesor.	
Por	lo	que,	la	falla	por	fatiga	en	la	carpeta,	pue-
de	combatirse	de	dos	maneras:	primero	dan-
do	a	 la	carpeta	un	espesor	 tal	que	el	esfuer-
zo	aplicado	por	el	 tránsito	 le	permita	aceptar	
todas	 las	 repeticiones	 con	 deformaciones	 tan	
reducidas	 que	 no	 produzcan	 posibilidades	 de	
agrietamiento	 o	 de	 deformación	 acumulativa	
y,	 segundo,	 apoyando	dicha	 carpeta	 en	 otras	
capas	 suficientemente	 resistentes	 y	 poco	 de-
formables	como	para	lograr	el	mismo	efecto.
Estas	capas	de	apoyo	de	la	carpeta	están	for-
madas	por	materiales	pétreos,	que	para	cum-
plir	 con	su	cometido,	deben	ser	 resistentes	y	
poco	deformables,	en	relación	a	los	niveles	de	
esfuerzos	 correspondientes	 a	 la	 profundidad	
relativa	de	la	capa.
Naturalmente,	estos	materiales	pétreos	resul-
tan	más	económicos	que	las	carpetas,	de	ma-
nera	que	suele	resultar	más	conveniente	que	la	
sección	estructural	de	los	pavimentos	tenga	la	
suficiente	resistencia	y	deformabilidad	relativa	
como	para	poder	funcionar	satisfactoriamente	
aún	con	carpetas	más	delgadas.
De	esta	manera	 se	 logrará	 también	una	 sec-
ción	estructural	que	pueda	crecer	hacia	arriba	
en	forma	económica	y	racional,	si	el	camino	ve	
acrecentado	el	 tránsito	circulante,	 lográndose	
secciones	estructurales	en	las	que	todo	lo	an-
tes	hecho	sea	todo	aprovechable	y	el	refuerzo	
necesario	por	 el	 crecimiento	del	 tránsito,	 sea	
un	 complemento	 sencillo	 (sobrecarpeta),	 que	
no	exija	acciones	en	profundidad,	siempre	mu-
cho	más	costosas.
Por	otro	lado,	y	debido	al	complejo	comporta-
miento	de	 los	 suelos	 y	 a	que	 los	pavimentos	
están	constituidos	por	un	sistema	de	capas,	los	
esfuerzos	 reales	 en	 dichos	 pavimentos,	 solo	
pueden	 ser	 calculados	 en	 forma	 aproximada,	
faltando	aún	una	teoría	adecuada	para	la	esti-
mación	real	de	los	esfuerzos.	
Sin	embargo,	la	comprensión	del	análisis	teó-
rico,	 facilita	reconocerlos	 factores	que	deter-
minan	los	esfuerzos	en	el	comportamiento	de	
los	pavimentos	flexibles.	Para	ello,	se	emplean	
los	 conceptos	 de	 la	 distribución	 de	 esfuerzos	
verticales	de	Boussinesq,	 planteada	para	una	
placa	estática	circular	y	flexible,	apoyada	uni-
formemente	en	un	medio	elástico,	homogéneo	
e	isótropo.
La	distribución	vertical	de	esfuerzos	bajo	una	
carga	concentrada	aplicada	en	la	superficie	ho-
rizontal,	toma	la	forma	de	una	superficie	acam-
panada,	en	donde	los	esfuerzos	máximos	tie-
nen	lugar	en	el	plano	vertical	que	pasa	a	través	
del	punto	de	aplicación	de	la	carga.
Para	el	caso	de	los	pavimentos	flexibles,	la	car-
ga	 en	 la	 superficie	 no	 es	 una	 carga	 puntual,	
sino	 que	 se	 transmite	 en	 forma	 de	 una	 car-
ga	distribuida	sobre	un	área	aproximadamente	
elíptica,	correspondiente	con	la	huella	de	con-
tacto	de	la	rueda.	Sin	embargo,	para	fines	de	
cálculo,	se	considera	que	el	área	de	contacto	es	
de	forma	circular,	cubriendo	un	área	cuyo	valor	
es	igual	al	de	la	elipse	de	contacto	de	la	rueda,	
como	se	muestra	en	la	Figura	1.	
Por	lo	tanto	para	estudiar	la	distribución	de	es-
fuerzos	en	un	pavimento	flexible	se	debe	tomar	
en	cuenta	que	éste	es	una	estructura	de	varias	
capas	 con	 diferentes	 propiedades	mecánicas,	
como	se	muestra	en	la	Figura	2.		
 
Para	comprender	el	fenómeno,	primero	se	con-
siderará	la	estructura	del	pavimento	como	si	se	
tratara	de	una	estructura	de	una	sola	capa	de	
material	elástico,	 isotrópico,	homogéneo	y	de	
extensión	semiinfinita.	
Bajo	 estas	 consideraciones,	 Boussinesq	 obtu-
vo	el	esfuerzo	vertical	a	cualquier	profundidad,	
debajo	de	una	superficie	circular	del	suelo,	de-
bido	a	 la	acción	de	una	carga	uniformemente	
distribuida,	aplicada	sobre	la	superficie.
Los	esfuerzos	horizontales	radiales	que	se	dan	
en	un	medio	semiinfinito	y	homogéneo,	están	
dados	por	la	teoría	de	la	elasticidad	de	acuerdo	
a	las	constantes	elásticas:	Modulo	de	Elastici-
dad	(E),	Relación	de	Poisson	(μ)	y	Modulo	de	
Rigidez	al	Corte	(G).	
De	 lo	anterior	 se	 logro	concluir	que	 los	plan-
teamientos	de	Boussinesq	permiten	calcular	el	
espesor	del	pavimento,	para	la	aplicación	en	su	
superficie	de	una	carga	dada,	si	se	fija	la	defor-
mación	permisible	y	se	conocen	las	constantes	
elásticas.	Sin	embargo,	la	estructura	del	pavi-
mento	es	de	varias	capas,	 lo	que	implica	que	
la	hipótesis	de	un	medio	semiinfinito	y	homo-
géneo,	ya	no	se	cumplen	y	los	resultados	que	
se	obtienen	con	las	ecuaciones	de	Boussinesq	
distan	mucho	de	la	realidad.
La	distribución	de	esfuerzos	en	un	sistema	de	
varias	 capas,	 las	 cuales	 presentan	 diferentes	
rigideces	 que	 decrecen	 con	 la	 profundidad,	
esto	es,	la	capa	más	rígida	es	la	base,	le	sigue	
la	subbase,	posteriormente	la	subrasante	y	por	
último	la	terracería,	provoca	que	exista	la	ten-
dencia	de	que	los	esfuerzos	normales	verticales	
sean	bastante	mayores	en	las	capas	superiores	
que	en	las	inferiores.	
Otro	aspecto	importante,	es	el	hecho	de	que	las	
capas	de	la	base	y	la	subbase	y	con	frecuencia	
la	 capa	 subrasante,	 están	 formadas	 por	ma-
teriales	 de	 tipo	 granular,	 los	 cuales	 tienen	 la	
característica	 de	 que	 su	 deformabilidad	 de-
pende	de	la	presión	de	confinamiento	a	la	que	
están	sometidos.	En	estas	condiciones	evaluar	
su	deformabilidad	considerando	únicamente	el	
incremento	de	esfuerzo	vertical,	conduce	a	re-
sultados	que	se	alejan	de	la	realidad.	
Por	 lo	 tanto,	 hay	 que	 determinar	 el	 esfuerzo	
horizontal	 radial,	 el	 cual	 sirve	 para	 tomar	 en	
cuenta	el	incremento	en	la	presión	de	confina-
miento,	como	se	muestra	en	la	Figura	3.
Por	otro	lado,	y	como	ya	se	menciono,	un	pa-
vimento	rígido	consiste	en	una	losa	de	concre-
to	hidráulico	relativamente	delgada,	la	cual	se	
apoya	sobre	 la	base	o	 la	subbase	y	que	a	su	
vez	esta	descansa	sobre	una	capa	subrasante	
o	el	terreno	natural,	en	su	caso.	La	rigidez	de	
la	losa	de	concreto	hidráulico	es	mucho	mayor	
que	la	de	las	capas	inferiores	y	es	usual	utilizar	
juntas	de	contracción	y	de	dilatación,	como	se	
muestra	en	la	Figura	4.
 
Los	 esfuerzos	 que	 se	 presentan	 en	 los	 pavi-
mentos	 rígidos	 son	debidos	a	 cargas	exterio-
res,	cambios	cíclicos	de	temperatura,	cambios	
de	humedad	y	cambios	volumétricos	en	la	su-
brasante	o	 en	 la	 base.	Dichos	esfuerzos	pro-
vocan	 deformaciones	 en	 la	 losa	 de	 concreto,	
causando		mayores	esfuerzos	de	tensión	en	el	
concreto,	como	se	muestra	en	la	Figura	5.	
La	magnitud	 de	 los	 esfuerzos	 depende	 de	 la	
continuidad	 del	 soporte	 de	 la	 subrasante,	 la	
cual	puede	ser	destruida	por	el	efecto	del	bom-
beo	y	por	su	propia	deformación	plástica.
El	efecto	del	bombeo,	como	se	muestra	en	la	
Figura	 6,	 consiste	 en	 la	 expulsión	 de	 agua	 y	
suelo	de	la	superficie	de	soporte	de	las	losas	a	
través	de	las	juntas.	Existen	tres	factores	que	
provocan	 dicho	 fenómeno:	 Cargas	 pesadas	 y	
frecuentes,	presencia	de	agua	en	la	superficie	
de	soporte	de	la	losa	y	presencia	de	suelos	fi-
nos.
 
Los	 factores	 que	 influyen	 en	 los	 esfuerzos	 y	
deformaciones	son	complejos	y	en	muchos	ca-
sos	no	hay	una	teoría	para	poder	calcularlos.	
Westergaard	estudio	 los	esfuerzos	de	 tensión	
que	 se	 presentan	 en	 los	 pavimentos	 rígidos,	
debidos	 a	 la	 acción	 de	 las	 cargas	 exteriores	
producidas	por	una	 llanta,	dependiendo	de	 la	
posición	de	esta	en	el	tablero	de	la	losa,	ya	sea	
en	la	esquina,	en	el	interior	o	en	el	borde,	para	
ello	hizo	uso	de	la	teoría	de	la	elasticidad.	
Si	la	carga	se	encuentra	en	la	esquina,	se	asu-
me	que	el	pavimento,	actúa	como	un	voladizo	
con	la	carga	concentrada	en	la	esquina.	Por	lo	
tanto,	 los	esfuerzos	de	tensión	máximos	ocu-
rren	en	 la	cara	superior	de	 la	 losa,	pero	si	 la	
carga	se	encuentra	en	el	interior,	ésta	provoca	
esfuerzos	de	 tensión	en	 la	 cara	 inferior	de	 la	
losa,	 los	cuales	son	de	 igual	magnitud	en	to-
das	las	direcciones.	Si	la	carga	esta	en	el	bor-
de,	 también	provoca	esfuerzos	de	 tensión	en	
la	cara	inferior	de	la	losa,	pero	estos	son	máxi-
mos	en	la	dirección	del	borde.
Cuando	el	cambio	de	temperatura	es	igual	en	
la	parte	superior	e	inferior	de	la	losa,	se	pre-
sentan	los	fenómenos	de	dilatación	y	contrac-
ción,	pero	si	se	encuentra	en	forma	simultánea	
a	 diferentes	 temperaturas,	 hay	 un	 gradiente	
que	provoca	la	presencia	de	alabeos,	es	decir,	
la	superficie	de	 la	 losa	 tiende	a	combarse.	Si	
la	 temperatura	de	 la	superficie	es	menor	que	
en	la	parte	inferior,	el	alabeo	es	hacia	arriba,	o	
sea,	la	superficie	de	rodamiento	se	torna	cón-
cava.	
En	el	caso	contrario,	el	alabeo	es	hacia	abajo	
y	por	 lo	 tanto	 la	 superficie	de	 rodamiento	es	
convexa.	Al	producirse	este	fenómeno	el	peso	
del	 concreto	 tiende	a	mantener	 la	 losa	en	su	
posición	original,	provocando	que	se	induzcan	
esfuerzos	 de	 tensión	 en	 la	 losa.	 	 Así	mismo,	
los	esfuerzos	debidos	al	tránsito	se	modifican,	
pues	la	losa	no	está	apoyada	en	forma	continua	y	aparecen,	en	el	primer	caso,	los	esfuerzos	de	
tensión	en	la	parte	superior	y,	en	el	segundo	caso,	en	la	parte	inferior,	como	se	muestra	en	la	Fi-
gura	7.
 
Finalmente,	también	se	pueden	presentar	esfuerzos	en	las	losas	cuando	existen	expansiones	di-
ferenciales	en	las	capas	inferiores.	Por	lo	que	es	recomendable	evitar	este	tipo	de	esfuerzos	con	
materiales	de	baja	plasticidad	y	lo	más	homogéneos	posibles.
2.2. Métodos de diseño
Los	 distintos	métodos	 de	 diseño	 de	 los	 pavi-
mentos,	 en	 general	 han	 sufrido	 cambios	 a	 lo	
largo	 de	 la	 historia.	 Desde	 aquellos	 primeros	
métodos	de	tipo	empírico	de	principios	del	siglo	
pasado,	que	se	basaban	en	un	sistema	de	cla-
sificación	de	suelos,	o	se	apoyaban	en	pruebas	
de	 resistencia	 igualmente	 empíricas,	 hasta	 la	
época	actual	en	que	estos	sistemas	se	han	vis-
to	 fuertemente	enriquecidos	por	aportaciones	
de	 importantes	 investigaciones,	entre	 las	que	
destaca	la	realizada	en	tramos	experimentales,	
llevada	a	cabo	bajo	la	dirección	de	la	AASHTO,	
en	Estados	Unidos.	
Con	la	introducción	de	los	sistemas	informáti-cos,	la	utilización	de	sofisticados	instrumentos,	
equipos	de	ensaye	y	procedimientos	de	análisis	
como	el	método	del	elemento	finito,	se	han	de-
sarrollado	métodos	más	avanzados,	como	 los	
denominados	 empírico-mecanicistas,	 los	 cua-
les	tienen	un	componente	empírico,	basado	en	
resultados	 de	 laboratorio	 y	 observaciones	 de	
campo	y	un	componente	teórico,	basado	en	un	
modelo	estructural,	con	los	cuales	se	configura	
un	modelo	de	comportamiento.
Los	modelos	 estructurales	 de	 la	 parte	meca-
nicista,	están	más	avanzados	que	los	modelos	
de	comportamiento	de	 tipo	empírico.	Los	pri-
meros,	se	basan	en	una	teoría	mecánica,	como	
la	de	la	elasticidad,	mientras	que	los	segundos	
son	producto	de	ecuaciones	de	regresión,	que	
pueden	dar	 lugar	a	dispersiones	 importantes,	
por	lo	que	requieren	de	cuidadosas	calibracio-
nes	y	revisiones	que	aseguren	una	concordan-
cia	entre	la	predicción	y	la	realidad.	
Los	modelos	así	desarrollados	permiten	evaluar	
la	influencia	de	la	variación	de	los	espesores	de	
las	capas,	de	las	cargas	aplicadas,	de	la	intro-
ducción	de	nuevos	materiales,	la	influencia	del	
medio	ambiente,	 la	aplicación	de	medidas	de	
rehabilitación,	la	predicción	de	comportamien-
to	del	pavimento	a	través	del	tiempo,	así	como	
su	vida	remanente,	y	permite,	entre	otros	be-
neficios,	obtener	un	mayor	nivel	de	confianza	
en	 el	 diseño.	 Estos	métodos	 parecen	 ser	 los	
procedimientos	 de	 análisis	 más	 promisorios	
para	el	diseño	de	pavimentos.
Por	 otro	 lado,	 e	 independientemente	del	mé-
todo	de	diseño	que	se	emplee,	debe	conside-
rarse	un	criterio	de	diseño,	en	el	cual	el	riesgo	
mínimo	se	produzca	en	 las	capas	 inferiores	a	
las	que	los	vehículos	actuales	alcanzan	a	enviar	
esfuerzos	que,	aunque	decrecientes	con	la	pro-
fundidad,	 aún	 son	 claramente	 notables	 hasta	
profundidades	 que	 pueden	 llegar	 al	 orden	de	
un	metro.	
Si	sobre	una	terracería	razonablemente	buena	
se	van	colocando	una	capa	de	subrasante	apro-
piada	y	sobre	ella	una	subbase	y	una	base	de	
calidades	crecientes	y	francamente	capaces	de	
soportar	los	esfuerzos	que	les	lleguen,	tanto	en	
resistencia	como	en	posibilidades	de	deforma-
ción,	una	carpeta,	de	espesor	razonable,	podrá	
soportar	los	embates	del	tránsito	del	momen-
to,	con	cierto	margen	de	previsión.	
De	esta	manera,	una	política	racional	de	diseño	
debe	 llevar	a	 secciones	estructurales	de	 sufi-
ciente	calidad	como	para	que	 las	acciones	de	
conservación	asociadas	al	crecimiento	del	trán-
sito	consistan	en	simples	y	mucho	más	econó-
micos	refuerzos	en	la	superficie,	sin	necesidad	
de	realizar	auténticas	reconstrucciones	de	 las	
secciones	estructurales	y	continuamente	se	es-
tén	realizando	reencarpetados,	con	su	conse-
cuente	repercusión	desfavorable	en	los	costos	
de	operación	vehicular.
Debe	mencionarse	que	algunas	de	las	entida-
des	encargadas	de	la	operación	y	administra-
ción	 de	 pavimentos	 han	 implementado	 siste-
mas	de	análisis	que	comprenden	la	evaluación	
económica	 de	 las	 diferentes	 alternativas	 de	
estructuras	de	los	pavimentos	propuestas	para	
cada	 caso,	 con	 sus	 correspondientes	 estrate-
gias	de	conservación,	para	un	determinado	pe-
riodo	de	análisis;	con	lo	anterior	se	desarrollo	
el	 concepto	 del	 análisis	 de	 costo	 de	 ciclo	 de	
vida,	que	debe	utilizarse	como	elemento	 fun-
damental	para	la	toma	de	decisiones.
En	dicho	análisis	debe	intervenir	el	comporta-
miento	de	cada	una	de	las	alternativas	plantea-
das	y	se	deben	considerar	los	efectos	de	su	con-
servación,	las	características	del	tránsito	y	los	
costos	generados	durante	el	ciclo	de	vida	anali-
zado,	como:	costo	inicial	de	construcción,	cos-
tos	de	conservación	y	rehabilitación,	así	como	
los	inherentes	al	usuario,	como	son:	costos	de	
operación	en	función	del	estados	superficial	del	
pavimento	 y	 la	 influencia	 de	 las	 acciones	 de	
rehabilitación	en	los	costos	de	operación.	
Para	la	selección	de	la	mejor	alternativa,	se	de-
berá	elegir	aquella	que	resulte	de	la	combina-
ción	de	los	materiales	y	fondos	que	generen	la	
situación	económica	más	ventajosa.	Estos	tipos	
de	análisis	conduce	a	los	llamados	sistemas	de	
administración	de	pavimentos,	en	los	cuales	es	
de	primordial	importancia	contar	con	tres	mo-
delos	adecuados:	estructural,	de	predicción	de	
comportamiento	y	económico.
2.3. Pavimentos Flexibles
Los	métodos	de	diseño	de	pavimentos	flexibles	
utilizados	frecuentemente	son:	el	método	AAS-
HTO,	el	del	Instituto	del	Asfalto	y	el	del	Institu-
to	de	Ingeniería	de	la	UNAM.	
2.3.1. Método AASHTO
Este	método	es	de	amplia	aceptación	para	el	
diseño	 de	 pavimentos	 flexibles	 y	 fue	 emitido	
por	 la	American	Association	of	State	Highway	
and	Transportation	Officials.	El	método	se	pu-
blicó	 por	 primera	 vez	 en	 1972,	 existen	 revi-
siones	hasta	1993	y	en	la	actualidad	comienza	
a	distribuirse	 la	versión	2002.	La	 información	
de	pruebas	incluida	en	el	desarrollo	del	méto-
do	fue	recolectada	en	el	ensayo	vial	AASHO	de	
1958	a	1960.
Este	método	se	clasifica	dentro	de	los	procedi-
mientos	de	diseño	basados	en	ecuaciones	de	
regresión	desarrolladas	a	partir	de	resultados	
de	tramos	de	prueba.	Sin	embargo,	este	méto-
do	toma	un	carácter	mecanicístico,	al	introducir	
en	su	procedimiento	conceptos	como	los	Módu-
los	de	Resilencia	y	Elásticos	de	los	materiales.
El	ensayo	vial	AASHO	se	llevó	a	cabo	en	Ottawa,	
Illinois,	a	unos	128	kilómetros	de	Chicago.	Tan-
to	 el	 clima	 como	 el	 suelo	 son	 típicos	 de	 una	
gran	parte	de	los	Estados	Unidos.	Los	ensayos	
sobre	pavimentos	se	hicieron	sobre	seis	seccio-
nes	separadas	dobles,	con	pistas	de	doble	vía	
en	 forma	de	dos	 tramos	 rectos	paralelos	 con	
secciones	curvas	para	retorno.	En	 la	Figura	8	
se	presenta	una	planta	general	del	ensayo.
 
El	 método	 conserva	 los	 algoritmos	 originales	
del	ensayo	vial	correspondientes	a	un	grupo	re-
ducido	de	materiales,	un	solo	tipo	de	subrasan-
te,	 tránsito	 homogéneo	 y	 el	medio	 ambiente	
del	sitio	del	ensayo.	La	siguiente	ecuación	fue	
derivada	de	la	información	obtenida	del	ensa-
yo	vial	AASHTO	y	corresponde	al	mejor	ajuste	
de	 las	observaciones	hechas,	sin	embargo	ha	
sido	mejorada	con	investigaciones	en	el	perío-
do	1972	–	1993.
 
Donde:
	 •	 W18:	Número	predicho	de	repeticiones	de	ejes	equivalentes	de	carga	de	18	kips	(80	kN).
	 •	 ZR:	Desviación	normal	estándar.
	 •	 S0:	Error	estándar	combinado	de	la	predicción	del	tránsito	y	la	predicción	del	desempeño.
	 •	 ∆PSI:	Diferencia	entre	el	índice	de	diseño	inicial	de	servicio,	p0,	y	el		índice	de	diseño	final		 	
	 	 de	servicio,	pt.
	 •	 MR:	Módulo	Resiliente	(psi).
	 •	 SN:	es	igual	al	número	estructural	indicativo	del	espesor	total	requerido	de	pavimento:
 2 
SN= a1D1 + a2D2 + a3D3m3 
Donde:
	 o	 ai:	Coeficiente	de	la	capa	i.
	 o	 Di:	Espesor	(pulgadas)	de	la	capa	i.
	 o	 mi:	Coeficiente	de	drenaje	de	la	capa	i.
El	número	estructural,	“SN”,	es	un	número	abstracto	que	expresa	la	resistencia	estructural	reque-
rida	del	pavimento	para	una	combinación	de	soporte	del	suelo	“MR”,	tránsito	total	expresado	en	
ejes	equivalentes	de	18	kips	(18,000	libras),	índice	de	servicio	final	y	medio	ambiente.	El	“SN”	
requerido	debe	convertirse	en	espesores	de	rodadura,	base	y	subbase	mediante	el	uso	de	coefi-
cientes	apropiados	que	representen	la	resistencia	de	los	materiales	de	construcción.	
Los	coeficientes	de	capa	están	basados	en	el	módulo	de	elasticidad	y	han	sido	determinados	me-
diante	el	análisis	de	esfuerzos	y	deformaciones	unitarias	en	sistemas	de	pavimento	multicapa.	La	
solución	a	la	Ecuación	Número	1,	representa	el	valor	medio	del	tránsito	que	puede	ser	soportado	
por	unas	condiciones	determinadas,	es	decir,	existe	una	probabilidad	del	50%	de	que	el	tránsito	
verdadero	al	momento	de	alcanzar	el	índice	de	servicio	final	sea	mayor	o	menor	que	el	predicho.	
Por	 lo	que,	para	evitar	deterioros	tempranos	se	ha	 implementado	un	factor	de	confiabilidad	en	
el	proceso	de	diseño.	El	cual,	para	ser	utilizado	apropiadamente,	los	valores	que	se	ingresen	a	la	
ecuación	de	diseño	deben	ser	promedios	sin	ningúnajuste.	En	la	Figura	9	se	presenta	el	nomogra-
ma	de	diseño	para	resolver	la	ecuación	Número.	1	y	obtener	el	número	estructural	“SN”.
 
2.3.1.1. Índice de servicio
Los	conceptos	actuales	de	desempeño	del	pavimento	incluyen	consideraciones	estructurales,	fun-
cionales	y	de	seguridad,	estas	últimas	no	son	objeto	del	método	de	forma	importante.	El	desem-
peño	estructural	del	pavimento	se	relaciona	con	su	condición	física	para	soportar	cargas,	mientras	
que	el	desempeño	funcional	del	pavimento	trata	sobre	 lo	bien	que	se	sirve	al	usuario.	En	este	
sentido,	la	característica	dominante	es	el	confort	al	viajar.	Para	cuantificar	el	confort	del	viaje	se	
desarrolló	el	concepto	del	índice	de	servicio,	el	cual	se	usa	como	medida	de	desempeño	en	la	ecua-
ción	de	diseño.
El	Índice	de	Servicio	Presente	“PSI”,	se	obtiene	de	mediciones	de	rugosidad	y	daño	(agrietamiento,	
bacheo,	ahuellamiento,	etc.)	en	un	momento	determinado	durante	la	vida	de	servicio	del	pavimen-
to.	La	rugosidad	es	el	factor	dominante	en	la	determinación	del	“PSI”.	La	escala	del	“PSI”	varía	de	
0	a	5,	siendo	5	el	índice	más	alto.	
El	índice	de	servicio	inicial,	“pi”,	es	un	estimado	del	que	tendrá	el	pavimento	inmediatamente	des-
pués	de	la	construcción.	El	valor	de	“pi”	establecido	en	los	pavimentos	flexibles	del	ensayo	vial	
AASHTO	es	de	4.2,	pero	dada	la	variabilidad	de	los	métodos	de	construcción	del	experimento	se	
recomienda	que	las	entidades	establezcan	valores	superiores	de	acuerdo	a	sus	condiciones	locales.
Con	las	técnicas	modernas	de	construcción,	control	y	supervisión,	en	los	pavimentos	de	alta	cali-
dad	se	han	alcanzado	valores	de	hasta	4.8,	por	lo	que	se	recomienda	tomar	un	valor	de	4.5	para	
efectos	de	diseño.
	El	índice	de	servicio	final,	“pt”,	es	el	nivel	acep-
table	mínimo	antes	de	rehabilitar	 la	estructu-
ra.	Depende	del	tipo	de	carretera,	por	ejemplo,	
para	las	Autopistas	se	sugiere	un	valor	de	3.0,	
para	las	carreteas	principales	y	arterias	urba-
nas	de	2.5,	para	las	carreteras	de	secundarias	
importantes	un	valor	de	2.25,	para	 las	carre-
teras	secundarias	un	valor	de	2.0	y	para	las	de	
menor	importancia,	en	donde	prevalecen	con-
sideraciones	del	tipo	económico,	puede	usarse	
un	valor	de	1.5.
Para	el	diseño	de	pavimento	flexible	se	aplica	
el	 criterio	 de	 “pérdida	 de	 índice	 de	 servicio”.	
Para	 efectos	 de	 diseño	 se	 aplica	 la	 siguiente	
ecuación:
 
∆PSI = p0 - pt 
3 
Para	el	caso	de	diseños	de	pavimentos	en	cli-
mas	muy	extremosos,	en	especial	los	fríos,	la	
guía	de	diseño	del	método	actual	recomienda	
evaluar	adicionalmente	la	pérdida	del	índice	de	
servicio	 original	 y	 terminal	 debida	 a	 factores	
ambientales	por	congelamiento	y	deshielo,	que	
producen	cambios	volumétricos	notables	en	la	
capa	subrasante	y	capas	superiores	de	 la	es-
tructura	del	pavimento.	En	tales	casos,	el	par-
ticipante	deberá	 remitirse	al	método	AASHTO	
1993.
2.3.1.2. Tránsito
La	información	de	tránsito	requerida	para	este	
método	 corresponde	 a	 las	 cargas	 por	 eje,	 la	
configuración	de	los	ejes	y	el	número	de	apli-
caciones.	Los	resultados	del	ensayo	vial	AASHO	
indican	que	el	daño	producido	por	el	paso	de	
un	eje	de	cualquier	masa,	puede	representarse	
por	un	número	de	ejes	sencillos	equivalentes	
de	18	kips	o	ESAL.	
La	 ecuación	 siguiente	 puede	 ser	 usada	 para	
calcular	 el	 parámetro	 del	 tránsito	W18	 en	 el	
carril	de	diseño.
 
W18 = DD * DL * ESAL 
4 
Donde:
	 •W18	=	Tránsito	acumulado,	en	ejes	equiva	
	 lentes	sencillos	de	8.2	ton,	en	el	carril	de		 	
	 diseño.
	 •DD	=	Factor	de	distribución	direccional;	se		
	 recomienda	50%	para	la	mayoría	de	las	ca	
	 rreteras,	pudiendo	variar	de	0.3	a	0.7,	de	 	
	 pendiendo	de	en	qué	dirección	va	el	tránsi		
	 -to	con	mayor	porcentaje	de	vehículos	pesa	
	 dos.
	 •DL	=	Factor	de	distribución	por	carril,	cuan	
	 do	se	tengan	dos	o	más	carriles	por	sentido.	
	 •ESAL	=	Ejes	equivalentes	acumulados	en		
	 ambas	direcciones.
Para	calcular	los	ejes	equivalentes	acumulados,	
se	deberá	estimar	con	base	en	la	tasa	de	creci-
miento	anual	y	el	período	de	diseño	en	años,	el	
total	de	ejes	equivalentes	acumulados.
 
ESAL = TDPA* 365 * fEi * Ni * Gjt 
5 
Donde:
	 •ESAL	=	Ejes	equivalentes	acumulados	en		
	 ambas	direcciones.
	 •TDPA	=	Transito	Diario	Promedio	Anual.
	 •fEi	=	Factor	de	equivalencia	de	carga	para		
	 la	categoría	de	eje	i.	
	 •Ni	=	Número	de	ejes	en	cada	vehículo	de		
	 categoría	i.
	 •Gjt	=	Factor	de	crecimiento	para	determi	 	
	 nada	tasa	de	crecimiento	j	y	periodo		 	
	 de	diseño	t,	como	se	muestra	en	la	Tabla			
	 16	más	adelante.
Los	factores	de	equivalencia	permiten	conver-
tir	 varias	 cargas	 de	 ejes	 en	 ejes	 de	 18	 kips.	
El	 factor	de	equivalencia	de	carga	 representa	
la	relación	entre	el	número	de	repeticiones	de	
cualquier	 configuración	 (sencillo,	 tandem,	 trí-
dem)	y	carga	de	eje	necesarias	para	producir	la	
misma	reducción	en	el	“PSI”	que	la	producida	
por	la	aplicación	de	un	eje	sencillo	de	18	kips.	
De	 la	 Tablas	 1	 a	 la	 9	 (ver	 anexo_Tablas)	 se	
combinan	cada	uno	de	 los	 tres	 tipos	de	ejes,	
con	tres	valores	de	índice	final	2.0,	2.5	y	3.0.	
La	predicción	del	tránsito	(ESAL)	se	debe	basar	
en	información	histórica	de	conteos	y	operati-
vos	de	pesaje.	Estos	operativos	informan	acer-
ca	de	las	cargas	y	su	configuración	y	además	
aportan	información	sobre	la	distribución	direc-
cional	y	por	carriles	del	tránsito	de	la	vía.
 
Se	debe	considerar	una	distribución	direccional	
del	50%,	salvo	que	la	información	recabada	in-
dique	otro	comportamiento	en	la	carretera.	En	
cuanto	a	la	distribución	del	tránsito	por	carri-
les,	la	Tabla	10	presenta	rangos	de	asignación	
de	acuerdo	con	las	características	geométricas	
de	la	vía.
Ejemplo:	 El	 número	 de	 repeticiones	 de	 ejes	
equivalentes	 de	18	 kips	 proyectado	para	una	
carretera	de	seis	 carriles,	 tres	en	cada	direc-
ción,	es	de	20,	000,	000	y	se	considera	que	el	
factor	direccional	es	de	50%.	
¿Cuál	será	el	número	ESAL	en	el	carril	de	di-
seño?
Si	la	distribución	direccional	es	del	50%	en	una	
dirección	el	número	de	repeticiones	de	ejes	de	
18	kips	será:
20,	000,000	x	0.50	=	10,000,000	ESAL	18	kips.
De	acuerdo	con	a	la	Tabla	10,	una	vía	de	seis	
carriles	tiene	tres	carriles	en	ambas	direcciones	
y	le	corresponde	un	rango	de	ESAL	en	el	carril	
de	diseño	entre	60	y	80	por	ciento.	Es	decir,	el	
número	ESAL	del	carril	de	diseño	estará	entre:
10,	000,000	x	0.60	=	6,	000,000	ESAL	18	kips.
10,	000,000	x	0.80	=	8,	000,000	ESAL	18	kips.
Como	 se	 puede	 apreciar	 este	 rango	 es	 muy	
amplio,	por	lo	que	puede	representar	variacio-
nes	en	el	diseño	con	consecuencias	económi-
cas	para	el	proyecto.	Es	conveniente	entonces	
tratar	de	establecer	la	distribución	del	tránsito	
en	los	carriles	mediante	información	de	campo.
Las	consideraciones	clave	en	la	precisión	de	la	
estimación	del	tránsito	son:
	 La	 correcta	 selección	 de	 las	 equivalen-
cias	 de	 carga	utilizadas	para	 estimar	 el	 daño	
relativo	inducido	por	estas,	con	diferentes	ma-
sas	y	configuraciones.
	 La	precisión	de	 la	 información	de	volú-
menes	y	pesos	en	los	cuales	se	basa	la	proyec-
ción.
	 La	predicción	de	los	ESAL’s	en	el	período	
de	diseño.
	 La	interacción	entre	la	edad,	el	tránsito	y	
como	afecta	el	“PSI”.
El	período	de	diseño	varía	entre	10	y	20	años.	
Se	debe	recordar	que	el	período	de	diseño	y	la	
vida	del	 pavimento	 son	 conceptos	diferentes,	
pues	la	vida	del	pavimento	puede	prolongarse	
mediante	 proyectos	 de	 rehabilitación.	 Es	 im-
portante	 hacer	 notar	 que	 la	metodología	 ori-
ginal	de	AASHTO,	usualmente	consideraba	pe-
ríodos	de	diseño	de	20	años;	en	la	versión	de	
1993,	 recomienda	 los	 siguientes	 períodos	 de	
diseño	en	función	del	tipo	de	carretera,	como	
se	muestra	en	la	Tabla	11.
 
2.3.1.3. Módulo de Resiliencia efectivo
La	propiedad	que	caracteriza	los	materiales	en	
la	 Guía	 AASHTO	 es	 el	 Módulo	 	 de	 Resilencia	
“MR”.	Este	es	una	medida	de	 las	propiedades	
elásticas	del	suelo	que	reconoce	ciertas	carac-
terísticas	no	lineales.	La	obtención	del	Módulo	
de	Resiliencia,