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ICPC - Medellín
Esta publicación fue preparada por Jorge Alberto Alvarez Pabón director de infraestructura y
Cipriano Alberto Londoño Naranjo director técnico del Instituto Colombiano de Productores
de Cemento, y diagramada por Gabriel Jaime Betancur Henao.
El presente documento ha sido elaborado siguiendo estrictos cánones metodológicos y de
control dirigidos a asegurar su idoneidad como aporte a la reflexión técnica y académica. Su
publicación se dirige a exponer una opinión profesional que se estima razonable. El uso que de
su contenido se haga en procesos de diseño o construcción particulares será responsabilidad
exclusiva de las personas que tengan a bien tomarlas en consideración.
No esta permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamiento informático, ni
la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio ya sea electrónico, mecánico, por
fotocopia, por registro u otros métodos sin el permiso previo e ir escrito de los titulares del
Copyright.
ISBN: 978-958-97411-8-4
Editor:
INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO
Calle 79 A No. 7 A -24 – Tel. 571 744 04 40 – e-mail: bogota@icpc.org.co
Bogotá, Colombia
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Medellín, Colombia
www.icpc.org.co
Impreso en Colombia
LONDOÑO NARANJO, Cipriano y ALVAREZ PABÓN, Jorge Alberto. Manual de diseño de
pavimentos de concreto : para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito / Cipriano
Alberto Londoño Naranjo; Jorge Alberto Alvarez Pabón; Instituto Colombiano de Productores
de Cemento. – Medellín : ICPC; 2008. 114p.
CARRETERAS - CARRETERAS SECUNDARIAS - INVESTIGACIÓN - TRÁFICO - CAPACIDAD
DE SERVICIO - INGENIERÍA DE TRÁNSITO - BERMAS - CAMIONES - DISEÑO DE
PAVIMENTOS - ADMINISTRADORES VIALES - VÍAS - PAVIMENTOS - VOLÚMEN DE
TRÁNSITO

REPÚBLICA DE COLOMBIA
MINISTERIO DE TRANSPORTE • INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
ALVARO URIBE VÉLEZ
PRESIDENTE DE LA REPÚBLICA
ANDRÉS URIEL GALLEGO HENAO
MINISTRO DE TRANSPORTE
DANIEL ANDRÉS GARCÍA ARIZABALETA
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SECRETARIO GENERAL – MINISTERIO TRANSPORTE
FIDEL BOHÓRQUEZ CUARTAS
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GERENTE GRANDES PROYECTOS – INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
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GERENTE DE COMPETITIVIDAD – INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
ERNESTO DONADO POLO
SUBDIRECTOR DE APOYO TÉCNICO
ESPERANZA LEDEZMA LLOREDA
ALFONSO MONTEJO FONSECA
CAROL MURILLO FEO
REVISORES
CARLOS ALBERTO OSSA MORENO
DIRECTOR EJECUTIVO – INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO
ESTE DOCUMENTO FUE ELABORADO POR EL ICPC CON LA PARTICIPACIÓN DE
JORGE ALVAREZ PABÓN
CIPRIANO LONDOÑO NARANJO

1 Determinación del alcance de la publicación 7
2 Consideraciones acerca de la selección de pavimentos 8
2.1 Elementos para la elección de pavimentos de concreto 9
2.1.1 Aspectos técnicos 9
2.1.2 Aspectos económicos 10
2.1.3 Otros factores 10
3 Definición de variables 11
3.1 El tránsito y el período de diseño 11
3.2 La subrasante 12
3.3 Material de soporte para el pavimento 12
3.4 Características del concreto para pavimentos 12
3.5 Juntas 13
3.6 Transferencia de cargas entre losas y confinamiento lateral 13
3.7 Resumen de variables consideradas en el diseño 13
4 Metodología de diseño 15
4.1 Ejemplo con el catálogo de estructuras 20
5 Presupuesto 22
5.1 Costos de construcción 22
5.1.1 Materiales y actividades de construcción 22
5.1.2 Estimativo de los costos de construcción 23
5.2 Costos de operación y mantenimiento 30
5.2.1 Costos de operación 30
5.2.2 Costos de mantenimiento 30
6 Consideraciones sobre pavimentos especiales 36
7 Referencias 37

Tabla 3-1. Categorías de tránsito para la selección de espesores 12
Tabla 3-2. Clasificación de la subrasante de acuerdo con su resistencia 13
Tabla 3-3. Clasificación de los materiales de soporte para el pavimento
de concreto 13
Tabla 3-4. Registro de las resistencias del concreto empleadas
para el diseño de estructuras 13
Tabla 3-5. Denominación del sistema de transferencia de cargas
y confinamiento lateral 14
Tabla 3-6. Variables consideradas en los análisis de diseño del pavimento 14
Tabla 4-1. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo a la
combinación de variables y T0 como factor principal 16
Tabla 4.8. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo a la
Tabla 5-1. Análisis del costo de producción de concreto en obra 23
Tabla 5-2. Análisis del costo de producción de concreto en planta 24
Tabla 5-3. Análisis del costo del extendido, perfilado y vibrado
con formaletas deslizante (m3
) 25
Tabla 5-4. Análisis del costo, perfilado y vibrado con rodillo vibratorio (m3
) 26
Tabla 5-5. Análisis del costo del extendido, perfilado y vibrado
con regla vibratoria (m3
) 27
Tabla 5-6. Análisis del costo del texturizado y curado (m3
) 28
Tabla 5-7. Análisis del costo del corte, limpieza y sello de juntas (m3
) 29
Tabla 5-8. Actividades y frecuencia para el mantenimiento
de los pavimentos de concreto 30
Tabla 5-9. Análisis del costo de la demolición de un pavimento de concreto (m3
) 31
Tabla 5-10. Análisis del fresado de un pavimento de concreto (m3
) 32
Tabla 5-11. Análisis del costo de colocación de las dovelas 33
Tabla 5-12. Análisis del costo de reposición de sellos (m) 34

El presente documento ha sido elaborado siguiendo estrictos cánones
metodológicos y de control dirigidos a asegurar su idoneidad como aporte a la
reflexión técnica y académica. Su publicación se dirige a exponer una opinión
profesional que se estima razonable. El uso que de su contenido se haga en
procesos de diseño o construcción particulares será responsabilidad exclusiva
de las personas que tengan a bien tomarlas en consideración.
Convenio Interinstitucional de Cooperación Técnica

Determinación del alcance de la publicación
Esta publicación es parte del esfuerzo que el Ministerio de Transporte, hace para que los
ingenieros, los planificadores del desarrollo, las autoridades municipales y departamentales,
los evaluadores de proyectos y en general todos los que tienen que ver con la implementación,
concepción y desarrollo de la infraestructura vial, tengan herramientas confiables para escoger
el pavimento más adecuado para unas condiciones específicas, en las que se incluyen muchas
variables, de difícil cuantificación.
En este manual se presentarán -de la manera más clara, completa y concisa posible- las
particularidades de los pavimentos de concreto, las variables que influyen en su comportamiento
y, por ende, en la determinación de los espesores de las capas que lo constituyen, las
características que hacen que este pavimento gane o pierda competitividad frente a otras
alternativas de pavimentación y una guía para escoger las dimensiones de las losas y las
propiedades del concreto.
Los pavimentos de concreto son conocidos en toda la geografía de Colombia y en su
territorio se encuentran numerosos ejemplos que han prestado un servicio con muy buena
calidad, durante muchos años.
Con antelación a esta publicación el INVIAS publicó los manuales para el diseño de
pavimentos asfálticos de vías con bajos volúmenes de tránsito (Ref. 7.3) en primera instancia
y luego el correspondiente para vías con medios y altos volúmenes de tránsito (Ref. 7.4),
adicionando una actualización del primero en el 2007; se busca con esta nueva publicación
ofrecerle al país otras herramientas que permitan mejorar la calidad de sus vías.
Este manual está orientado hacía el diseño de pavimentos de concreto para carreteras
de diversa índole, desde caminos rurales hasta vías de primer orden. Otras aplicaciones de
los pavimentos de concreto como son la pavimentación de vías urbanas, parqueaderos, patios
industriales, muelles, vías para la explotación de minas o aeropuertos están por fuera del
alcance de este manual.
El objetivo del manual es el de establecer un catálogo de diseño de estructuras en función
de las variables más importantes que inciden en la determinación de los espesores y calidades
de las capas. Ese catálogo se construye con base en los métodos de diseño más conocidos
en el país como son el de la Portland Cement Association -PCA- versión 1984 (Ref. 7.20) y el
de la American Association of State Highway And Transportation Officials -AASHTO- versión
1993 (Ref. 7.1).
Es posible que la información suministrada acá permita enfocar el diseño de otras
aplicaciones y juiciosas modificaciones arrojen diseños bien estructurados, pero se recomienda
en todo caso, buscar documentos especializados en el diseño de pavimentos de concreto
para esas aplicaciones específicas no incluidas en este manual.
7

Consideraciones acerca
de la selección de pavimentos
La Asociación Internacional Permanente de Congresos de Rutas -AIPCR- desarrolló en
los años 1980 una guía para seleccionar el tipo de pavimento según las condiciones bajo las
cuales se desea construir. Esa guía se actualiza permanentemente y en el año 2005 se hizo
la última actualización (Ref. 7.2).
En este capítulo se mostrarán las consideraciones que plantea la guía para la correcta
selección de pavimentos. Hay que recordar acá, que la gran mayoría de carreteras en el
mundo no están pavimentadas y que de las que si lo están tienen en general estructuras cuya
superficie de rodadura está compuesta por materiales asfálticos, bien sea un concreto asfáltico
o un tratamiento superficial. Esto hace que en muchos países al momento de pavimentar se
piense en una solución que incluye el concreto asfáltico.
El pavimento de concreto, como cualquier otra solución, tiene su justificación cuando la
suma de los costos de construcción y mantenimiento a largo plazo, son inferiores a los de
otras aplicaciones. Está demostrado que el costo de operación de los vehículos circulando
sobre pavimentos de concreto es menor que el que tienen cuando circulan sobre pavimentos
de asfalto (Ref. 7.17), existen estudios en los que se muestra que el consumo de combustibles
es menor en los pavimentos de concreto, las distancias de frenado son más cortas (Ref. 7.25)
y con ello los accidentes de tránsito son menos graves. También está demostrado que el
consumo de energía para iluminar los pavimentos de concreto son menores (Ref. 7.22), lo
cual a largo plazo genera ahorros que pueden ser muy importantes cuando se trata de áreas
urbanas.
La competitividad de los pavimentos de concreto está dada por el costo de sus materias
primas y por el de las demás alternativas, las materias primas que más influyen en la competitividad
de una u otra solución son los costos del cemento, del asfalto, de los agregados, de los equipos
y como se dijo en el párrafo anterior, el costo del mantenimiento a lo largo de su vida útil.
En la selección de un tipo de pavimento están involucradas muchas personas con
capacidad de influenciar una decisión, por lo tanto, la escogencia de una solución en particular
debe nacer del consenso de los involucrados en dicha elección, entre los que están: las
autoridades municipales, departamentales o nacionales, los constructores, los diseñadores,
los interventores y en algunos casos los mismos usuarios.
8

2.1 Elementos para la elección de
pavimentos de concreto
La selección del tipo de pavimento está determinada
por muchas variables entre las que están los criterios
técnicos, los factores económicos del país o de la zona,
de las fuentes de materiales, su idoneidad y distancia
de acarreo, ahorros en energía, materiales y otros que
en determinadas ocasiones pueden inclinar la decisión
hacia un pavimento, como pueden ser las condiciones
ambientales o la disponibilidad de equipos y de mano
de obra.
Desde el punto de vista de la competitividad y de
alcanzar mejores ofertas económicas, siempre será
deseable mantener el máximo número posible de tipos
de pavimentos ya que eso mantiene al día, técnica y
económicamente hablando, los sistemas constructivos
y evita que en determinadas ocasiones se pueda
presentar una parálisis en la construcción de obras, si
llegase a faltar un insumo de la construcción.
Hay condiciones que favorecen la utilización de un
tipo de pavimento, otras que le quitan posibilidades por
lo que en cada obra se debe sopesar la pertinencia de
una solución en particular.
A continuación se enumeraran las variables que
influyen en la elección del tipo de pavimento:
2.1.1 Aspectos técnicos
2.1.1.1 Ventajas e inconvenientes de
los pavimentos de concreto
La característica que identifica los pavimentos de
concreto y de la cual derivan buena parte de sus
propiedades y ventajas es su alta rigidez, por la cual le
trasmiten al suelo, las cargas y esfuerzos en áreas muy
grandes. Esta característica hace que con frecuencia
los costos de construcción compitan con los de otras
alternativas cuando el suelo tiene baja capacidad de
soporte o cuando se trata de vías con tráfico pesado o
intenso, además de carreteras con tráfico muy bajo, en
las cuales el pavimento de concreto se puede construir
sobre el suelo sin interposición de una capa de material
de soporte.
Los pavimentos de concreto ofrecen una alta
resistencia al desgaste, no se ahuellan en ninguna
dirección, y cuando las losas tienen menos de 5 m de
longitud el efecto de la temperatura en los esfuerzos es
despreciable (Ref. 7.15).
En su contra está que la presencia de juntas y la
alta rigidez hacen que cuando se construyen sobre
materiales erosionables se de el fenómeno del bombeo
que ocurre por la acción conjunta del paso de los
vehículos y del agua, sobretodo, cuando las vías están
destinadas a tránsitos medios y altos. El deterioro se
puede atenuar y aun controlar cambiando el material de
soporte de las losas, con una buena concepción de
juntas y dotándolas de barras de transferencia de carga
de acero liso (dovelas) e implementando un buen sistema
de drenaje.
Es necesario en este punto advertir que los
pavimentos de concreto son muy sensibles al sub-
diseño, o a la presencia de sobrecargas no contempladas
en el estudio del tránsito. Por el contrario un aumento
en el espesor de diseño, de uno o dos centímetros
proporciona una buena protección con relación a
eventuales sobrecargas y pueden llegar a duplicar la vida
útil del pavimento.
Una característica de las estructuras de los
pavimentos de concreto es que se construyen en una
sola etapa , lo cual hace que no exista incertidumbre
sobre su comportamiento a largo plazo, pues no necesita
sobrecapas rutinarias, para mantener un adecuado nivel
de servicio
2.1.1.2 Calidad de los agregados
En los pavimentos de concreto se puede utilizar una
gama muy amplia de agregados y arenas, si cumplen
con unas condiciones mínimas que están relacionadas
en especial, con la granulometría (E-123-07) y con el
contenido de arcilla (E-124-07) (Ref. 7.5).
Los pavimentos de concreto se pueden construir
con agregados calizos blandos, siempre y cuando se
utilicen arenas de origen silíceo o aplicando en la
superficie del concreto, cuando está fresco aun, un
recubrimiento delgado de un material con mayor
resistencia, tales como los agregados silíceos, de cuarzo
o en algunos casos especiales, aun las fibras metálicas.
La experiencia que existe en muchos países indica
que se pueden alcanzar buenas resistencias y
pavimentos de concreto con buena calidad utilizando
agregados extraídos de las zonas aledañas a los ríos,
para su utilización se deben hacer ensayos cualitativos
que permitan establecer si se alcanzan los niveles de
resistencia establecidos en el diseño.
9

10
2.1.1.3 Subrasante clima
Los pavimentos de concreto son menos sensibles
a la capacidad de soporte del suelo y a las condiciones
climáticas que otros tipos de pavimentos; donde son
más competitivos los pavimentos de concreto es sobre
los suelos con baja capacidad de soporte debido a que
los esfuerzos los distribuye en áreas muy grandes con lo
que las solicitaciones que llegan al suelo son bajas.
Algunos suelos con baja capacidad de soporte
obligan a tener cuidados en el diseño y en la construcción,
cuando se encuentren áreas en las que debido a la
compresibilidad y heterogeneidad se deforman con
asentamientos diferenciales de baja longitud de onda.
Cuando el pavimento está destinado a zonas en las
que la temperatura es alta, los pavimentos de concreto
tienen la ventaja de que no se deforman bajo la circulación
de las cargas pesadas y si las dimensiones de las losas
están dentro de unos límites razonables, los movimientos
de las juntas son de poca monta.
2.1.2 Aspectos económicos
2.1.2.1 Costos de construcción
y conservación
La mejor técnica para escoger pavimentos es aquella
en la que se tienen en cuenta los costos de construcción,
los de mantenimiento, los de operación de los vehículos,
las condiciones locales para la producción de los
insumos, las políticas sobre utilización de mano de obra
capacitada o no, la disponibilidad de equipos o de algún
insumo en particular y de otros criterios que dependen
de las condiciones particulares.
Un análisis sobre todo lo mencionado en el párrafo
anterior está por fuera del alcance de este manual, sin
embargo al final se darán algunas guías que permitan
definir con una buena aproximación los costos de
construcción y los de mantenimiento rutinario.
Una de las dificultades que tiene la comparación de
costos entre diferentes pavimentos radica en que la vida
útil de ambas alternativas es diferente, mientras que para
los de cobertura asfáltica puede ser tan reducida como
cinco años, la de los de concreto puede llegar a ser hasta
de 50 años.
Los costos de mantenimiento dependerán de la
solidez de la estructura en el momento de la construcción
y son más altos cuando el pavimento tiene una estructura
débil. Un punto a resaltar es que no existen generalizacio-
nes en el tema de la comparación de alternativas de
pavimentación.
Está a favor de los pavimentos de concreto lo que
tiene que ver con su longevidad y bajos costos de
mantenimiento, siempre y cuando, como sucede también
con cualquier obra, estén correctamente concebidos y
bien construidos, pues de lo contrario pueden resultar
pavimentos que demanden reparaciones costosas y
difíciles de ejecutar.
Una ventaja para los usuarios, derivada de lo anterior,
está en que son escasos los cierres para acometer las
reparaciones, lo cual mantiene constantes los costos de
operación y permite tener certeza en la disponibilidad
del servicio.
2.1.3 Otros factores
Favorecen la selección de los pavimentos de concreto
la disponibilidad de la mano de obra, sobre todo durante
la construcción de pavimentos para vías secundarias o
terciarias, que por sus características se pueden construir
con medios muy sencillos, con equipos simples,
herramientas de fácil consecución y con uso intenso de
mano de obra con baja capacitación. Estas características
permiten la rápida constitución de empresas de
construcción en prácticamente cualquier lugar.
Un factor a tener en cuenta es la financiación de las
obras, cuando se consiguen recursos para construcción,
pero no para mantenimiento, se deben preferir los
pavimentos de concreto a los de asfalto. También resultan
económicos los pavimentos de concreto cuando se
consiguen recursos con bajos intereses, cuando estos
suben son más adecuados los pavimentos de asfalto,
dado que se pueden diferir las inversiones a otros
momentos.
En las zonas en donde se esperen altas temperaturas,
o derrames de combustibles, se deben preferir los
pavimentos de concreto pues esas condiciones afectan
en menor escala su desempeño, respecto de los
pavimentos de cobertura asfáltica.

Los pavimentos se diseñan y construyen con el objetivo de prestar el servicio para el cual
fue concebido, durante un periodo determinado, manteniendo unas condiciones de seguridad
óptimas, con un costo apropiado.
En el diseño del pavimento es necesario tener en cuenta varios elementos, de los cuales
los más importantes son la capacidad de soporte del suelo, el tránsito que circulará sobre la
estructura durante todo su periodo de diseño, las condiciones climáticas y los materiales con
que se construirá
Se presenta de manera sucinta la descripción de cada una de las variables que fueron
tenidas en cuenta en los análisis para la elaboración del catálogo de estructuras y que es
ampliada en forma detallada en el compendio de anexos al presente manual.
3.1 El tránsito y el período de diseño
Las categorías de tránsito que se tuvieron en cuenta para los diseños de los pavimentos
se indican en la Tabla 3-1, la cual se obtuvo a partir de los espectros de carga obtenidos con
la distribución de pesos para los diferentes tipos de eje por cada 1.000 camiones, en diferentes
estaciones de peaje en el país (Ref. 7.6), afectados por los respectivos factores de equivalencia
establecidos por la AASHTO.
El Tipo de vía, se refiere a la clasificación de ella según su importancia, como se menciona
en los anexos.
El “TPDs” es el promedio diario, obtenido de un conteo de una semana, de los vehículos
que pasan por una sección de la vía (Ref. 7.13).
Por último los ejes acumulados de 8,2 ton, son los ejes equivalentes que han de pasar
por el carril de diseño durante el período de diseño, el detalle de la forma como se obtuvieron
los valores indicados en la tabla se puede consultar en los anexos.
En este manual se considera un periodo de diseño de 20 años para todos los análisis
estructurales, el cual bajo premisas teóricas debe coincidir como mínimo con la vida útil del
pavimento, en el caso que exista una buena certidumbre en el análisis de las variables de diseño
y su respectiva proyección.
Definición de variables
11

12
3.2 La subrasante
Para el diseño del pavimento, en éste manual, se
tendrán cinco clases de suelo tal y como se indica en la
Tabla 3-2, en la cual, la clasificación se hace con base en
la Relación de Soporte de California del suelo -CBR-
evaluada según la Norma INVE-148-07, estos valores se
correlacionaron con el Módulo de Reacción de la
subrasante -k- que es el parámetro usado en las
ecuaciones de diseño (Ref. 7.10). En el capítulo 2 de los
anexos se realiza un amplia descripción sobre las
características físicas y mecánicas de los distintos tipos
de suelos y materiales que se interpretan en el rango o
clasificación del tipo de suelo.
Para subrasantes con CBR menores que 2, en la
mayoría de los casos y cuando el diseñador lo considere
conveniente, se requieren tratamientos especiales, como
la sustitución de los materiales inadecuados (remoción
parcial o total del material inaceptable) o la modificación
de sus características con base en mejoramientos
mecánicos o con la adición de productos como la cal,
el cemento u otros que doten a la subrasante de mejores
características mecánicas. (Artículo INV-230-07).
Tabla 3-1. Categorías de tránsito para la selección de espesores
3.3 Material de soporte
para el pavimento
En este manual se tendrán en cuenta tres tipos de
soporte para el pavimento, como se indica en la Tabla
3-3, el suelo natural, las bases granulares (Artículo INV-
330-07) y las bases estabilizadas con cemento (Artículo
INV-341-07), de 150 mm de espesor. Su efecto en el
espesor de la estructura se tendrá en cuenta elevando
el valor de la capacidad de soporte del terreno natural o
suelo de subrasante.
3.4 Características del concreto
para pavimentos
Para los diseños de los pavimentos se escogieron
4 calidades de concreto según lo indicado en la Tabla
3-4, las resistencias a la flexotracción se evalúan a los
28 días y se miden con base en el ensayo Resistencia a
la flexión del concreto. Método de la viga simple cargada
en los tercios de la luz (Norma INV E414-07).
M:
M:
M:
M:
M: Medias
A:
A:
A:
A:
A: Anchas
CC:
CC:
CC:
CC:
CC: Carreteras de 2 direcciones
MC:
MC:
MC:
MC:
MC: Carreteras multicarriles
AP:
AP:
AP:
AP:
AP: Autopistas
En la Tabla 3-1 las siglas tienen el siguiente significado:
Vt:
Vt:
Vt:
Vt:
Vt: Vía terciaria
Vs:
Vs:
Vs:
Vs:
Vs: Vía secundaria
Vp:
Vp:
Vp:
Vp:
Vp: Vía principal
E:
E:
E:
E:
E: Estrechas

13
Tabla 3-2. Clasificación de la subrasante de acuerdo con su resistencia.
Tabla 3-3. Clasificación de los materiales de soporte para el pavimento de concreto.
Tabla 3-4. Valores de resistencias a la flexotracción del concreto (Módulo de rotura).
3.5 Juntas
Las juntas son parte importante de los pavimentos
de concreto y se hacen con el fin de controlar los
esfuerzos que se presentan en el concreto como
consecuencia de los movimientos de contracción y de
dilatación del material y a los cambios de temperatura y
humedad, entre la cara superficial y la de soporte de las
losas de concreto (Ref. 7.15 y Ref. 7.16).
En principio las losas tendrán el ancho del carril y su
longitud debe estar comprendida entre 3,60 y 5,0 m y la
relación entre el largo y ancho de las losas debe oscilar
entre 1 y 1,3. Se ha observado que losas cuadradas tienen
un mejor comportamiento estructural.
3.6 Transferencia de cargas entre losas
y confinamiento lateral
Hay dos factores que influyen en la determinación
del espesor de las losas de concreto y son la presencia
de pasadores de carga (dovelas) en las juntas transversales
y los confinamientos laterales del pavimento, como son
las bermas, los bordillos o los andenes, en el manual se
identificaran con las siglas indicadas en la Tabla 3-5.
En este manual se presenta el espesor que deben
tener los pavimentos en función de la presencia o
ausencia de las dovelas y de los elementos confinantes,
que para efectos prácticos se denominan genéricamente
como bermas.
Hay que tener en cuenta que para algunas
condiciones de mala calidad en el soporte o tránsitos
altos no se consideran ciertos tipos de pavimentos, como
por ejemplo pavimentos sin bermas y sin dovelas.
En este manual no se contempla el uso de acero
para reforzar las losas, solo se tendrá acero en las dovelas
y en las barras de anclaje. El acero de las dovelas en las
juntas transversales es liso y con diámetros de más de
15 mm y el de las barras de anclajes es corrugado y con
diámetros menores a los 15 mm.
3.7 Resumen de variables
consideradas en el diseño
En resumen las variables con las que se realizaron
los diferentes diseños se indican en la Tabla 3-6. En la
tabla la abreviatura EALS se refiere a la abreviatura de
Equivalent Axels Load System o, el número de cargas
ejercidas por ejes equivalentes de 8,2 toneladas en el
periodo de diseño.

14
Tabla 3-5. Denominación del sistema de transferencia de cargas y confinamiento lateral
Tabla 3-6. Variables consideradas en los análisis de diseño del pavimento
En donde:
Si
Si
Si
Si
Si: “Clase de suelo con i variando desde 1 hasta 5”
T
T
T
T
Ti
ii
ii: “Clase de tránsito con i variando desde 0 hasta 6
D
D
D
D
D: “Dovelas”
B
B
B
B
B: “Bermas”
SN
SN
SN
SN
SN: “Suelo natural o subrasante”
BG
BG
BG
BG
BG: “Base granular”
BEC
BEC
BEC
BEC
BEC: “Base estabilizada con cemento”
CBR
CBR
CBR
CBR
CBR: “Relación de soporte de California”
EALS
EALS
EALS
EALS
EALS: Ejes equivalentes definidos con el procedimiento “Equivalent
Axels Load System”

15
En Colombia los métodos de diseño para los pavimentos de concreto más utilizados son
los propuestos por la AASHTO en 1993 y la PCA en 1984. Ambos métodos tienen
características distintas y los espesores calculados con ellos, para condiciones similares,
pueden ser diferentes, pese a lo anterior, se siguieron las recomendaciones de los dos métodos
para la elaboración de las cartas de diseño que se proponen en el catálogo de estructuras.
Los espesores registrados en las Tablas 4-1 a la Tabla 4-7 son el resultado del análisis de
más de 70.000 diseños, obtenidos a partir de las metodologías presentadas por la PCA´84 y
la AASHTO´93 los cuales se analizaron para seleccionar el abanico de 1.680 estructuras que
conforman este manual y que se esquematizan acorde a la figura 4.1.
Las dimensiones de las estructuras propuestas, se obtuvieron al analizar el espectro
gráfico de los resultados comparativos entre las metodologías de diseño. Durante el análisis
estructural, además de sus resultados, se tuvo en cuenta la tradición nacional, se desecharon
aquellos que tenían espesores muy reducidos por considerarlos frágiles y por el otro lado se
desecharon los que mostraban valores superiores a 30 cm, dejando para estos casos que el
diseñador de los pavimentos recurra a otras fuentes de información.
Los resultados se presentan tabulados en función de las variables seleccionadas y la
selección del espesor se hace seleccionando en primer lugar el tránsito (T#)
T#)
T#)
T#)
T#), luego se escoge
el tipo de suelo (S#)
(S#)
(S#)
(S#)
(S#) a partir de la capacidad de soporte de la subrasante, a continuación se
define si el pavimento tendrá dovelas (D)
(D)
(D)
(D)
(D) o no (ND)
(ND)
(ND)
(ND)
(ND) y bermas laterales (B) o
(B) o
(B) o
(B) o
(B) o (NB)
(NB)
(NB)
(NB)
(NB), hasta este
punto los datos se presentan en las columnas.
Luego se escoge el tipo de soporte sobre el que se desea construir el pavimento (SN,
(SN,
(SN,
(SN,
(SN,
BG, o BEC)
BG, o BEC)
BG, o BEC)
BG, o BEC)
BG, o BEC) y finalmente se escoge la calidad del concreto (MR#)
(MR#)
(MR#)
(MR#)
(MR#) y en la casilla en donde
coincidan todas las variables escogidas se lee el espesor en centímetros, que debe tener la
losa, que cumple con las condiciones fijadas.
Dado que los parámetros de calificación del estado superficial del pavimento no se
contemplan específicamente en las metodologías de diseño, se espera que al final de su
construcción se cumpla con todos los requerimientos exigidos para el recibo de las obras
contemplados en los términos de referencia de los contratos.
Metodología de diseño

16
Figura 4.1. Esquema representativo de un pavimento de concreto
Tabla 4-1. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T0 como factor principal

17

18

19

20
4.1 Ejemplo con el catálogo
de estructuras
Como ejemplo para la elección de una estructura
se describirán los pasos a seguir con la información de
un proyecto particular de pavimentación: (Se recomienda
leer con detenimiento los anexos, previo a la revisión del
presente ejemplo).
1. Información Básica (supuesta):
• Suelos de subrasante: Limos arcillosos de baja
compresibilidad ML – A-4
• Tráfico: Tpd: 1153
• (Autos 43% - Buses 30% - Camiones 27%)
• (2p: 8% - 2g: 6% - 3:6% - 3S2: 4% -
3S3: 3%)
• Periodo de Diseño: 20 años
• Crecimiento anual del tránsito del 2 %
• Se solicitan concretos con módulos entre
42 - 44 kg/cm2
• Se trata de una vía de dos carriles
2. Variables de diseño a partir de la información básica:
(Debe comprobarse con los datos reales del proyecto)
Tabla 4.8. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables y T4 como factor principal
• De acuerdo con las correlaciones de suelos un ML
tiene un CBR entre 5% y 15%; por efectos
conservadores se escoge en el rango inferior
CBR=7% que equivale a un S3.
• De acuerdo con los análisis del tráfico en el periodo
de diseño mediante teorías de proyección, el
tránsito futuro se encuentra en el rango de T4
(9E6<EALS<17E6).
• Dada la condición de alto volumen de tráfico
comercial en cuantía y frecuencia, se proyecta un
pavimento de concreto con transferencia de cargas
con dovelas y con bermas como confinamientos
laterales D y B.
• Concretos con alta resistencia y durabilidad encajan
los MR = 42 kg/cm2
o MR = 44 kg/cm2
.
3. Con estas suposiciones (T4 – S3 – DyB – MR4)
iniciales puede dar elección de la estructura deseada.
• Para T4 se observa la Tabla 4.8. Espesores de losa
de concreto (cm) de acuerdo a la combinación de
variables y T4 como factor principal. Se registran
las alternativas existentes para los demás
parámetros (S3 – DyB - MR).

21
4. Se tienen entonces las siguientes alternativas de elección de pavimento de concreto que cumple con todas las
exigencias de solicitación:
5. A estas alternativas se les realiza una evaluación
económica en la que el resultado será el reflejo de un
análisis (ver Capítulo 5) de las actividades de
construcción de cada una de las mismas, en donde
el proyectista podrá escoger la alternativa que
considere más adecuada para sus fines.
6. A la alternativa final hay que completarla con un
apropiado diseño geométrico de juntas4
y la aplicación
de un adecuado diseño de drenaje.
2
Ver anexos Tabla 6.2
3
Ver anexos Tabla 6.1
4
Ver anexos Capítulo 6.2

22
Las técnicas más modernas para el estudio de los costos de los pavimentos se basan en
el concepto llamado “análisis del costo de la vida útil” (para mayor entendimiento, ver numeral
1.3.2 de los anexos) en el cual se tienen en cuenta los costos de construcción, de mantenimiento
y el valor residual de la obra.
Antes de comenzar a elaborar el presupuesto es necesario tener un breve resumen de la
obra, así:
• Longitud del pavimento, m (L)
• Ancho del pavimento, m (a)
• Espesor de la losa, m (e)
• Material de base
• Ancho de la base
• Espesor de base granular, m (eg)
• Espesor de suelo-cemento, m (esc)
De la información anterior se sacan las cantidades de obra básica tales como volúmenes
del concreto, de la base, distancias de acarreos dentro de la obra y otros datos afines.
5.1 Costos de construcción
Los costos de construcción de un pavimento están dados por la suma de los costos de
realizar cada uno de los ítems que componen la obra.
Hay que tener en cuenta que los costos de las obras dependen de los métodos de
construcción, de la experiencia del contratista y de los rendimientos que él alcance, de la
localización geográfica de la obra, de las condiciones climáticas entre otras. En este capítulo
se brindará una guía para obtener un estimativo de los costos de construcción de un proyecto
de pavimentación en concreto. Además se debe recordar que las obras deben cumplir con
las especificaciones vigentes que controlan su construcción.
5.1.1 Materiales y actividades de construcción
En la construcción de un pavimento de concreto están involucradas varias actividades y
muchos materiales, los más importantes son:
Presupuesto
1. El suelo de la subrasante
2. La base granular
3. La base estabilizada con cemento
4. El acero de refuerzo
5. El concreto
6. Curadores
7. Aserrado de juntas
8. Sello de juntas

23
Tabla 5-1. Análisis del costo de producción de concreto en obra
5.1.2 Estimativo de los costos
de construcción
Para estimar los costos de construcción es necesario
conocer el costo de cada una de las actividades que es
necesario emprender para realizar la obra. El costo de
una obra depende de muchas variables entre las que
están, la ubicación geográfica, la disponibilidad de las
materias primas, las condiciones climáticas, la experiencia
en la producción de un bien en particular, la disponibilidad
de equipos y herramientas, la capacitación del personal,
el tamaño de la obra, la facilidad de acceso a la
construcción, los costos de la energía, la presencia de
subsidios, etc.
A continuación se presentan unas tablas que
permiten obtener una buena aproximación a la
determinación de los costos de construcción.
Las cantidades referidas se deducen de las
experiencias obtenidas en obras por todo el país y se
indican de acuerdo a la actividad que se involucra en cada
ítem de la actividad de construcción de un pavimento de
concreto.
5.1.2.1 Producción de concreto en obra

24
5.1.2.2 Producción de concreto en planta – Unidad (m3
)
Tabla 5-2. Análisis del costo de producción de concreto en planta

25
5.1.2.3 Extendido, perfilado y vibrado con formaleta deslizante (m3
)
Tabla 5-3. Análisis del costo del extendido, perfilado y vibrado con formaleta deslizante (m3
)

26
5.1.2.4 Extendido, perfilado y vibrado con rodillo vibratorio (m3
)
Tabla 5-4. Análisis del costo, perfilado y vibrado con rodillo vibratorio (m3
)

27
5.1.2.5 Extendido, perfilado y vibrado con regla vibratoria (m3
)
Tabla 5-5. Análisis del costo del extendido, perfilado y vibrado con regla vibratoria (m3
)

28
5.1.2.6 Texturizado y curado (m3
)
Tabla 5-6. Análisis del costo del texturizado y curado (m3
)

29
5.1.2.7 Corte, limpieza y sello de juntas (m3
)
Tabla 5-7. Análisis del costo del corte, limpieza y sello de juntas (m3
)

30
5.2 Costos de operación
y mantenimiento
Uno de los principales factores que han incidido en
el desarrollo de la aplicación del concreto hidráulico en
la construcción de pavimentos, es su costo relativo.
Hasta hace algunos años, el costo de construcción de
los pavimentos rígidos con respecto a los flexibles era
dos o hasta tres veces mayor. Actualmente los costos
de ambos materiales son equiparables, si, además se
realiza un análisis integral de costos, considerando los
de mantenimiento y operación, se podrán identificar
fácilmente aquellos casos en que es evidente la
conveniencia de utilizar los pavimentos rígidos.
5.2.1 Costos de operación
Los costos de operación son aquellos que el usuario
asume por emplear la vía para su tránsito. En términos
generales se le atribuyen los siguientes rubros:
• Combustibles
• Reparaciones de vehículos
• Accidentes
• Muertos
• Tiempo de la vía cerrada por reparaciones
• Demoras por bajo índice de servicio, etc.
Rubros que no se han llegado a establecer de manera
cercana en nuestro país, pero estadísticas de entidades
multinacionales que toman parámetros de medición real,
hablan que este monto puede llegar a ser hasta 100 veces
el costo de construcción de la misma vía (Ref. 7.26).
5.2.2 Costos de mantenimiento
Se consideran en las evaluaciones del costo de vida
útil de los pavimentos los costos de las actividades más
comunes en el mantenimiento periódico de los
pavimentos de concreto. La Tabla 5-8 describe las
actividades en mención.
Entre las actividades de mantenimiento periódico
existen múltiples aplicaciones que dependen de la
patología y del estado del pavimento, en algunos casos
se pueden hacer reparaciones superficiales, en otros es
necesario demoler parte de las losas y cuando el deterioro
es más avanzado será necesario reconstruir la losa
completa.
Tabla 5-8. Actividades y frecuencias para el mantenimiento de los pavimentos de concreto

31
5.2.2.1 Demolición de losas de pavimento de (m3
)
Tabla 5-9. Análisis del costo de la demolición de un pavimento de concreto (m3
)

32
5.2.2.2 Fresado de pavimentos de concreto (m3
)
Tabla 5-10. Análisis del fresado de un pavimento de concreto (m3
)

33
5.2.2.3 Colocación de dovelas o pasajuntas
Tabla 5-11. Análisis del costo de colocación de las dovelas

34
5.2.2.4 Reposición de sellos (m)
Tabla 5-12. Análisis del costo de reposición de sellos (m)

35
Descripción de la obra:
Longitud del pavimento, m (L) -Ancho del pavimento, m (a)
- Espesor de la losa, m (e) - Material de base: Espesor de
base granular, m (eg) - Espesor de suelo-cemento, m (esc)
Cálculo de materias primas:
• Para el concreto:
Volumen de concreto Vc
= L x a x e = m3
Número de tandas NT
= = tandas
• Peso de los materiales:
Kilos de cemento: Pc
= NT
x 50 = kilos
Kilos de arena: Pa
= NT
x 100 = kilos
Kilos de grava: Pg
= NT
x 200 = kilos
Kilos de agua: Pag
= NT
x 25 = kilos
• Para la base de suelo-cemento:
Volumen de suelo-cemento = Vbsc
= L x (a + 0,5) x esc
= m3
Número de tandas NTb = = tandas
• Peso de los materiales:
Kilos de cemento para la base: Pcb
= NTb
x 50
Kilos de agua para la base: Pagb
= NTb
x 50
• Para la base granular:
Volumen de grava = Vbg
= L x (a + 0,5) x eg = m3

36
En Colombia se tiene una gran tradición en la construcción de pavimentos de concreto
en prácticamente cualquiera de sus aplicaciones, desde pisos industriales, en bodegas para
el almacenamiento de cargas livianas hasta grandes áreas para el manejo de contenedores;
pasando por la adecuación de los pisos de viviendas, ciclovías, andenes, pavimentos urbanos,
pavimentos rurales, autopistas y en fin en cuanta posibilidad exista.
Los espesores dados en este manual están dirigidos a la pavimentación de vías solicitadas
por vehículos con llantas neumáticas, dispuestas en los ejes indicados en el capítulo referente
al tránsito, por lo tanto pavimentos que han de ser solicitados por otro tipo de vehículo requieren
que se diseñen teniendo en cuenta las particulares de dichos vehículos.
En la literatura técnica se consiguen cartas, nomogramas y manuales para calcular el
espesor de las losas para prácticamente cualquiera de los vehículos y para los medios para el
manejo y almacenamiento de cargas en forma de arrumes, estanterías o contenedores.
En general se recomienda que el espesor de cualquier losa para pavimentos de concreto
no tenga menos de 13 cm de espesor y que la longitud de las losas no sea mayor a 25 veces
el espesor ni mayor a 1,3 veces el ancho de la misma.
Cuando se tengan pavimentos con más de 30 cm de espesor es necesario tener en
cuenta que los procesos constructivos son más exigentes, que es necesario poner más
atención durante la colocación y vibrado del concreto, además del aserrado de las juntas,
debido a los grandes volúmenes de concreto involucrados en losas con esos espesores.
Consideraciones sobre pavimentos especiales

37
7.1 AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION
OFFICIALS. AASHTO Guide for design of pavement structures. Washington : AASHTO, 1986.
1993. 1998. 2 vol.
7.2 ASSOCIATION MONDIALE DE LA ROUTE. La carretera de Hormigón : guía práctica
para la transferencia de tecnología. Panamá : FICEM, 2006. 59 p.
7.3 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRANSPORTE. Manual de diseño de pavimentos
asfálticos en vías con bajos volúmenes de tránsito. Bogotá : INVIAS, 2007. 62 p.
asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito. Bogotá : INVIAS, 1998. 117 p.
7.5 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones generales de
Construcción de carreteras. Bogotá : INVIAS, 2007.
7.6 GARCIA ALADIN, María Fernanda. Catálogo de diseño de pavimentos rígidos de
la PCA Adaptado a las condiciones de tránsito colombianas. Popayán: UNICAUCA, 2002.
385 p.
7.7 HUANG, Yang Hsien. Pavement analysis and design. New Jersey : Prentice-Hall,
1993. 815 p.
7.8 HOLZT, Robert D. & KOVACS, William D. An Introduction to Geotechnical
Engineering. Prentice Hall, 1981.
7.9 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Zonificación de los Conflictos
de Uso de las Tierras en Colombia. 2002.
7.10 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Diseño, construcción y mantenimiento
de pavimentos de concreto. Medellín : ICPC, 2001. 198 p.
7.11 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto, Pavimentos de concreto : guía para
reparaciones de profundidad parcial. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 12 p.
reparaciones de profundidad total. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 14 p.
7.13 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Tránsito terrestre. Medellín : ICPC, 1988.
12 p.
7.14 MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniería de pavimentos para carreteras. Bogotá
: Universidad Católica de Colombia, 1998. 759 p.
Referencias

7.15 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Design and construction of joints for
concrete streets. Skokie : PCA, 1992. 12 p.
7.16 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Joint design for concrete pavements.
Skokie : PCA, 1961. 10 p.
7.17 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Fuel Savings of Heavy Trucks on
Concrete Pavement,. Skokie : PCA, 2001. 8 p.
7.18 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Soil cement mixtures : Laboratory
handbook. Chicago : PCA, 1950. 86 p.
7.19 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Soil Cement Pavements. Skokie : PCA,
1990. 4 p.
7.20 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Thickness design for concrete
pavements. Chicago : PCA, 1984. 32 p.
7.21 RICO RODRIGUEZ, Alfonso. JUAREZ BADILLO, Eulalio. Mecánica de
suelos : fundamentos de la mecánica de suelos, teoría y aplicaciones de la mecánica de
suelos, flujo de agua en suelos. México : Limusa, 1980. 1981. 1982. 3 Vol.
7.22 STARK, Richard E. Road surface’s reflectance : Influence lighting. Skokie :
PCA, 1986. 7 p.
7.23 TERZAGHI, Karl. PECK, Ralph. & MESRI Gholamreza. Soil Mechanics in
Engineering Practice, Jhon Wiley & Sons, Inc. 1996.
7.24 WITCZAK, Matthew W y YODER, Eldon Joseph. Principles of pavement
design. New York : John Wiley, 1975. 711 p.
7.25 ZANIEWSKI, John P. Effect of pavement surface type on fuel consumption.
Skoki : PCA, 1989. 4 p.
7.26 AMERICAN PAVEMENT CONCRETE ASSOCIATION. Life Cycle Cost
Analysis - A Guide for Comparing Alternate Pavement Designs. ACPA, 2002, 50 p.
38

1 El tránsito 42
1.1 Clasificación vehicular 42
1.1.1 Tipo A 42
1.1.2 Tipo B 43
1.1.3 Tipo C 43
1.2 Peso vehicular y peso por eje 43
1.2.1 Eje patrón y daño unitario 45
1.2.2 Factor de equivalencia 45
1.2.3 Factores de equivalencia según la AASHTO para pavimentos
de concreto 46
1.2.4 Factor camión FC 55
1.3 Cuantificación del tránsito en una vía 55
1.3.1 Tránsito promedio diario -Tpd- 57
1.3.2 Período de diseño y vida útil 57
1.4 Clasificación de las vías 57
1.4.1 Según la entidad territorial de que depende la vía 57
1.4.2 Por sus características 58
1.4.3 Según el ancho de la vía 58
1.5 Asignación del tránsito según las características y el ancho de la vía 58
1.5.1 Autopistas y carreteras multicarriles 58
1.5.2 Carreteras de dos direcciones 58
1.6 Porcentaje de vehículos para el carril de diseño 59
1.7 Espectro de cargas 59
1.8 Espectro de cargas según los pesajes del INVIAS 59
1.8.1 Categorías de tránsito para la selección de espesores 66
2 El suelo 67
2.1 Identificación de suelos 67
2.1.1 Textura, tamaño, forma y granulometría 67
2.2 Clasificación de suelos 72
2.2.1 Sistema de clasificación de suelos según la AASHTO 72
2.2.2 Sistema Unificado de clasificación de suelos 72
40

2.2.3 Potencial expansivo 73
2.3 La subrasante 76
2.3.1 Medición de la capacidad estructural de la subrasante 76
2.4 Definición de tramos homogéneos 78
2.5 Categorías de subrasantes para la selección de espesores 80
2.5.1 Bases para el pavimento 80
3 Características del concreto para pavimentos 82
3.1 Módulo de rotura 82
3.2 Módulo de elasticidad 82
3.3 Transferencia de cargas entre losas y confinamiento lateral 83
3.3.1 Otras variables de influencia 83
4 Materiales de construcción 84
4.1 Materiales de soporte 84
4.1.1 El suelo 84
4.1.2 Base 85
4.2 Concreto 85
4.2.1 Materiales para el concreto 86
4.2.2 Características del concreto para pavimentos 87
4.2.3 Acero de refuerzo 87
5 Métodos de diseño 88
5.1 Catálogo de estructuras 88
6 Juntas 93
6.1 Diseño de juntas 93
6.1.1 Clasificación de las juntas 93
6.1.2 Sistemas para la transmisión de cargas 95
6.2 Diseño geométrico de juntas 96
6.2.1 Juntas de expansión o aislamiento 96
6.2.2 Juntas longitudinales 97
6.2.3 Juntas transversales 97
6.2.4 Consideraciones particulares 98
7 Mantenimiento de pavimentos de concreto 99
7.1 Reparación del material de las juntas o resellado 100
7.1.1 Características del material de sello 100
7.1.2 Procedimientos de trabajo 101
7.2 Reparaciones en las que está involucrada la superficie de la losa 102
7.2.1 Reparaciones de espesor parcial 102
7.2.2 Reparación de espesor total (8.13) 105
8 Siglas 109
9 Referencias 110
41

42
Con la palabra tránsito se designa la suma de todos los vehículos que pasan por una vía
durante un tiempo determinado. Sin embargo esa definición tan simple encierra algunas
implicaciones, la primera tiene que ver con el hecho de tener que predecir para períodos
largos, cuantos vehículos pasarán por la vía objeto de la pavimentación, con que características
y especialmente cuanto pesan.
El diseño de los pavimentos se debe hacer sabiendo cuanto van a pesar los ejes que van
a pasar por la vía durante su vida útil, esto es imposible de realizar en la práctica. Por fortuna
los métodos de diseño de pavimentos permite que se hagan simplificaciones en la
determinación del tránsito a través de proyecciones.
En el caso de los pavimentos de concreto las cargas que dañan la estructura y por lo
tanto las que se deben tener en cuenta son las más grandes, aunque no necesariamente las
más frecuentes.
La determinación de la variable tránsito se puede hacer con diferentes grados de
aproximación. Las más precisas parten del análisis de registros históricos de conteos y pesajes
sobre la vía que se va a pavimentar. Los conteos permiten que se haga una proyección con la
idea de que el tránsito pasado permite predecir el que pasará. Por su parte los menos precisos
se hacen teniendo en cuenta el ancho y el tipo de la vía que se tiene, o con base en algunas
consideraciones acerca del servicio que va a prestar la vía (Ref. 9.14).
En este manual se presentarán diferentes maneras de aproximarse a la determinación
del tránsito de diseño y para ello se utilizarán las herramientas que proponen los diferentes
métodos de cálculo de espesores y consideraciones acerca de la utilización de las vías.
1.1 Clasificación vehicular
Siguiendo los lineamientos regulativos de la clasificación del tipo de vehículos por peso y
por ejes, la resolución 4100 de 2004, expedida por el Ministerio de Transporte, dictamina la
siguiente clasificación:
1.1.1 Tipo A
En esta categoría se agrupan los automóviles, camperos, camionetas, y microbuses,
según la clasificación del Instituto Nacional de Vías -INVIAS- este grupo se denomina con la
letra A.
El tránsito

43
1.1.2 Tipo B
En esta categoría se agrupan las busetas y los
buses, según el INVIAS, este grupo se denomina con la
letra B.
1.1.3 Tipo C
Este grupo, que se designa con la letra C, según lo
registrado en la resolución 4100 del 2004, en que los
vehículos de carga se designan de acuerdo con la
configuración de sus ejes de la siguiente manera:
A. Con el primer dígito se designa el número de ejes del
camión o del tractocamión (Cabezote)
B. La letra S significa semiremolque y el dígito inmediato
indica el número de sus ejes
C. La letra R significa remolque y el dígito inmediato
indica el número de sus ejes
D. La letra B significa remolque balanceado y el dígito
inmediato indica el número de sus ejes
La diferencia entre el semiremolque y el remolque
radica en que el primero le trasmite parte de la carga a la
unidad tractora y el segundo transmite toda la carga al
pavimento a través de sus propias llantas.
La designación para los vehículos de transporte de
carga en el territorio nacional, de acuerdo con la
configuración de sus ejes, se muestra en la Figura 1.1.
Los vehículos trasmiten al pavimento las cargas a
través de las llantas, las cuales están dispuestas en líneas
de rotación llamadas ejes, los cuales se clasifican en ejes
simples, tándem o trídem, a su vez cada eje puede ser
de llantas sencillas, dobles o mixtos. En la Figura 1.2 se
ilustran los diferentes tipos de ejes y la carga máxima
permitida, según se explica en el numeral siguiente.
1.2 Peso vehicular y peso por eje
Los vehículos, trasmiten las cargas al pavimento a
través de las ruedas, que como se dijo, están dispuestas
en ejes. El Ministerio del Transporte, a través de la
resolución 4100 de 2004 reglamenta el peso que pueden
transmitir tanto los vehículos, como los diferentes ejes
de carga. En la Tabla 1-1 se registra la información sobre
la carga máxima admisible para los vehículos más
comunes en el país de acuerdo con esta resolución; en
la Figura 1.2 se indica la carga máxima para los ejes
más frecuentes.
Figura 1.1. Representación esquemática de los vehículos de transporte de carga más comunes en el país
(fuente: resolución 4100 de 2004)

44
Figura 1.2. Esquematización de los diferentes tipos de ejes y su carga máxima (fuente: resolución 4100 de 2004)
Tabla 1-1. Máximo peso por eje para los vehículos de transporte de carga (fuente: resolución 4100 de 2004)

45
Por ley los vehículos deben cumplir simultáneamente
con las condiciones de máxima carga vehicular y máximo
peso por eje.
Hay que tener en cuenta que el diseño de los
pavimentos se debe hacer con base en el conocimiento
de la distribución real de los pesos que trasmiten los
ejes al pavimento. Esos pesos van desde el que tiene el
vehículo cuando está descargado, en cuyo caso es el
peso propio del vehículo, hasta el que tiene estando
cargado al máximo, que en algunas ocasiones supera la
carga legal.
A partir de registros de pesajes de muestras
representativas de tránsito es cuando se hacen los diseños
de espesores más precisos. En la Tabla 1-13. Conteo en
una estación de pesaje, se muestra como se registra la
información.
1.2.1 Eje patrón y daño unitario
Dada la gran cantidad de cargas que pueden circular
por las vías, los métodos de diseño de pavimentos recurren
a establecer un eje patrón al cual se le asigna una carga
determinada, la más tradicional es la de 8,2 toneladas
para el eje sencillo de llanta doble.
Tabla 1-2. Carga máxima admisible por vehículo (fuente: resolución 4100 de 2004)
Cuando un eje pasa por un sector de la vía genera
un daño proporcional a la carga que trasmite al suelo.
En el ensayo vial AASHO, una de las investigaciones
viales más importantes que se han desarrollado hasta el
momento, al eje patrón de 8,2 toneladas se le asignó un
valor de daño igual a la unidad.
1.2.2 Factor de equivalencia
Un concepto desarrollado a partir de la información
recolectada en el Ensayo Vial AASHO fue el de factor de
equivalencia, que determina el correspondiente daño
proporcionado al pavimento a partir de la relación que
existe entre el peso que ejerce el eje con una carga
cualquiera y el eje patrón. Se encontró en dicho ensayo
que el daño que hacen los ejes en el pavimento no es
linealmente proporcional a la carga, sino que es
exponencial, teniendo un comportamiento como el dado
por la Ecuación 1-1
Ecuación 1-1.

46
En donde:
Fe: Factor de equivalencia
Pi: Carga en el eje
Pe: Carga en el eje patrón
n: Exponente
Esta ecuación es un ajuste del análisis para los
pavimentos de concreto, en el que se tienen nueve tablas,
para tres índices de servicio final y para cada uno de los
ejes principales que se presentan en la “Guía para el
diseño de estructuras de pavimento de la AASHTO” (Ref.
9.1), donde se establece como ejes patrón para las
configuraciones tándem y trídem aquellos cuyas cargas
sean de 132,1 kN y 184 kN respectivamente, y con la
aproximación del valor exponencial entre 4 y 4,5
dependiendo del tipo de pavimento y de su función
estructural (serviciabilidad final).
1.2.3 Factores de equivalencia según la
AASHTO para pavimentos de concreto
Desde la Tabla 1-3 hasta la Tabla 1-10 se
encuentran los valores establecidas por la AASHTO para
la determinación de los factores de equivalencia para
los pavimentos de concreto (Ref. 9.1).
Tabla 1-3. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto, ejes sencillos y pt 2,0

47
Tabla 1-4. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto, ejes tándem y pt 2,0

48
Tabla 1-5. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto, ejes trídem y pt 2,0

49
Tabla 1-6. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto, eje sencillo y pt 2,5

50

51

52
Tabla 1-9. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto, eje sencillo y pt 3,0.

53

54

55
En el caso de que no se tengan suficientes, y
confiables, datos de representación del tránsito actual y
proyectado, se puede recurrir a la Tabla 1-12, en la que
se hace una aproximación ponderada de los valores para
el exponencial “n”, dependiendo del tipo de eje, para un
índice de servicio final de 2,5. Este valor es aplicable
solo para los pavimentos de concreto.
1.2.4 Factor camión FC
Dado que los vehículos comerciales (camiones y
buses) tienen dos o más ejes, a la suma de los factores
daño de cada uno de sus ejes se le conoce como Factor
camión -Fc-.
El Factor camión se puede entender como el número
de aplicaciones de ejes sencillos cargados con 81.81
kN (8.2 toneladas) que es necesario que circulen por un
pavimento para hacer el mismo daño que un camión
con una carga cualquiera.
A manera de ejemplo, se tiene un camión clasificado
como 3S3, al cual, después de determinar el peso de
sus ejes, se encontró que tenían las siguientes cargas:
220 kN en el eje tándem, 240 kN en el eje trídem y 40 kN
en el eje direccional (Datos asumidos). El factor camión
para dicho vehículo se calcula de la siguiente manera
Factor de equivalencia para el eje direccional:
Factor de equivalencia para el eje sencillo de llanta doble:
Factor de equivalencia para el eje tándem:
Tabla 1-12. Cargas patrón y exponenciales para el cálculo del Factor de equivalencia.
El factor camión es la suma de los anteriores factores de
equivalencia.
Fc= 0.20+8.51+3.13=11.84
Esto indica que es necesario que circulen 11,84 ejes
81,81 kN (8,2 t), sobre un pavimento de concreto, para
que generen el mismo daño que el camión del ejemplo.
1.3 Cuantificación del tránsito
en una vía
Existen varios procedimientos para estimar el
tránsito, los más precisos son los que parten de pesar y
contar una muestra representativa de los vehículos que
pasan, por la vía que se desea pavimentar, como se indica
en la Tabla 1-13 . Se pesan y se cuentan, los ejes de los
vehículos tipo B y C y se lleva un registro de la clase del
vehículo y de los ejes pesados, discriminando si se trata
de ejes sencillos, tándem o trídem.
Otro posible procedimiento de cuantificar las cargas
de tránsito para determinar el espesor del pavimento,
consiste en utilizar tablas de distribución de cargas,
conocidas como espectros de carga, desarrolladas a
partir del análisis de series históricas de pesajes de
vehículos en una red en particular.
También se puede obtener una aproximación para
la variable tránsito a partir de las características de los
vehículos, en este caso se trata de hacer un conteo de
los vehículos por tipo, marca y modelo, además de la
observación respecto a si van cargados o no. Luego con
base en los catálogos de los fabricantes se le asigna a
los ejes registrados, el peso estipulado por el diseñador
como carga máxima.
Otra aproximación derivada de la anterior se hace
partiendo de un aforo, como se explicó en el párrafo
anterior, para luego asignarle a cada tipo de vehículo unos
factores de agresión al pavimento (Factores camión).

56
Tabla 1-13. Conteo en una estación de pesaje

57
1.3.1 Tránsito promedio diario -Tpd-
El Tpd se hace contando, durante un lapso
establecido, todos los vehículos que pasan por una
sección de la vía (todos los carriles y ambas direcciones),
luego se saca un promedio diario que se conoce con el
nombre de Tpd. La información del Tpd se refina
estableciendo el porcentaje de vehículos clase A, B ó C.
Los conteos pueden ser semanales, mensuales e
inclusive anuales, en ese caso a la sigla Tpd se le incluye
el subíndice “s”, “m”, o, “a” según sea el caso.
El más usual es el Tpds en cuyo caso se refiere a
que el conteo se hizo durante una semana.
1.3.2 Período de diseño y vida útil
Los pavimentos se diseñan para que duren un
determinado número de años dependiendo del tipo
escogido y de algunas condiciones económicas. Por las
características funcionales de los pavimentos de
concreto, se recomienda que el período de diseño sea
igual o superior a los 20 años.
Por su parte la vida útil es el número de años en
que el pavimento está en condiciones de permitir la
circulación de los vehículos en unas condiciones buenas
de operación.
En este manual se considera un periodo de diseño
de 20 años para todos los análisis estructurales, el cual
bajo premisas teóricas debe coincidir como mínimo con
la vida útil del pavimento, en el caso que exista una buena
certeza en el análisis de las variables de diseño y su
respectiva proyección.
1.4 Clasificación de las vías
En este manual las vías se clasifican según la entidad
territorial que las administra, las características propias
y finalmente por su ancho. Estas clasificaciones tienen
como objetivo el de ayudarle a los diseñadores a
aproximarse a la selección del tránsito, especialmente
para aquellos lugares en los que no se tienen registros
históricos o en los que se trata de pavimentar una vía
por la que circulan pocos vehículos pesados.
1.4.1 Según la entidad territorial de que
depende la vía
1.4.1.1 Vías nacionales (Primarias) - Vp
Su administración la hace la nación a través de un
ministerio o un instituto asociado al estado, en Colombia
generalmente están a cargo del Instituto Nacional de Vías
- INVIAS.
Estas se pueden considerar como las carreteras más
importantes del país, están casi todas pavimentadas y
hacen parte de la red primaria de vías. De estas vías se
consiguen registros de conteos de tránsito en el INVIAS
lo que permite hacer análisis más completos; por su
importancia se pueden llamar Primarias.
1.4.1.2 Vías departamentales
(Secundarias) - Vs
Están a cargo de los departamentos, normalmente
hacen parte de la red secundaria, aunque algunas
pueden tener características similares a las de las vías
nacionales. Estas carreteras unen municipios de uno o
más departamentos, en buena parte de ellas la superficie
sobre la que circulan los vehículos corresponde a la de
materiales granulares, que pueden ser seleccionados o
no. Estas carreteras por su importancia se denominan
como Secundarias.
1.4.1.3 Carreteras municipales (Terciarias
o vasculares) - Vt
Son las que dependen administrativamente de los
municipios. Dependiendo de la importancia que tengan
pueden estar pavimentas o no, algunas pueden unir dos
o más municipios sin llegar a ser departamentales. En
principio con esta red se sirve a las veredas y a los caseríos.
1.4.1.4 Otras
En el país existen otras figuras administrativas como
son los distritos (capitales, turísticos, especiales) o las
Áreas Metropolitanas, en ese caso las características de
las vías se pueden asimilar a alguna de las definidas en
los anteriores numerales.

58
1.4.2 Por sus características
1.4.2.1 Autopistas - AP
Es una vía en la cual los vehículos pueden circular
en una dirección determinada, separados, por algún tipo
de elemento físico de los vehículos que viajan en otra
dirección, en dos o más carriles. Se denominan con la
sigla AP.
Son vías en las que no se interrumpe el tránsito con
entradas y salidas que obliguen a los vehículos a cambiar
la velocidad ni con señales de PARE, en ellas se puede
circular con un régimen continuo de velocidad. Los
ingresos y salidas se hacen a través de ramales adjuntos
que permiten ganar o perder velocidad con poca
interferencia con los vehículos que se desplazan por la
autopista.
1.4.2.2 Carreteras multi-carriles - MC
Son vías divididas, con dos o más carriles por
sentido, con control parcial o total de acceso y salida.
Se denominan con la sigla MC.
1.4.2.3 Carreteras de dos direcciones - CC
Son vías de dos carriles, uno por cada sentido de
circulación, con intersecciones a nivel y accesos directos
desde sus márgenes. Se denominan con la sigla CC.
1.4.3 Según el ancho de la vía
Otra clasificación de las vías se puede hacer en
función del ancho que ellas tienen, pues eso tiene una
influencia importante en la determinación del tránsito para
el diseño del pavimento.
1.4.3.1 Estrechas - E
Son aquellas en las cuales la sección por donde
circulan los vehículos tiene un ancho inferior a los 5 m.
Se denominan con la sigla E.
1.4.3.2 Medias - M
En esta categoría se encuentran las vías en las que
los vehículos circulan por una sección con un ancho que
va de 5 a 6 m. Se denominan con la sigla M.
1.4.3.3 Anchas - A
Son aquellas vías que pueden tener más de dos
carriles y cada uno de ellos tienen más de 3.5 m de
ancho. Se denominan con la sigla A.
1.5 Asignación del tránsito según las
características y el ancho de la vía
La clasificación de las vías según el ancho ayuda a
establecer que parte de los vehículos van a circular por
el carril al cual se le desea diseñar el pavimento. Cuando
no se tiene una distribución del tránsito por carriles se
asigna el tránsito en las proporciones indicadas en los
siguientes numerales.
1.5.1 Autopistas y carreteras multicarriles
En las autopistas y en las vías muticarriles en cada
dirección de circulación, el tránsito de los vehículos
pesados se canaliza hacia la derecha de la vía, por lo
cual dicho carril es el que soporta la mayor carga y por
ende, en general, deberá ser objeto de un diseño más
cuidadoso. Si no hay mediciones directas en cada carril
se asume, que en cada dirección va la mitad del tránsito,
además el 90%, o el 75%, de la los vehículos pesados
circulan por el carril de la derecha si la autopista tiene
dos o tres carriles respectivamente.
En la Tabla 1-14 se muestra un resumen de la
manera como se selecciona el porcentaje de vehículos
pesados para el diseño del carril más solicitado.
1.5.2 Carreteras de dos direcciones
En las carreteras de dos direcciones, la asignación
del tránsito para el carril de diseño dependerá del ancho
de la vía así:
• Para vías estrechas la totalidad del tránsito
• Para vías de ancho medio el 75% y
• Para vías anchas el 50%
En la Figura 1.3 se tiene un gráfico con el que se
puede definir el porcentaje de vehículos que circulan en
el carril de diseño en función del tránsito promedio diario
obtenido con un conteo anual,-Tpda- sin tener en cuenta
los vehículos que tienen menos de 6 llantas.

59
1.6 Porcentaje de vehículos
para el carril de diseño
Cuando se entra al detalle de diseñar el pavimento
para una vía es necesario determinar el número de
vehículos pesados que van a circular por el carril más
solicitado. Con base en las proporciones dadas en los
numerales anteriores, se establecen los factores de
distribución vehicular por carril que se establecen en la
Tabla 1-14.
Figura 1.3. Porcentaje de camiones en el carril de diseño
Tabla 1-14. Porcentaje de vehículos para el carril de diseño
Tabla 1-15. Número de ejes sencillos, tándem y trídem por cada mil camiones para vías con diferentes Tránsitos
promedio diario semanal
1.7 Espectro de cargas
La Portland Cement Association -PCA-, en el
método de diseño propuesto en 1984, presenta una tabla
de distribución de ejes para cuatro categorías de tránsito,
con base en las cuales soporta el método simplificado
de diseño cuando no se tiene una tabla de pesaje como
la mostrada en la Tabla 1-13. Conteo en una estación
de pesaje.
En Colombia existe un estudio (Ref. 9.6) sobre la
distribución de cargas por eje para mil camiones en
función del tránsito promedio diario semanal -TPDs- que
se realizó con base en el análisis de más de 10 años
(1987-2000) de registros de las estaciones de pesaje a
cargo del INVIAS.
Del estudio mencionado en el párrafo anterior se
puede sacar una información valiosa para hacer diseños
de pavimentos, dado que parte del análisis de una serie
extensa de datos.
La información permite establecer el número de ejes
simples, tándem o trídem para vías en las que circulan
desde pocos vehículos, hasta más de 10.000. En la Tabla
1-15 se observa que para una vía con un TPDs de 0 a
500 por cada mil camiones que pasen por la vía hay
1879 ejes simples, 114 ejes tándem y 23 ejes trídem.
1.8 Espectro de cargas según los
pesajes del INVIAS
El espectro completo establecido para la red vial
nacional está consignado desde la Tabla 1-16 hasta la
Tabla 1-18, para ejes sencillos, tándem y trídem.

60
Tabla 1-16. Distribución de cargas para el eje sencillo por cada 1.000 camiones para diferentes categorías del tránsito

61
Tabla 1-17. Distribución de cargas para el eje tándem por cada 1.000 camiones para diferentes categorías del tránsito

62
Tabla 1-18. Distribución de cargas para el eje tridem por cada 1.000 camiones para diferentes categorías del tránsito

63
Con base en la información de las tres tablas anteriores y utilizando la información de la Tabla 1-15 se puede
obtener el espectro de Ejes equivalentes para la red vial nacional, esa información se consigna desde la Tabla 1-19,
hasta la Tabla 1-21, para los ejes simples, tándem y trídem respectivamente.
Tabla 1-19. Distribución de ejes equivalentes para el eje sencillo por cada 1.000 camiones para diferentes categorías
del tránsito

64
Tabla 1-20. Distribución de ejes equivalentes para el eje tándem por cada 1.000 camiones para diferentes categorías
del tránsito

65
Tabla 1-21. Distribución de ejes equivalentes para el eje trídem por cada 1.000 camiones para diferentes categorías
del tránsito

66
Si a las cargas correspondientes al espectro de los
ejes equivalentes para 1000 vehículos se le aplican los
exponenciales y los ejes patrón dados en la Tabla 1-12,
se puede obtener el número de ejes equivalentes para
cada mil camiones para los diferentes rangos de TPDs
seleccionados. Esa información se observa en la Tabla
1-22.
Tabla 1-22. Ejes equivalentes para 1000 camiones
Tabla 1-23. Categorías de tránsito para la selección de espesores
1.8.1 Categorías de tránsito para
la selección de espesores
Para facilitar el diseño de los pavimentos se tendrán
categorías de tránsito según la Tabla 1-23. En esta tabla
se tienen en cuenta las consideraciones dadas a lo largo
de este capítulo, en especial lo que se refiere al período
de diseño, crecimiento del tránsito y distribución vehicular.

67
Se denomina suelo a la acumulación no consolidada de partículas sólidas, agua y aire,
provenientes de la desintegración mecánica o la descomposición química de las rocas. Es
una de las variables que está involucrada en el diseño de los pavimentos de concreto, por eso
es necesario conocer su clasificación y su comportamiento mecánico, con el fin de predecir
su respuesta ante los esfuerzos que se le aplican bajo la acción de las cargas estáticas y
dinámicas que ofrece el tránsito y el propio peso de la estructura del pavimento sobre su
fundación, que en la técnica de los pavimentos recibe el nombre de subrasante
2.1 Identificación de suelos
La masa de suelo se encuentra constituida por una serie de partículas sólidas que son
granos de diferentes minerales y formas, entre los cuales existen vacíos, que pueden estar
ocupados por agua o aire.
2.1.1 Textura, tamaño, forma y granulometría
La base del conocimiento del comportamiento del suelo parte de la identificación física del
mismo. Para tal efecto, se asumen algunas de las características del suelo, que permitan una
aproximación a su identificación, como son la textura, el tamaño, la forma y la granulometría, tal
como se indica en la Tabla 2-1 (Ref. 9.22).
En cuanto al tamaño de grano, cada sistema de clasificación propone unos límites con
su respectiva denominación. En la Tabla 2-2 (Ref. 9.22) se observa un resumen de algunos
de ellos.
Los valores para los tamaños de los granos se pueden obtener a partir del análisis
mecánico, o pruebas de gradación, que se hace con una serie de tamices estandarizados, en
el cual se pesa el porcentaje de suelo que queda retenido en cada tamiz y luego se obtienen
los porcentajes de granos que existen en una masa de suelo de acuerdo con su tamaño. En
la Tabla 2-3 se muestra una serie de tamices estandarizados.
Después de determinar el porcentaje de peso de suelo retenido y que pasa(en peso) en
cada tamiz, durante el análisis mecánico, se lleva la información a un papel semi-logarítmico,
fijando el tamaño de la abertura del tamiz, que corresponde al tamaño -D- de los granos, sobre
la escala logarítmica en el eje de las abscisas y el porcentaje de material que pasa en el eje de las
ordenadas, al unir los puntos se obtiene lo que se denomina una curva granulométrica.
El suelo

68
El análisis granulométrico permite obtener una
información acerca del suelo como son el Coeficiente
de uniformidad -Cu- y el Coeficiente de curvatura -Cc-,
estos parámetros propuestos por Allen Hazen (Ref. 9.24)
se calculan con la Ecuación 2-1 y 2.2 respectivamente.
Ecuación 2-1
Ecuación 2-2
En donde:
D10
, D30
, y D60
, es el tamaño del tamiz por el cual pasa el
10, 30 y 60% del suelo respectivamente.
En el rango de tamaños comprendidos entre 0.05
mm y 0.075 mm se vuelve impracticable el tamizado,
por lo que se utiliza el análisis de hidrómetro, que está
basado en la ley de Stoke, en el que los granos muy
finos se sedimentan en un líquido viscoso en el cual la
velocidad de caída depende del diámetro del grano, de
las densidades del líquido y de los granos en suspensión.
El diámetro del grano se puede calcular conociendo la
velocidad de la caída.
La forma de las partículas es una característica
importante en la descripción de un suelo, ya que ella
afecta la repuesta inter-granular de los mismos. La forma
se define con base en su aspecto visual y se denominan
como redondeados, sub-redondeados, sub-angulares
y angulares. Para ayudar a definir la forma se usa la
relación que recibe el nombre de coeficiente de redondez
(R), la cual es el cociente entre el radio mínimo del tamaño
de las partículas y el del radio circunscrito de la partícula.
En la Tabla 2-4 (9.24) se presenta una ayuda para la
clasificación de las partículas según el coeficiente de
redondez.
Los suelos se pueden clasificar por su tamaño y
existen algunas denominaciones de uso corriente. En la
Tabla 2-5 (Ref. 9.24), se indican las utilizadas por la
American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO) y por el Corps of
Engineeres, Departament of Army, and Berau
Reclamation, más conocido como el Sistema Unificado,
en función de los límites de tamaño para gravas, arenas,
limos y arcillas.
Tabla 2-1. Textura y otras características de los suelos.

69
Tabla 2-2. Rango de tamaño de los granos de acuerdo a varios sistemas de clasificación (modificado después de Al-
Hussaini, 1977)

70
Tabla 2-4. Coeficiente de redondez
Tabla 2-5. Límites de tamaño de partículas
Tabla 2-3. Descripción de apertura de tamices

71
El comportamiento mecánico de los suelos fino
granulares depende del contenido de agua presente en
los vacíos, de manera que cuando se incrementa la
humedad, el suelo deja de comportarse como un sólido,
pasando por los estados semi-sólido, plástico y aún
líquido; los límites de los comportamientos están fijados
por los Límites de Atterberg.
Se define como Límite Líquido (LL), el contenido de
humedad, en porcentaje, en el que un suelo deja de
comportarse como un líquido y comienza a comportase
como un plástico. El Límite Plástico (LP) se define como
el contenido de humedad, en porcentaje, en el que un
suelo deja de comportarse como un plástico y comienza
a comportase como un semi - sólido, por último el Límite
de Encogimiento (LE) es el contenido de humedad en el
que el suelo deja de comportarse como un semi-sólido
y se comporta como un sólido. En la Figura 2.1 se
representan de manera esquemática los límites de
comportamiento del suelo.
Figura 2.1. Definición de los límites de Atterberg
La diferencia entre los porcentajes de humedad
correspondientes al Límite Líquido y al Límite Plástico
de un suelo, se define como el Índice de Plasticidad (IP).
Los límites de Atterberg varían en función del origen, la
naturaleza y la cantidad de minerales arcillosos que hay
en el suelo. Los límites se determinan con los ensayos
establecidos en las Normas INV E-125-07, E-126-07 y
E-127-07, para el Límite Líquido, el Límite plástico y el
Límite de contracción respectivamente, la norma INV E-
126 -07 explica como se obtiene el Índice de plasticidad.
Las arcillas están constituidas básicamente por
silicatos de aluminio hidratados, presentando además,
en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierro u
otros minerales, también hidratados, con estructura
cristalina definida, cuyos átomos se disponen en láminas
(sílica y alumínica).
De acuerdo con su estructura reticular, los minerales
de arcilla se encasillan en tres grandes grupos: caolinitas,
montmorillonitas e ilitas. Por lo general las arcillas
caoliníticas son relativamente estables en presencia de
agua dado que no permite la inclusión de moléculas de
agua en su firme estructura; las montmorillonitas por el
contrario, tienen débiles uniones reticulares de mineral por
lo que el agua puede introducirse en la estructura
fácilmente, lo anterior produce un incremento en el
volumen de los cristales, que se traduce en una expansión;
Las ilitas tienden a asimilarse a las montmorillonitas en su
estructura, pero estas tienden a formar grumos, que
reducen el área expuesta al agua por unidad de volumen;
por ello, su expansividad es menor.
Con base en los límites líquido y plástico se puede
tener una aproximación a la clasificación de los suelos
arcillosos, como se indica en la Tabla 2-6 (Ref. 9.24).
Tabla 2-6. Rango de límites Líquido y Plástico de algunos materiales

72
2.2 Clasificación de suelos
Las clasificaciones de suelos buscan por lo general
codificar grupos y subgrupos de materiales con similares
propiedades como material de construcción de vías.
Las dos clasificaciones más usuales son la de la
American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO) y el sistema de
clasificación de suelos unificado, propuesto por la ASTM.
2.2.1 Sistema de clasificación de suelos
según la AASHTO
El sistema de clasificación de la AASHTO fue
propuesto por la Highway Research Board´s Committee
on Clasification of Materials for Subgrades and Granular
Type Roads (1945); en el que se clasifica el suelo en
ocho grupos, de A-1 al A-8 basados en la distribución
del tamaño de grano, Límite Líquido e Índice Plástico.
Los grupos A-1, A-2, y A-3 denotan los suelos
gruesos granulares mientras que, los grupos A-4, A-5,
A-6 y A-7 denotan los suelos fino granulares. Las turbas y
suelos orgánicos se clasifican bajo el grupo A-8 ( Ref. 9.22).
2.2.1.1 Índice de grupo
Para refinar la clasificación de los materiales de las
subrasantes, se desarrolló el índice de Grupo, en el que
entre más alto sea dicho valor más pobre será su
comportamiento como subrasante, su determinación
está dada por Ecuación 2-3:
IG=(F200
-35) [0.2+0.005(LL-40)]+0.01 (F200
-15)(IP-10)
Ecuación 2-3
En donde:
F200
= % que pasa tamiz No 200, expresado como
número entero
LL = Límite Líquido
IP = Índice de Plasticidad
Cuando se calcula el IG entre los grupos A-2-6 y A-2-7,
se utiliza la Ecuación 2-4:
IG=0.01(F200
-15)(IP-10)
Ecuación 2-4
En donde las siglas tienen el mismo significado que el
que tienen en la Ecuación 2-3.
Con base en lo mencionado se muestra en la Tabla
2-7 (9.8) el sistema de clasificación según la AASHTO.
2.2.2 Sistema Unificado de clasificación
de suelos
El sistema Unificado de clasificación de suelos se
usa prácticamente en cualquier trabajo de geotecnia.
En este sistema se utilizan símbolos para su identificación
como lo indica la Tabla 2-9.
El procedimiento para la clasificación de suelos por
el sistema Unificado utiliza una tabla de criterios de
escogencia junto con la Carta de Plasticidad de
Casagrande (Figura 2.2) (9.8).
2.2.2.1 Carta de Plasticidad de
Casagrande
La Carta de Plasticidad de Casagrande, que se
muestra en la Figura 2.2 es un plano cartesiano en el
cual las abscisas representan el Índice de Plasticidad
del suelo y las ordenadas el Límite Líquido.
Con la ayuda de tres rectas se definen cinco sectores,
que caracterizan suelos con comportamiento mecánico
e hidráulico similar. Las ecuaciones de las tres rectas
mencionadas son:
IP = 0,73 (LL - 20)
Ecuación 2-5
LL = 20
Ecuación 2-6
IP = 50
Ecuación 2-7
La Ecuación 2-5 define la recta conocida con el nombre
de Línea A.

73
2.2.3 Potencial expansivo
Para identificar el potencial expansivo de la
subrasante, se debe conocer el tipo de suelo fino que
se encuentra en su matriz. Por lo general los suelos más
expansivos pertenecen a los grupos A-6 y A-7
(Clasificación AASHTO) o CH y MH (Clasificación
Unificada), los cuales son suelos de alta plasticidad o
alta compresibilidad.
Para determinar el potencial expansivo, se realizan
ensayos como los de CBR, que miden la expansión
causada por la inmersión en el agua de una muestra
compactada, a una densidad y humedad prefijadas, con
una carga equivalente al peso de las capas del pavimento
que soportará; el porcentaje de hinchamiento, medido
como la relación, entre el incremento por cien de la altura
de la muestra respecto a su altura inicial. Este ensayo
puede correlacionarse con el potencial expansivo del
suelo (AASHTO T-193; Norma INV E148-07).
Existen otros ensayos como el de expansión libre y
el de equivalente de arena que también permiten
determinar el potencial de expansión o el hinchamiento
en una muestra de suelo fino dada, o ambos.
La carta en la que se resume el sistema Unificado
para la clasificación de suelos se indica en la Tabla 2-10
(9.8).
Figura 2.2. Carta de Plasticidad de Casagrande
Tabla 2-7. Sistema de clasificación de suelos según la AASHTO

74
Tabla 2-9. Símbolos usados en el sistema Unificado de clasificación de suelos
Tabla 2-8. Sistema de clasificación de suelos según la AASHTO (continuación)

75
Tabla 2-10 Clasificación Unificada de suelos

76
En la Tabla 2-11 (Ref. 9.24) se presenta una
correlación entre el potencial expansivo del suelo y
algunas de sus características.
2.3 La subrasante
El suelo es un material en el que se encuentran
mezclas que pueden ser bien definidas, con unos pocos
minerales, hasta heterogéneas; con granos de diferentes
tamaños desde bloques o fragmentos de roca, pasando
por gravas, arenas, hasta llegar a las arcillas y limos
derivados de las rocas altamente meteorizadas, de
planicies aluviales o de depósitos glaciares.
La subrasante puede estar constituida por suelos
en su estado natural (cortes), o por éstos con algún
proceso de mejoramiento tal como sucede cuando se
someten a una estabilización mecánica (terraplén) o
mixtas, estabilización físico-química con aditivos como
el cemento Portland, la cal o el asfalto, entre otras, y
básicamente es la fundación sobre la cual el pavimento
se construirá.
Es necesario tener en cuenta la sensibilidad del suelo
a la humedad, en especial en lo que se refiere a la
resistencia y a los eventuales cambios de volumen, las
que pueden ocasionar daños a las estructuras. Durante
la construcción del pavimento se construyen obras que
ayudan a controlar los cambios de humedad del suelo y
con ello se controlan las variaciones volumétricas del
mismo.
Al suelo como material de fundación, se le debe
establecer cuál es su resistencia mecánica determinando
la relación entre la carga y la deformación unitaria, y dado
que la resistencia varía con las condiciones de humedad,
compactación y confinamiento, en lo posible, se deben
representar en el laboratorio las mismas condiciones del
proyecto.
La respuesta estructural de un pavimento (esfuerzos,
desplazamientos y agrietamientos) está influenciada por
la subrasante, tanto que parte de las deflexiones en la
superficie dependerán de ella. Las propiedades que se
recomiendan medir de la subrasante, incluyen la
resistencia, el drenaje, la compactación y la estabilidad
volumétrica.
2.3.1 Medición de la capacidad
estructural de la subrasante
2.3.1.1 Ensayo de Placa
Para diseñar pavimentos de concreto es necesario
conocer la deformación que él tiene cuando se le aplica
una carga, para ello se hace la prueba de placa; que
está normalizada (Norma INVE 168-07, AASHTO T222,
ASTM 1196) y consiste en aplicar sobre el suelo “in-situ”
una carga por medio de una placa rígida de 760 mm de
diámetro y medir su asentamiento.
La carga se aplica con un gato apoyado en un lastre
(viga, camión, u otro elemento), y con la ayuda de
extensómetros se mide el asentamiento del suelo, se
efectúan diferentes incrementos de carga y se miden
sus correspondientes deformaciones, con la información
Figura 2.3. Esquema del conjunto de la prueba de placa
Tabla 2-11. Correlación entre el potencial expansivo del suelo y algunas de sus características

77
Tabla 2-12. Relación entre la clasificación del suelo y los valores de CBR y K
así obtenida se elabora una gráfica de presión contra
penetración, con la cual se determina luego el parámetro
denominado Módulo de reacción de la subrasante o valor
k. En la Figura 2.3 se muestra un esquema del ensayo
de placa.
Para efectos de diseño de pavimentos rígidos se
determina el valor k calculando la relación entre la carga,
por unidad de área, que es necesario aplicar para generar
una penetración, de 0,127 cm de la placa en el terreno.
Ecuación 2-8
En donde: P = carga unitaria kg/cm2
correspondiente a la penetración indicada.
2.3.1.2 Ensayo de CBR
Es común usar la prueba de CBR (California Bearing
Ratio) o valor relativo de soporte, desarrollado por la
División de Carreteras de California para determinar la
resistencia de suelos. La prueba del CBR es un ensayo
normalizado (Norma INV-E 148-07, AASHTO T193), en
el cual un vástago penetra, en el suelo compactado en
un molde, con una presión y a una velocidad controlada;
se establecen un conjunto de penetraciones prefijadas
y se determina la presión ejercida correspondiente a cada
una de ellas; el vástago tiene un área de 19,4 cm2
y
penetra la muestra a una velocidad de 0,127 cm/min.
El valor relativo de soporte (CBR) se expresa en
porcentaje y se define como la relación entre la carga
unitaria aplicada que produce cierta deformación en la
muestra de suelo requerida, para producir igual
deformación en una muestra patrón.

78
2.3.1.3 Correlación entre los valores
de CBR y el Módulo de reacción
de la subrasante -k-
Dada la dificultad de realizar el ensayo para
determinar el módulo de reacción de la subrasante, y
teniendo en cuenta que para el diseño de los pavimentos
de concreto se admiten aproximaciones en la
determinación de la capacidad de soporte del suelo, se
puede recurrir a correlaciones entre el valor k con el del
CBR y la clasificación de suelos, siguiendo las indicaciones
de la Tabla 2-12 (Ref. 9.21).
2.4 Definición de tramos homogéneos
El estudio del suelo de la subrasante para el diseño
de un pavimento de concreto consiste en seleccionar
unidades homogéneas de diseño, con base en sus
propiedades mecánicas, en la geología de la zona, en
las características geotécnicas del lugar y en las
condiciones de drenaje.
Además para asegurar que la estructura del mismo
esté apoyada sobre una plataforma uniforme y constante
se deben considerar durante el proceso del diseño del
pavimento las variaciones horizontales y verticales en
los distintos tipos del suelo, los contenidos de agua, las
densidades y la profundidad del nivel freático (tabla del
agua).
La tarea de definir los sectores homogéneos del
suelo, para diseñar racionalmente los pavimentos, parte
del reconocimiento macroscópico del mismo, de su
identificación geológica, de la caracterización topográfica
de la región, de las zonas de humedad, de la manera
como drena el agua en cada zona, de los flujos de agua,
de las fallas geológicas y de los tipos de suelos, entre
otros.
Para alcanzar lo dicho es necesario establecer un
programa detallado de exploración del subsuelo mediante
calicatas y sondeos, para determinar la estratigrafía, las
propiedades mecánicas y las condiciones del agua
subterránea.
Con la información obtenida en la exploración de
campo y los resultados de los ensayos de laboratorio, se
elabora el perfil del terreno y con los valores de los ensayos
de laboratorio, se determinan las zonas que presentan
condiciones homogéneas.
El mapa de materiales parentales de los suelos en
Colombia Figura 2.4 (Ref. 9.9), representa a grandes
rasgos los suelos consolidados (roca) y no consolidados
(depósitos superficiales), a partir de los cuales se derivan
y evolucionan los diferentes tipos de suelos en el país;
su importancia radica en el énfasis que se hace en el
mapa de los depósitos superficiales, referidos a cenizas
volcánicas y depósitos de origen fluvial, coluvial y diluvial,
lo que permite enfocar los estudios para un proyecto en
particular.
Para el diseño del espesor del pavimento de concreto,
la capacidad de soporte de la subrasante se debe evaluar
con unas condiciones de humedad, similares a la
condición de mayor humedad probable que pueda tener
el subsuelo después de que la vía se encuentre en
operación.
En suelos tropicales de Colombia, su humedad
influye bastante en el valor de capacidad de soporte,
por lo que, bajo este aspecto, se pueden considerar tres
categorías:
La primera, es aquella donde el nivel freático está lo
suficientemente cerca de la superficie para controlar el
contenido de humedad de la subrasante. El tipo de suelo
gobierna la profundidad bajo la cual la superficie de la
vía se ve influenciada por el contenido de humedad de
la subrasante. Por ejemplo:
• En suelos no plásticos la tabla de agua puede
influenciar el contenido de humedad cuando ésta
sube entre 1 metro y la superficie de la vía.
• En arenas arcillosas (IP<20%) la tabla de agua puede
influenciar su contenido de humedad cuando está
entre 3 metros y la superficie de la vía y
• En suelos muy arcillosos (IP>40%) la tabla de agua
puede influenciar su contenido de humedad cuando
está entre 7 metros y la superficie de la vía.
La segunda categoría es aquella con profundos
niveles freáticos y donde la precipitación es suficiente para
producir cambios significativos en la humedad de los
materiales bajo la vía. Estas condiciones ocurren cuando
las precipitaciones exceden la evapo-transpiración, al
menos dos meses al año y en áreas con niveles de
precipitación superiores a 250 mm/año.

Figura 2.4. Mapa de los suelos Parentales de Colombia (Tomado del Atlas de Colombia - Instituto Geográfico
Agustín Codazzi)
79

80
La tercera categoría ocurre en áreas donde el nivel
freático no se acerca a la superficie y donde el clima es
seco la mayor parte del año con precipitaciones menores
que 250 mm/año. En fin, el contenido de humedad de la
subrasante está gobernado por las condiciones
climáticas locales y la profundidad del nivel freático bajo
la superficie de la vía.
2.5 Categorías de subrasantes para la
selección de espesores
Para el diseño del pavimento, en este manual se
tendrán cinco clases de fundación en función de la
capacidad de soporte, evaluada mediante la Relación
de soporte de California –CBR (Norma INV E148-07)
como se indica en Tabla 2-13.
Para subrasantes con CBR menores que 2, se
requieren tratamientos especiales, como la sustitución
de los materiales inadecuados o la modificación de sus
características, con base en la adición de productos
como la cal, el cemento u otros que la doten con mejores
características mecánicas.
Cuando por alguna razón no se haga una exploración
del subsuelo para determinar la composición física del
suelo y su comportamiento mecánico ante esfuerzos, se
puede hacer una clasificación aproximada con base en
algunas características del suelo tal como se indica en la
Tabla 2-14 (Ref. 9.24) asumiendo que la subrasante está
compactada con un valor superior al 95% del Próctor
modificado.
La Tabla 2-14 no es aplicable para turbas, materiales
orgánicos o arcillas remoldeadas, en estos casos debe
ser medido el CBR en laboratorio.
Investigaciones hechas en diversas partes del mundo
plantean ecuaciones de tipo empírico, que permiten
determinar los valores de la resistencia de la subrasante
en función del CBR, con la observación de que las
estimaciones hechas de ésta manera presentan un alto
grado de dispersión, por lo que deben ajustarse con la
experiencia local.
Los efectos de succión y el potencial de expansión
en suelos tropicales como los colombianos, sólo se
pueden caracterizar con estudios particulares.
Para los casos de diseño, y de acuerdo a lo
contemplado en los estudios y análisis de Heukelom y
Klomp (1962) (Ref. 9.24), se pueden correlacionar los tipos
de suelos a partir de su capacidad de soporte, con su
módulo de reacción, distinta a la Tabla 2-12 y que resulta
a partir de la correlación:
MR=1500 x (CBR)
Ecuación 2-9
En el que MR
es el módulo resilente en psi. El
coeficiente de 1500 puede variar desde 750 hasta 3000;
la fórmula provee mejores resultados en valores de CBR
menores a 20; en otras palabras, la correlación es más
adecuada para suelos fino granulares y arenas finas, que
para suelos grueso granulares.
2.5.1 Bases para el pavimento
En este manual se tendrán en cuenta tres tipos de
soporte para el pavimento, el natural o subrasante, las
bases sean granulares (Articulo INV330-07), y las
estabilizadas con cemento (Articulo INV341-07), ambas
bases de 150 mm de espesor. El efecto de las bases en
el espesor de la estructura se tendrá en cuenta elevando
el valor de la capacidad de soporte por la presencia de
la base y su tipo, siguiendo las recomendaciones de la
PCA (Ref. 9.16) que se resumen en la Tabla 2-15 y en la
Tabla 2-16.
Tabla 2-13. Clasificación de la subrasante de acuerdo a su resistencia

81
Tabla 2-14. Estimación de la resistencia de la subrasante a partir de la clasificación del suelo y la influencia del nivel
freático
Tabla 2-15. Influencia del espesor de la base granular en el valor de k
Tabla 2-16. Influencia del espesor de la base de suelo cemento en el valor de k

82
En los métodos de diseño de pavimentos de concreto, se considera la resistencia a la
flexión, medida a 28 días, evaluada mediante su módulo de rotura, siguiendo el método de
ensayo de la Norma INV E–414-07, como uno de los parámetros que determinan el espesor,
sin embargo el ensayo que controla ese esfuerzo, es de difícil realización y motivo de grandes
discusiones por la poca confiabilidad y gran dispersión en los valores que arroja el propio
ensayo.
Por lo dicho, es deseable que con antelación a la construcción se hagan curvas que
correlacionen los valores de las resistencias a compresión, obtenidos con el método de ensayo
de la Norma INV E–410-07 y a flexión realizadas con los materiales que se van a utilizar en la
construcción del pavimento y con base en ellas realizar el control de la producción del concreto
durante la ejecución de la obra.
También se pueden establecer correlaciones entre los ensayos de tracción indirecta y
flexión y con ellos hacer correlaciones similares a las que se hacen entre las resistencias a
flexión y compresión.
3.1 Módulo de rotura
En este manual se tendrán en cuenta para el diseño, cuatro niveles de resistencia a la
flexión de acuerdo con el nivel de tránsito, según lo indica la Tabla 3-1 (Ref. 9.10).
Cuando se tengan curvas de correlación entre la resistencia a la compresión y la resistencia
a la flexión se podrán usar para el control de la calidad del concreto los resultados de las
pruebas de compresión.
3.2 Módulo de elasticidad
Es un parámetro que está involucrado en el comportamiento de los pavimentos de
concreto, y por ende en el diseño mismo. Su determinación se hace a partir de ensayos de
laboratorio, método de ensayo en la Norma INV E–416-07, también se pueden utilizar
correlaciones como las mencionadas en la Tabla 3-2. Se considera que la incidencia de ésta
variable en el resultado final del diseño de espesores, tiene poca influencia.
En la Tabla 3-2 el primer valor corresponde al Módulo de elasticidad en MPa y el segundo
en kg/cm2
cuando la resistencia a la compresión se introduce en la ecuación en MPa y en kg/
cm2
respectivamente.
Características del concreto para pavimentos

83
Tabla 3-1. Resistencia que debe alcanzar el concreto
Tabla 3-2. Correlación entre la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad.
3.3 Transferencia de cargas entre
losas y confinamiento lateral
El comportamiento mecánico de los pavimentos de
concreto, depende del mecanismo de transferencia de
carga entre losas y esos mecanismos son objeto del
diseño del pavimento (Ref. 9.16).
Dentro de los mecanismos de transferencia se
encuentran las barras de acero lisas (dovelas), instaladas
de acuerdo con las recomendaciones técnicas de
construcción, Artículo INV 500-07 de las Normas de
Construcción del INVIAS; existen también mecanismos
de transferencia a través de los agregados. Para mejorar
el comportamiento mecánico de las losas se pueden
construir confinamientos laterales, que además ayudan a
reducir la penetración de agua dentro de la estructura y
así mismo la acción perjudicial de ella en el funcionamiento
del pavimento.
Estos confinamientos pueden ser sardineles
monolíticos, sobreanchos de la losa, bermas de concreto
o de asfalto, o las mismas losas entre sí (Ref. 9.1).
3.3.1 Otras variables de influencia
Existen parámetros implícitos dentro de las
metodologías de diseño, que se incorporan en los
modelos para el cálculo de los espesores, a través de
factores de seguridad. Dentro de dichos parámetros se
pueden mencionar: los procesos constructivos, la
uniformidad en los materiales de soporte, la calidad del
drenaje y en los espesores de las diferentes capas, la
homogeneidad de la mezcla de concreto.
Dentro del proceso constructivo y en la interpretación
de las prácticas constructivas es necesario tener en cuanta
el clima, el brillo solar, la humedad relativa y la velocidad
del viento.
Para el desarrollo de la metodología de diseño, para
el presente manual, no se tuvo en cuenta la utilización de
la base de concreto hidráulico o concreto pobre (Articulo
INV342-07), como material de soporte del concreto.

84
4.1 Materiales de soporte
Cuando se habla de pavimentos se debe tener en cuenta que el término hace referencia
a todas las capas que conforman la estructura y no sólo a la superior, o de rodadura, que en
el caso de los pavimentos de concreto son las losas. Los pavimentos de concreto pueden
estar constituidos por varias capas a saber: nivelación, base y losa.
Como ya se dijo, las losas de los pavimentos de concreto se pueden construir sobre el
suelo directamente o sobre una base, que puede ser granular o estabilizada con cemento. La
decisión de si el pavimento lleva base, se hace en función de la capacidad que tiene el suelo
de resistir la acción conjunta de la humedad y el tránsito de vehículos pesados por día.
La subrasante tiene una gran influencia en las operaciones de construcción del pavimento
y en el comportamiento del mismo a largo plazo. Las subrasantes inestables presentan
problemas relativos a la colocación y compactación de los materiales de base y no dan soporte
adecuado para las subsiguientes operaciones de pavimentación.
4.1.1 El suelo
Las losas de concreto se pueden construir directamente sobre el terreno natural o
subrasante, siempre y cuando en éste no exista presencia de materia orgánica o de arcilla y
además se cumpla con las siguientes condiciones: que el número promedio diario de vehículos
pesados que han de circular por la vía, en un día, no sea superior a los 125, el índice de
plasticidad del suelo no supera el 6% y el material que pasa por el tamiz 200 es inferior al 40%.
También se pueden construir las losas de concreto directamente sobre el terreno natural
o subrasante cuando el pavimento será solicitado por menos de 25 vehículos comerciales por
día, aun cuando no se cumplan los requisitos pedidos en el párrafo anterior.
Independientemente de la presencia, o no, de bases granulares, o estabilizadas con
cemento, la subrasante debe estar libre de materia orgánica y el proceso de compactación
de ella, se debe hacer de tal manera que se alcance el 95% del Próctor modificado.
4.1.1.1 Estabilización del suelo con cemento
Es una mezcla de cemento y de suelo, con determinadas proporciones de agua, que se
compacta y cura para obtener mayor densidad. Cuando el cemento se hidrata, la mezcla se
transforma en un material duro, durable y rígido (Ref. 9.19), que se puede usar como plataforma
para la construcción del pavimento, dado que se controlan los cambios volumétricos, se aumenta
la capacidad de soporte y la durabilidad, se reduce su permeabilidad y compresibilidad. La
cantidad de cemento en peso varia entre 2 y 20%.
Materiales de construcción

85
4.1.2 Base
Las principales funciones de esta capa son las de
dar soporte uniforme y constante al apoyo de losas,
controlar las variaciones volumétricas de la subrasante y
aumentar la capacidad de soporte de la fundación.
Básicamente hay dos clases de base, las granulares y
las de suelo cemento.
4.1.2.1 Base granular
Es la base más usada en los pavimentos de concreto
y deben cumplir con ciertas características que se
estipulan en normas o especificaciones; para el caso
concreto, en Colombia, el Instituto Nacional de Vías las
regula mediante sus especificaciones técnicas,
particularmente en el caso de la base granular Artículo
INV 330-07.
4.1.2.2 Base de suelo cemento
El suelo, cemento es una mezcla íntima entre el
suelo, cemento y el agua en unas proporciones definidas
en función de la calidad del suelo con el que se desea
trabajar y cuyo contenido de cemento depende de la
clasificación del suelo. En la Tabla 4-1 se presenta la
recomendación dada por la PCA para el ensayo de
compactación del suelo cemento (Ref. 9.19).
El Instituto Nacional de Vías, regula la implementación
de este material para carreteras mediante el Artículo INV
341-07 “Bases estabilizadas con cemento”.
Tabla 4-1. Contenido de cemento según la clasificación AASHTO para el ensayo de compactación
Su aplicabilidad cubre todo el extenso abanico de
alternativas de pavimentación, en distintos rangos de
exigencia en espesor, resistencia y durabilidad. Como
elemento modificador, sirve para adaptar materiales de
la zona para uso en pavimentos con la inclusión de bajas
adiciones de cemento, con el fin de bajar el índice de
plasticidad y disminuir los potenciales cambios de
volumen en los materiales finos y a su vez aumentar su
capacidad de soporte.
4.2 Concreto
En esta publicación se trata del diseño de
pavimentos de concreto simples, sin ningún tipo de
refuerzo de acero para reforzar las losas, esta condición
tiene dos implicaciones, la primera de carácter
económico, la segunda de orden técnico.
La implicación económica es que al no utilizar
refuerzo se obtienen pavimentos más económicos. La
consecuencia técnica es que el concreto debe atender
los esfuerzos de tracción que en los concretos reforzados
atiende el acero de refuerzo. El concreto sin refuerzo para
pavimentos debe atender por si mismo, los esfuerzos
generados en la losa de concreto, esto obliga a refinar
los procesos constructivos, a ser más exigentes, de
manera especial, en lo que atañe al vibrado, al curado y
al corte de las juntas.
En los pavimentos de concreto monolíticos, el material
debe atender los esfuerzos de compresión, tracción por
flexión y abrasión. En cuanto a la resistencia a la abrasión
se ha encontrado que cuando el concreto ofrece una

86
resistencia a la compresión del orden de 250 kg/cm2
, no
se presenta abrasión en la superficie del concreto bajo el
tránsito de los vehículos pesados.
Los ensayos con el que se mide la resistencia a la
flexión, a la compresión y a la tracción indirecta son
basadas en las Normas INV E-414-07, INV E-410-07 e
INV E-411-07 respectivamente.
Dado que en algunos sectores del país es difícil
realizar cualquiera de los ensayos para el control del
concreto, es necesario solicitarle a un laboratorio de
concreto que realice un diseño de mezclas, con los
agregados y el cemento que se piensa utilizar en la obra,
con antelación a la construcción del pavimento, y durante
toda la construcción de la vía se debe mantener la
dosificación dada por el laboratorio y ser riguroso con
las prácticas recomendadas para manejar el concreto,
tanto fresco como en los primeros días después de la
construcción de las losas.
4.2.1 Materiales para el concreto
4.2.1.1 Agregados para el concreto
Los agregados son el esqueleto del concreto, ellos
influyen en la calidad del pavimento por la distribución
de los tamaños de los granos (granulometría, Norma INV
E-213-07), por la dureza que ellos tengan y por las
propiedades térmicas. Se puede trabajar con agregado
cuyo tamaño máximo puede ser igual hasta la tercera
parte del espesor de la losa y su manejo se debe hacer
separando los agregados en tres grupos, el primero para
los agregados con tamaño entre 0 y 4 mm, el segundo
para tamaños entre 4 y 20 mm y el tercero para los
tamaños comprendidos entre 20 y 60 mm.
4.2.1.1.1 Arena
La resistencia a la abrasión depende en primera
instancia de la resistencia al desgaste de la arena y luego
de la que tenga el agregado grueso. La arena debe ser
limpia, tanto más, cuanto más intenso sea el tránsito, es
decir más limpia para las vías de tránsito pesado, la
limpieza se mide con el ensayo de equivalente arena
(Norma INV E-133-07). y se recomienda que esté dentro
de los rangos indicados en la Tabla 4-2 (Ref. 9.10).
Las arenas que mejor calidad de concreto arrojan
son las producidas en la explotación de las playas o
bancos de río, pues con ellas se obtienen concretos que
se trabajan más fácil que los obtenidos con arenas
producto de la trituración mecánica de rocas.
Cuando la arena se explota y se almacena formando
pilas, se recomienda cubrirlas con plásticos, para evitar
que el viento se lleve la fracción más fina, la cual es muy
importante para darle manejabilidad al concreto.
4.2.1.1.2 Agregados gruesos
De la calidad de los agregados gruesos depende el
momento, el equipo y el rendimiento para aserrar el
concreto en las primeras horas. La calidad de los
agregados gruesos influye también en la resistencia
mecánica del concreto y en la resistencia al desgaste,
cuando la arena no tiene un buen comportamiento frente
a esta solicitación.
Es bueno que en la medida en que el tránsito sea
más pesado se escojan agregados más resistentes al
desgaste, esta propiedad se mide en el ensayo de
desgaste en la Máquina de Los Ángeles (Norma INV E-
218-07) y se recomienda que el desgaste esté dentro
de los rangos indicados en la Tabla 4-3 (Ref. 9.10).
Tabla 4-2. Límites del equivalente arena en función del tráfico

87
Tabla 4-3. Desgaste recomendado en la Máquina de Los Ángeles en función del número de camiones por día
Se debe tener cuidado con el manejo de los
agregados gruesos durante el transporte y su
almacenamiento para evitar que se produzcan, o
concentren, partículas finas.
4.2.1.2 Cemento
El cemento para la construcción de pavimentos, en
principio, será el tipo 1, a menos que se entreguen diseños
de mezclas de concreto con otros tipos de cemento, como
puede ser el tipo 3, especialmente en lugares cercanos a
las grandes ciudades o próximos a plantas de concreto
premezclado.
4.2.1.3 Agua
El agua debe ser potable, libre de azúcares y otros
contaminantes.
4.2.2 Características del concreto para
pavimentos
Para establecer las características que debe tener el
concreto, véase el numeral 3, el cual debe ser
complementado con la Especificación para la construcción
de carreteras del INVIAS, Articulo 500-07.
4.2.3 Acero de refuerzo
En este manual no se contempla el uso de acero
para reforzar las losas, solo se tendrá acero en las dovelas
y en las barras de anclaje, en los casos en que se
requiera.
En los pavimentos de concreto monolíticos se utiliza
el acero en dos presentaciones: corrugados y lisos. Los
primeros, si el diseñador lo considera, se insertan en las
juntas longitudinales; los segundos, son los que se
disponen en las juntas transversales cuando se
consideran necesarios. En todo caso, los aceros deberán
cumplir con el Artículo INV 500-07 y lo que sea aplicable
del Artículo 640-07.

88
En Colombia los métodos de diseño para los pavimentos de concreto más utilizados son
los propuestos por la AASHTO en 1993 (Ref. 9.1 ) y la PCA en 1984 (Ref. 9.16). Ambos
métodos tienen características distintas y los espesores calculados con ellos, para condiciones
similares, pueden ser diferentes, pese a lo anterior, se siguieron las recomendaciones de los
dos métodos para la elaboración de las cartas de diseño que se proponen en el catálogo de
estructuras.
5.1 Catálogo de estructuras
Es el compilado del análisis estructural de los métodos de diseño mencionados teniendo
en cuenta las variables de importancia que influyen directamente en los diseños. En la Tabla 5-1
se indican las variables y la nomenclatura usada para el diseño de los pavimentos y los valores
adoptados.
Los análisis se realizaron con un número importante de variaciones, permitiendo obtener
un espectro amplio de espesores, los cuales, unidos con la particularidad de cada proyecto
permitió tabular los resultados así:
• Tabla 5-2 Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables – T0
Métodos de diseño

89
Tabla 5-1 Variables usadas en los análisis de diseño del pavimento.
Tabla 5-2. Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo con la combinación de variables – T0

90

91

92

93
6.1 Diseño de juntas
En las losas que conforman un pavimento se dan esfuerzos como consecuencia del
paso de los vehículos y de los movimientos de contracción y dilatación del concreto y a las
diferencias en la temperatura, o en la humedad, entre la cara superficial y la de soporte de la
losa, estos esfuerzos se controlan con el diseño de las juntas ( Ref. 9.16 y Ref. 9.17).
6.1.1 Clasificación de las juntas
Las juntas en los pavimentos tienen diferentes funciones y según ellas se pueden clasificar
en juntas de construcción, de contracción, de alabeo y de expansión o aislamiento. También
se pueden clasificar según su alineación, en longitudinales y transversales.
6.1.1.1 Juntas de construcción
Lo más frecuente es construir los pavimentos de concreto por carriles, generando juntas
longitudinales. Estas juntas se diseñan siguiendo las recomendaciones del numeral 6.2.2.
Además de las juntas longitudinales descritas, se presentan juntas de construcción
transversales, cuando se suspenden las labores de colocación del concreto, bien sea por la
finalización de la jornada laboral, por alguna interrupción en el suministro del material o por
averías en alguno de los equipos empleados para su producción, transporte o colocación.
Pero esa interrupción debe ser tan larga como para que el concreto ya colocado haya
alcanzado su fraguado final. El tiempo en que esto sucede depende de las propiedades del
concreto, del empleo o no de aditivos retardantes y de las condiciones climáticas.
6.1.1.2 Juntas de retracción o contracción
Con este nombre se denominan las juntas que se hacen para liberar los esfuerzos que se
desarrollan, en las primeras horas después de construido el pavimento, cuando el concreto
sufre contracciones mientras se seca y enfría.
Estas juntas se hacen cortando el concreto, después de que pasan dos horas de haber
terminado las labores de enrasado, nivelado y rayado, pero antes de pasadas 12 horas, si el
corte se va a realizar con equipos de aserrado dotados de discos adiamantados.
El momento del corte depende de la conjugación de muchas variables, sobretodo del
contenido de cemento, las temperaturas del concreto y ambiente durante la construcción del
pavimento, la calidad de los agregados y la fricción de la losa con su soporte.
Las juntas también se pueden cortar mientras el concreto está fresco cuando se trata de
obras con bajo nivel de tránsito, con velocidad de circulación restringida o en aquellas vías en
las que la regularidad superficial no sea un parámetro de gran importancia.
Juntas

94
El espaciamiento de estas fisuras, llamadas de
retracción o contracción, oscila entre 15 y 40 m, según
las características del concreto, la fricción de la losa con
su apoyo y las condiciones climáticas durante la
construcción del pavimento y apenas termina ésta.
6.1.1.3 Juntas de alabeo
El concreto se puede agrietar si se ve sometido a
cambios diferenciales en la humedad y en la temperatura.
En un día caluroso, la superficie del pavimento tiene
mayor temperatura que su apoyo, obligando a las losas
a levantarse en el centro y a apoyarse en los extremos,
lo que produce esfuerzos que pueden generar fisuras;
en la noche, el fenómeno se invierte y los esfuerzos de
tracción se desarrollan en la cara inferior del pavimento.
Los gradientes de humedad también inducen
esfuerzos en el pavimento, pero de menor magnitud y
casi siempre opuestos a los generados por los gradientes
térmicos; esto se debe a que una mayor temperatura, en
condiciones normales, va acompañada, de un menor
contenido de humedad. Las fisuras inducidas en el
pavimento por los gradientes térmicos y por la retracción
del concreto, son características propias del
comportamiento del material, e inevitables, por lo cual el
diseño de las juntas está orientado, a controlar la dirección
y aparición descontrolada de dichas fisuras.
Pero se ha comprobado, por medio de la
observación de antiguos pavimentos construidos con
juntas muy separadas entre sí, que las fisuras por ello
generadas, llamadas de alabeo, tienen una separación
que oscila entre 4,5 y 6 m y se localizan intercaladas
entre las de contracción.
6.1.1.4 Juntas de expansión
o aislamiento
Reciben este nombre las juntas que se hacen dentro
del pavimento para aislarlo de otras estructuras, de otros
pavimentos, o cuando hay cambios bruscos de dirección.
Estas juntas, generalmente tienen la forma de
rombo, de círculo, de triángulo o de semicírculo, cuando
su función es la de aislar un elemento ajeno al pavimento,
como pueden ser los sumideros, las cajas de inspección
o cualquier otro elemento que esté dentro del pavimento.
Sin embargo también pueden tener forma de línea recta,
cuando se construye con el fin de aislar los pavimentos
de concreto de otros tipos de pavimentos, cuando se
presentan cambios bruscos de dirección, en las
intersecciones viales o cuando es necesario aislar el
pavimento de estructuras fijas, como es el caso de los
puentes.
La particularidad de estas juntas es que son anchas,
del orden de 10 a 15 mm. Estas juntas se deben diseñar
teniendo en cuenta las observaciones del numeral 6.2.1.
6.1.1.5 Juntas longitudinales
Las juntas longitudinales pueden ser de alabeo o
de construcción. El objetivo básico de estas juntas es el
de controlar las fisuras que se pueden presentar en los
pavimentos cuando se construyen con anchos
superiores a los 4,5 metros. En nuestro medio, en el
cual existe la tradición de construir los pavimentos por
carriles, con un ancho cercano a los 3,6 m, las juntas
longitudinales son normalmente de construcción.
Cuando el pavimento que se construye no tiene
confinamiento lateral, es necesario dotar las juntas
longitudinales con barras de anclaje, para impedir el
desplazamiento de las losas de un carril, respecto a las
del otro. Los aceros, como se dijo deben cumplir con el
Artículo INV 500-07 y lo que sea aplicable del Artículo
640-07, se admiten aceros con resistencia de 187,5 MPa
(40000 psi) y 280 MPa (60000 psi). La selección del
diámetro, separación, longitud y resistencia de las barras
de anclaje, se puede hacer según los criterios indicados
en la Tabla 6-1.
6.1.1.6 Juntas transversales
Las juntas transversales agrupan a las de contracción,
alabeo, expansión y construcción, pues, cuando el
pavimento se da al servicio, es muy difícil determinar la
función de cada una de ellas. El diseño de las juntas
transversales se realiza, con el fin de controlar las fisuras
del concreto por contracción y alabeo; por lo tanto, el
espaciamiento entre ellas, debe ser menor que seis
metros. Se ha demostrado que cuando la separación se
aproxima a 4,5 m, permiten controlar prácticamente todas
las fisuras y el comportamiento del pavimento a lo largo
de su vida de servicio es mejor.

95
Tabla 6-1. Recomendación para las barras de anclaje
6.1.2 Sistemas para la transmisión
de cargas
6.1.2.1 Trabazón de agregados
Cuando se produce la ruptura de la sección del
pavimento debido a una reducción en el espesor de la
losa (por corte a edad temprana), por una hendidura
sobre el concreto fresco, o por una fisura espontánea
(debido a un retraso en la ejecución de los cortes o a un
incorrecto diseño de la disposición de las juntas), se
presenta transmisión de cargas entre los tramos de losa
o las losas vecinas, debido a la trabazón de agregados,
siempre y cuando la fisura no tenga un ancho superior a
un milímetro.
Este mecanismo de transmisión de cargas es
adecuado en pavimentos que cumplan simultáneamente
con los requisitos siguientes: La longitud de las losas
sea menor que cinco metros y su soporte no sea
susceptible de ser sometido al fenómeno de bombeo;
además, el número de camiones que se espera que
circulen por día, sea inferior 175 en cada carril y, por
último, que las condiciones climáticas sean favorables.
Sin embargo, si alguna de estas condiciones no se
cumple, es posible mejorar la transferencia de cargas
colocando pasadores de carga, llamados pasajuntas
(dovelas), construyendo una base propicia o combinando
ambas alternativas.
6.1.2.2 Varillas de transferencia de carga
(dovelas)
Cuando la trabazón de agregados no es suficiente
para lograr la transmisión de carga, se pueden utilizar,
para alcanzar dicho objetivo, varillas de transferencia de
carga, conocidadas como pasadores de carga, o
dovelas, que son, barras de acero cortas y lisas con un
límite de fluencia (fy) mínimo de 280 MPa (2800 kg/cm2
o 60000 psi), de acuerdo con el Artículo INV 500-07 y el
Artículo INV 640-07, metidas dentro del concreto fresco.
Los pasadores se instalan en las juntas de tal manera
que le permitan a las losas separarse y unirse entre sí,
pero no desplazarse verticalmente, y su función es,
entonces, absorber los esfuerzos de cortante, generados
por las cargas del tránsito al cruzar las juntas y transmitir
a la losa adyacente entre el 40 y 45% de la carga de
diseño, cuando esta se coloca cerca de la junta.

96
Las dovelas, para poder cumplir con su objetivo,
deben ser fáciles de instalar, lisas y al menos dos terceras
partes de su longitud deben estar recubiertas con un
material antiadherente, con el propósito de no restringir
los desplazamientos horizontales de las losas. Además,
deben ser resistentes a la fatiga y a la corrosión.
En cuanto a las dimensiones, espaciamiento y
longitud de los pasadores, la práctica se ha reducido a
la aplicación de los criterios indicados en la Tabla 6-2.
Los pasadores se deben colocar en la mitad del
espesor de las losas, paralelos entre sí, al eje longitudinal
de la vía y a la superficie del pavimento, con una tolerancia
medida en el extremo del pasador que no sobrepase los
10 mm respecto a la posición teórica. La manera más
eficiente de lograr ésto, es la de colocar los pasadores
sobre unos soportes hechos con varillas, que quedan
embebidos en el concreto.
El concreto alrededor de los pasadores debe tener
la misma compactación que en el resto del pavimento,
para evitar la creación de zonas en las cuales la
resistencia a la tracción sea más baja y por ende se
convierta en un área que se puede fisurar.
6.2 Diseño geométrico de juntas
6.2.1 Juntas de expansión o aislamiento
La distribución geométrica de las juntas se inicia
con la definición de los lugares en los cuales se colocan
las juntas de expansión o aislamiento, que por regla
general se localizan en la losa anterior al punto en donde
se presenta la particularidad, como se indica en la Figura
6.1. En el caso de intersecciones, se recomienda que la
junta de expansión se construya sobre la vía de menor
importancia (Ref. 9.11).
Las juntas de expansión alrededor de elementos
incorporados dentro del pavimento, tales como
sumideros, cámaras de inspección o cajas, deben estar
como mínimo a 300 mm de los bordes de dichos
elementos y su forma deber ser poligonal, circular, o
semicircular, como se observa en la en la Figura 6.2.
Cuando se trate de juntas de expansión o aislamiento
con una forma poligonal, hay que construir juntas
longitudinales o transversales, contracción, en cada uno
de los vértices del polígono. Si la junta de aislamiento tiene
forma circular o semi-circular, de ella debe salir al menos
una junta longitudinal o transversal de contracción. Las
características de las juntas de expansión se presentan
en el numeral 6.1.1.4.
Tabla 6-2. Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga

97
6.2.2 Juntas longitudinales
Luego de localizar las juntas de aislamiento o
expansión, se define la posición de las juntas
longitudinales, teniendo en cuenta la dimensión de los
equipos de construcción, el ancho de la vía a pavimentar
y las restricciones constructivas, se deben evitar siempre
que la separación entre dos juntas longitudinales (ancho
de las losas), sea mayor que cuatro metros, atendiendo
las recomendaciones de los dos numerales siguientes y
los de la Figura 6.3 (Ref. 9.11).
6.2.2.1 En vías de doble sentido
Cuando se trata de vías transitadas en ambas
direcciones y el ancho del pavimento es menor que
7,60 m, se debe construir una junta longitudinal para
dividir el pavimento en dos franjas o carriles de igual
ancho. En vías más amplias se deben construir tres juntas
longitudinales, definiendo cuatro franjas, así:
• Para vías con un ancho entre 7,60 y 10,65 m: Se
construye una junta longitudinal por el centro, y a cada
lado de esta, otra que esté separada entre 1,8 y
3,05 m de la central.
• Para vías con un ancho entre 10,65 y 14,65 m: Se
realiza una junta longitudinal por el centro y a cada
lado de esta, otra separada entre 3,05 y 3,65 m de la
central.
En la Figura 6.3 se observa un diagrama con las
indicaciones dadas en este numeral.
6.2.2.2 En vías de un solo sentido
Cuando se trata de vías transitadas en una sola
dirección, la disposición de juntas longitudinales se hace
coincidir con los carriles de circulación de los vehículos.
Normalmente la separación entre las juntas longitudinales
en vías de varios carriles y un sólo sentido de circulación
oscila entre 3 y 3,65 m.
6.2.3 Juntas transversales
El espaciamiento entre las juntas transversales debe
estar comprendido entre 3,60 y 5,0 m y la relación entre
el largo y ancho de las losas debe oscilar entre 1 y 1,3.
Como recomendación general, las losas que sean lo más
cuadradas posible, tendrán un mejor comportamiento
estructural.
Figura 6.1. Juntas de expansión en las intersecciones y cerca de algún obstáculo
Figura 6.2. Juntas de expansión alrededor de elementos incorporados dentro del pavimento

98
Figura 6.4. Localización de las juntas en un cruce de vías
Figura 6.5. Ejemplo del diseño de las juntas
6.2.4 Consideraciones particulares
Con el fin de evitar la formación de losas con poca
área, especialmente en los cambios de dirección, en las
intersecciones o en las aproximaciones a estructuras
existentes, se puede modificar la geometría de ciertas
losas para incluir en ellas las otras de poca área como
se muestra en la Figura 6.4.
6.2.4.1 Ejemplo de un diseño de juntas
completo
En la Figura 6.5 se presenta un esquema en el que
se indican las juntas que debe llevar un pavimento de
concreto, un plano similar a ese se debe hacer con
antelación al inicio de las obras, con el fin de evitar de
que el equipo de construcción tome decisiones que
puedan comprometer el buen funcionamiento de la obra.
Figura 6.3. Localización de las juntas longitudinales de doble sentido y de ancho “A”
SI RECOMENDABLE NO RECOMENDABLE

99
El presente capítulo contiene el alcance de las obras y las labores de mantenimiento que
deberán ejecutarse durante la etapa de operación de la vía y del pavimento.
Mientras la vía está en funcionamiento se deberán realizar los trabajos de limpieza,
conservación, reparación y reconstrucción del pavimento, que sean necesarios para mantener,
la condición de la vía, en buen estado.
La frecuencia de las intervenciones y las cantidades de obra a ejecutar podrán variar de
acuerdo con las circunstancias climáticas y otras características, pero siempre deberán cumplir
con las especificaciones y parámetros técnicos exigidos.
El mantenimiento vial incluye acciones rutinarias de limpieza de bermas y derecho de vía,
de señalización vertical y horizontal, de mantenimiento de los sistemas de drenaje y en general
de manejo del agua y en el caso de los pavimentos de concreto, son necesarias las actividades
de sellado de juntas y de fisuras y en ciertas ocasiones se puede llegar a la realización de
reparaciones superficiales y profundas.
En este manual se darán las recomendaciones específicas para el mantenimiento del
pavimento de concreto como tal y no se entrará en los detalles asociados al mantenimiento
general de las vías.
Se entiende por reparación de pavimentos rígidos, al conjunto de acciones que se llevan
a cabo, para que un pavimento continúe prestando su servicio de manera adecuada, es
decir, ofreciendo comodidad y seguridad al usuario.
En términos generales, los deterioros en los pavimentos de concreto se pueden clasificar
de la siguiente manera:
• Deterioro en las juntas, como son la deficiencia en su sellado, el descantillado de los
bordes de la losa, la separación entre las losas en el sentido longitudinal
• Deterioro en las losas por agrietamientos en diferentes direcciones y magnitudes, pueden
ser longitudinales, transversales o de esquina, formando triángulos con las juntas
longitudinales y transversales
• Deterioros superficiales, como las grietas capilares superficiales, desintegración superficial,
baches
• Movimientos localizados de las losas
• Escalonamiento de las losas en las juntas o en las fisuras
• Descenso o separación de las bermas
• Bombeo
• Textura inadecuada
• Fragmentación múltiple
Mantenimiento de pavimentos de concreto

100
Cada deterioro lo genera una o más razones y la
reparación del respectivo daño se debe hacer teniendo
en cuenta dos factores, con el primero se busca eliminar
la causa que lo genera y con el segundo, devolverle al
pavimento su funcionalidad y su capacidad de prestar
un buen servicio.
La evaluación de los deterioros del pavimento y el
análisis de sus causas están por fuera del alcance de este
manual, sin embargo se darán algunas indicaciones para
reparar los pavimentos de concreto, advirtiendo que antes
de comenzar reparaciones en las que se involucren
grandes áreas o recursos importantes, se recomienda que
se haga un análisis completo de la patología del pavimento.
Cuando se decide reparar un pavimento se debe
hacer una investigación de campo (máximo con 60 días
de antelación), y una recopilación de la información que
exista sobre la construcción del pavimento. La
investigación debe detallar las condiciones en que se
encuentra el pavimento, incluyendo el agrietamiento de
las losas, descantillado de las juntas y el bombeo. Las
áreas que cumplan con los criterios para la reparación
se deben marcar con pintura, y se define qué clase de
reparación se debe hacer en cada zona, reparación de
juntas, reparaciones de espesor parcial o de todo el
espesor, u otra.
Cuando se inician los trabajos de reparación es
posible que la extensión real de los deterioros sea más
grande que la indicada en los planos. Esto se debe a que
los deterioros son progresivos. Por lo tanto, es muy posible
que se requiera de una cantidad un poco mayor de
reparación, que la estimada originalmente en los planos.
7.1 Reparación del material
de las juntas o resellado
Esta actividad agrupa las acciones necesarias para
reponer el material de sello en las juntas y para sellar las
posibles fisuras que se hayan generado en el pavimento.
El material para el sello debe cumplir con lo mencionado
particularmente en el Artículo INV 500-07 o con las del
productor, en caso de que no estén cubiertas por el
INVIAS, siempre y cuando tengan el visto bueno del
interventor.
Las juntas que se deben someter al proceso de
resellado son aquellas, en las que no se dan movimientos
verticales grandes entre las losas que forman la junta.
Antes de resellar las juntas se deben clasificar en
función del ancho que ellas presenten según su ancho,
como se indica a continuación:
• Juntas con ancho hasta de 12 mm
• Juntas con ancho entre 12 mm y 20 mm
• Juntas con ancho entre 20 mm y 30 mm
• Grietas con ancho entre 3 mm y 30 mm
• Juntas y grietas con ancho superior a 30 mm
• Juntas longitudinales de cualquier ancho
7.1.1 Características del material de sello
Después de agrupar las juntas y fisuras según el
ancho y la dirección, se escoge el material de sello
siguiendo las siguientes recomendaciones:
7.1.1.1 Para juntas con ancho
hasta de 12 mm
Los productos recomendados son aquellos que con
una deformación admisible entre el 20% y el 30%,
cumplan con los requisitos establecidos en las normas
correspondientes. Los imprimantes y cordones de
respaldo serán los adecuados y compatibles con el
sellador.
7.1.1.2 Para juntas con ancho
entre 12 mm y 20 mm
Para sellar estas juntas, los productos recomendados
son los del tipo termoplástico, aplicados en caliente, que
tengan una deformación admisible entre el 10% y el 20%
y que cumplan con las normas correspondientes.
7.1.1.3 Para juntas con ancho entre
20 mm y 30 mm y grietas entre
3 mm y 30 mm con ancho
y grietas longitudinales
Los productos recomendados son del tipo masillas
asfálticas, modificadas con polímero, que tengan las
siguientes características:

101
• Penetración, 25°C, 100 g, 5 s, 101 mm : máx. 60
• Ductilidad, 0°C, mm : mín. 20
• Filler, porcentaje en peso : máx. 25
• Punto Ablandamiento, °C : mín. 58
7.1.1.4 Juntas y grietas con ancho
superior a 30 mm
En estos casos se recomienda usar una mezcla de
arena-emulsión asfáltica, con una dosis mínima de 18%
de emulsión.
7.1.2 Procedimientos de trabajo
7.1.2.1 Limpieza
Las juntas y grietas que contengan restos de sellos
antiguos o materiales extraños, se limpian con cuidado
en toda su extensión y profundidad, con la ayuda de
hojas de sierra, herramientas manuales u otros equipos
adecuados, que permitan remover el sello, o relleno
antiguo, sin afectar al concreto. No se recomiendan
herramientas que puedan descantillar los bordes de la
junta, ni solventes para remover el sello antiguo, salvo
que se demuestre que el procedimiento no significará
transportar los contaminantes hacia el interior de la junta,
o impregnar el concreto con aceite u otros materiales.
La limpieza se termina soplando la junta con aire
comprimido, libre de aceite, con una presión mínima de
120 psi, que elimine todo vestigio de material
contaminante, incluso el polvo.
7.1.2.2 Imprimación
Cuando se especifican materiales para imprimar, se
debe tener cuidado, que se produzca la adherencia
pedida entre el producto usado para sellar y las paredes
de las juntas o grietas.
7.1.2.3 Sellado de juntas con ancho
hasta de 12 mm
En las juntas que no tengan la caja para alojar el
material de sello, se les debe formar cortando el concreto
de manera que se forme la caja, con un ancho de 8 mm
a 12 mm y con una profundidad entre 22 y 35 mm, según
el tipo de sellador y respaldo por emplear, el cual se debe
ajustar a lo recomendado por el fabricante del material
sellador y ser ligeramente más ancho que la junta de
manera que ajuste bien.
Durante la colocación del sello, se busca que esté
alineado a una profundidad constante y sin pliegues o
curvaturas, cubriendo el ancho de la caja y que quede a
una profundidad entre 4 y 5 mm por debajo de la
superficie del pavimento.
Cuando el fabricante del sellador recomiende usar
imprimante, éste se unta, en forma pareja, cubriendo las
dos caras de la junta, utilizando las herramientas y
procedimientos aprobados.
entre 12 mm y 20 mm
Para estas juntas se seguirá un procedimiento similar
al descrito para las juntas de hasta 12 mm de ancho,
salvo que el ancho de la caja será de hasta 20 mm, y su
profundidad la necesaria para insertar el cordón de
respaldo. Las juntas clasificadas en este grupo se sellan
con productos termoplásticos que se meten en la junta
a una profundidad de 14 mm o más y con un espacio
libre entre las superficies del sello y de la losa, de mínimo
4 mm. El imprimante se deberá ajustar a las
recomendaciones del fabricante del sellador.
entre 20 mm y 30 mm
Las juntas con ancho entre 20 mm y 30 mm se
limpian según lo ya mencionado y se sellan con
productos del tipo masilla asfáltica. La profundidad del
sello será como mínimo de 15 mm, debiendo quedar
entre 4 y 5 mm por debajo de la superficie del pavimento.
7.1.2.6 Sellado de grietas con ancho
entre 3 mm y 30 mm
Se limpian de acuerdo con lo especificado en el
numeral 7.1.2.1 y luego se biselan los bordes mediante
equipo esmerilador u otro aprobado, para formar una
cavidad con un ancho mínimo de 6 mm.
Estas grietas se sellaran con productos tipo masilla
asfáltica. El espesor del material sellador será como
mínimo de 15 mm, cualquiera que sea el ancho superficial
de la grieta, y deberá quedar entre 4 y 5 mm por debajo
de la superficie del pavimento.

102
7.1.2.7 Sellado de juntas y grietas
con ancho superior a 30 mm
Después de hacer la limpieza de las juntas y grietas
se procede a sellarlas con una mezcla de arena-emulsión
asfáltica, siempre que el ancho promedio no exceda los
100 mm, en cuyo caso, el sellado se hace con una mezcla
en caliente. En ambos casos el espesor del material
sellador será como mínimo 20 mm. El relleno deberá
quedar de 4 a 5 mm por debajo de la superficie del
pavimento. Las paredes de las juntas y grietas se deberán
imprimar con emulsión asfáltica diluida en agua por partes
iguales. Se imprime por jornada la longitud que se alcance
a sellar en un día de trabajo.
7.1.2.8 Sellado de las juntas
longitudinales con cualquier ancho
Las juntas longitudinales se limpian según lo descrito
en el numeral 7.1.2.1, y se sellan con productos tipo
masilla asfáltica que se ajusten a los requisitos ya
estipulados.
7.1.2.9 Preparación de las mezclas
de sellado
Salvo que las instrucciones del fabricante de un
determinado producto indiquen otra cosa, o cuando se
utilice un imprimante con base en emulsiones asfálticas,
las juntas y grietas deberán estar secas antes de
comenzar el sellado, el cual se recomienda que se haga
con una temperatura entre 5°C y 30°C.
La preparación del producto de sellado, se hace
buscando que se obtenga un material homogéneo y con
características estables. La manera de mezclar y
homogenizar los productos de sellado son objeto de
recomendaciones y especificaciones, que se deben
consultar con los proveedores de los productos o con
las autoridades pertinentes, antes de emprender las
labores de reparación de las juntas.
7.2 Reparaciones en las que está
involucrada la superficie de la losa
Cuando se trata de reparar las losas, se pueden dar
dos casos, que el deterioro de la losa involucre sólo la
parte superficial de ellas o todo su espesor, dependiendo
de cual es la situación, se acometen las obras de
reparación.
7.2.1 Reparaciones de espesor parcial
Normalmente, las reparaciones de profundidad
parcial se hacen en el caso de descantillados en las juntas
del pavimento o en el medio de la losa, que pueden
ocurrir a lo largo de las juntas y grietas longitudinales,
aunque suceden con más frecuencia en las
discontinuidades transversales (Ref. 9.12).
Los descantillados generan una circulación áspera
y pueden acelerar otros deterioros, casi siempre, es una
falla localizada y por lo tanto, demanda procedimientos
de reparación localizados, con los cuales se busca
mejorar la circulación, impedir un deterioro posterior y
proporcionar bordes adecuados para que las juntas y
grietas puedan ser selladas en forma efectiva.
La mayoría de los descantillados se produce por la
introducción de materiales incompresibles, que penetran
dentro de las juntas y grietas transversales no selladas,
cuando estas se abren al bajar la temperatura.
7.2.1.1 Bordes de la reparación
Para comenzar los trabajos, se hace una investigación
para determinar los límites reales de las zonas que es
necesario reparar, que consiste en recorrer toda la vía
definiendo las áreas en las cuales el descantillado es
inminente, golpeando la superficie del concreto con una
varilla de acero, un martillo de carpintero, o arrastrando
una cadena a lo largo de la superficie, detectando las zonas
en que la frecuencia del sonido deja de ser metálico y
seco volviéndose apagado o hueco, lo que indica la
presencia de áreas debilitadas.
Con el objeto de asegurar la remoción de todo el
concreto en mal estado, se delimitan las áreas con
pintura, definiendo zonas cuadradas o rectangulares que
estén más allá de los deterioros entre 80 y 100 mm.
Cuando se presenten áreas que necesitan arreglo y estén
a menos de 600 mm de distancia entre si, se recomienda
que se integren en una sola, con el fin de reducir los
costos de las reparaciones y proporcionar una apariencia
más agradable.

103
7.2.1.2 Remoción del concreto
El concreto deteriorado se puede remover por
aserrado y cincelado, o por un proceso de fresado, con
una profundidad mínima de 40 mm. Antes de comenzar
a remover el concreto se hace un corte con una sierra
alrededor del área que se va a reparar, con una profundidad
mínima de 40 mm, para generar una pared vertical. La
remoción se hace con equipos neumáticos, cuyo peso
sea inferior a 15 kilos, o con máquinas para fresar en frío.
Después de la remoción, se verifica que se haya
retirado de manera efectiva, todo el concreto deteriorado
utilizando la técnica de la resonancia ya explicada, pues
en ocasiones, lo que parece ser un descantillado en la
superficie, en realidad involucra todo el espesor de la losa
y como regla general, si el daño afecta más de la tercera
parte del espesor, se deben hacer reparaciones en toda
la profundidad.
Después de remover el concreto se limpian las caras
expuestas hasta eliminar las partículas sueltas, los restos
de concreto, cualquier material contaminante y hasta el
mismo polvo.
7.2.1.3 Preparación de las juntas
Las reparaciones de profundidad parcial adyacentes
a las juntas transversales o longitudinales y a las bermas,
requieren preparativos de construcción especiales.
7.2.1.3.1 Juntas longitudinales
Cuando se efectúa una reparación de profundidad
parcial contra una junta longitudinal, el concreto de la
reparación no se debe adherir al del carril adyacente,
para evitar que el parche se descantille a causa del
alabeo, o del movimiento diferencial de las losas.
Se elimina la adherencia del concreto de las
reparaciones con las juntas, insertando, a lo largo de la
junta, un elemento compresible, una tira delgada de
polietileno o un fieltro impregnado con asfalto antes de
colocar el material del parche.
7.2.1.3.2 Juntas transversales y grietas
En los parches adyacentes a las juntas, o a las
grietas activas que penetran en toda la profundidad de
la losa, se pone un inserto compresible, u otro medio
para romper la adherencia; los materiales más usados
son la espuma de estireno, la madera aglomerada
impregnada con asfalto o tiras de polietileno.
En algunas ocasiones se puede necesitar un
inhibidor flexible, que se acomode a la geometría de las
grietas. La nueva junta o grieta se debe hacer con el
mismo ancho de la junta o grieta existente.
Además de aislar el concreto del parche, los
inhibidores de adherencia forman una pared uniforme
contra la cual la junta se puede sellar con facilidad.
7.2.1.3.3 Junta con la berma
Hay que evitar que el material de reparación penetre
en la berma, lo cual puede restringir los movimientos
longitudinales, ocasionando daños a la reparación o a la
berma. Se debe tener cuidado en que la superficie del
parche quede ligeramente más alta que la de la berma.
7.2.1.4 Materiales para la reparación
7.2.1.4.1 Mezcla de concreto de alta
resistencia inicial
Cuando es necesario que las reparaciones se den
al servicio pronto, a las cuatro o cinco horas, se piden
concretos que alcancen resistencias de más de 21 MPa,
en menos de 24 horas, estos concretos requieren un
adherente epóxico, que se usa siguiendo las
recomendaciones del fabricante.
7.2.1.4.2 Mezcla de concreto
de fraguado normal
El concreto de fraguado normal se usa cuando la
reparación se puede proteger del tráfico por 24 o más
horas, en este caso se emplea como adherente entre el
concreto viejo y el material del parche, un mortero
preparado por volumen, con una parte de arena y otra
de cemento Pórtland y con la suficiente agua para que
tenga una consistencia cremosa.
El concreto de la reparación se vierte en el parche
antes de que se seque el mortero y si este se llega a
secar hay que retirarlo.
Los parches que usen concreto de fraguado normal,
no se usan, si la temperatura ambiente es inferior a 5°C
y con temperaturas inferiores a los 13°C, se necesita un
período de curado más prolongado.

104
7.2.1.4.3 Materiales de resistencia rápida
patentados
Cuando se seleccionan materiales patentados de
fraguado rápido para hacer el parche, es importante que
estos se usen de acuerdo con las recomendaciones del
fabricante, o lo que indiquen las normas sobre estos
materiales, en especial lo que se refiere a la adherencia,
la colocación, el curado, las temperaturas de colocación
y el tiempo requerido antes de dar al servicio las
reparaciones. Un ejemplo de estos materiales son los
morteros de resina epóxica y los concretos epóxicos.
7.2.1.5 Colocación del material
para la reparación
7.2.1.5.1 Colocación del adherente
Cuando se necesite un agente adhesivo (primera
capa o lechada de cemento), el material se aplica en
una capa delgada y pareja, con la ayuda de una brocha
de cerdas duras, que cubra toda el área, incluyendo las
paredes del parche y se superpone a la superficie del
pavimento, para asegurar una adherencia adecuada.
7.2.1.5.2 Mezclado
En la mayoría de las reparaciones de profundidad
parcial, el volumen es muy pequeño, por lo cual, y
buscando reducir el desperdicio de materiales, las
mezclas se hacen en el sitio con la ayuda de pequeñas
mezcladoras de tambor o de paletas.
7.2.1.5.3 Densificación del material
Como cualquier concreto, la mezcla para el parche
se somete a consolidación para eliminar los vacíos entre
el contacto del parche y el concreto existente, esto
mejora la adherencia entre ambas superficies y aumenta
la resistencia al corte. Para consolidar el concreto, se
usan vibradores pequeños de inmersión con diámetro
inferior a los 25 mm, moviéndolo con lentitud por el área
del parche, para asegurar una consolidación completa,
teniendo cuidado de no usar el vibrador para mover el
concreto. Cuando las reparaciones son muy pequeñas
se puede hacer la consolidación con las herramientas
de mano.
7.2.1.5.4 Acabado
La superficie del material de la reparación se trata
cuidando de no alterar la sección transversal del
pavimento existente. Se recomienda que el proceso de
acabado comience desde el centro del parche hacia
fuera, con el fin de obtener interfaces más parejas con el
concreto existente y desarrollar una buena resistencia
de adhesión. La mayoría de los que efectúan el acabado
emparejan el material del parche desde los bordes hacia
el centro, con lo cual, el material se despega del concreto
de la losa, en donde la adherencia es esencial. Moviendo
la regla hacia los bordes del parche, el material se empuja
hacia la interfase, incrementando la adherencia.
7.2.1.5.5 Texturizado
Después del acabado, a la superficie del parche se
le da un texturizado similar al que tiene el pavimento
existente, con el fin de obtener una apariencia más
uniforme.
7.2.1.5.6 Llenado de los cortes con sierra
Cuando se usan las sierras para delimitar las
reparaciones se hacen cortes que van más allá del área
objeto de la reparación, los cuales se pueden rellenar
con el mortero sobrante y así evitar a largo plazo la
penetración de agua, que puede afectar la adherencia
del material de la reparación con el concreto viejo.
7.2.1.5.7 Sellado
Un procedimiento a menudo ignorado en la
colocación de reparaciones de profundidad parcial es el
sellado de la interfase del parche con la losa. Este
procedimiento se emplea en donde se usa material de
reparación con base en cemento y consiste en pintar
con una lechada de cemento con agua de 1:1 a lo largo
del perímetro del parche.
La lechada formará una barrera contra la humedad
sobre la interfase y contribuirá a impedir el deterioro del
parche.

105
7.2.1.5.7.1 Sellado de las juntas
Después de que el parche ha adquirido la suficiente
resistencia, se sellan las juntas, de acuerdo con las
recomendaciones tradicionales para este fin.
Son esenciales el aserrado para proporcionar el
factor forma adecuado de la junta y el chorro de arena
para remover la suciedad y los restos del aserrado de
las paredes de la junta. Es importante que las paredes
de la junta estén limpias y secas para lograr un buen
comportamiento del material de sello.
7.2.1.5.7.2 Curado
Las reparaciones de espesor parcial tienen la
tendencia a secarse muy rápido y a agrietarse a edad
temprana, por lo cual es obligatorio, hacer con más
cuidado las acciones de curado.
En donde se requiera de una apertura temprana al
tráfico, puede resultar beneficiosa la colocación de
esteras de aislamiento sobre las reparaciones. Esto
mantendrá el calor proveniente de la hidratación y
promoverá una mayor ganancia de resistencia para los
materiales con base en cemento.
7.2.2 Reparación de espesor total
(Ref. 9.13)
7.2.2.1 Demarcación y aislamiento
de las áreas a remover
Antes de comenzar cualquier trabajo se deben
definir las áreas que requieren reparación y se marcan
con pintura, el área mínima a reparar tiene un ancho igual
al de un carril en la dirección transversal y 1,80 m en la
dirección longitudinal.
7.2.2.2 Aislamiento del área a remover
Antes de retirar el concreto del área deteriorada,
esta se debe aislar del concreto adyacente, del carril y
de la berma, con el fin de hacer mínimo, el daño al material
circundante durante las operaciones de remoción.
7.2.2.2.1 Aislamiento del carril
y de la berma adyacente
Con la ayuda de una sierra con puntas de carburo,
o un equipo equivalente, se hace un corte sobre la berma
a lo largo del área deteriorada, hasta alcanzar 100 mm
ancho, para generar un espacio en el cual se pone una
formaleta para la cara del arreglo con la berma.
Si la berma es de concreto, la junta longitudinal entre
el carril exterior y la berma se debe aserrar en todo el
espesor, incluyendo las barras de amarre si éstas existen.
En este caso la cara de la berma se usa como formaleta
para la colocación del concreto de la reparación. La junta
longitudinal en el centro del pavimento se corta en todo
el espesor de la losa, incluyendo las barras de amarre, a
lo largo de la junta existente.
7.2.2.2.2 Aislamiento transversal
La cantidad y profundidad de los cortes con sierra
requeridos en cada límite transversal del área a reparar,
variará según el método de remoción seleccionado y del
tipo de pared deseada para la junta. En la actualidad
existen dos maneras diferentes de efectuar la remoción
y también dos tipos de juntas disponibles.
En general, el aislamiento transversal del área de la
reparación del pavimento existente, se logra mediante
el aserrado de profundidad total, dejando bordes
verticales limpios. Se recomienda que el corte de la sierra
no se aproxime a menos de 150 mm de los límites del
área propuesta, debido al daño y a las microgrietas que
este tipo de sierra puede producir en el concreto
adyacente. Para evitar un daño apreciable a la base, la
cuchilla no debe penetrar en ella más de 10 mm.
7.2.2.2.3 Remoción de la losa por izado
El mejor sistema de remoción del concreto es por
izado, para ello se requiere que, después de que el área
de remoción sea aislada, se efectuen perforaciones que
traspasen la losa desde la parte superior y se pongan
ganchos que permitan izar los pedazos de losa, con la
ayuda de cadenas que se sujetan a un equipo pesado,
como una grúa o un cargador frontal.

106
En algunos casos, el material que está siendo izado
se puede romper, produciendo daños o descantillados
en la parte superior de las losas adyacentes, que implican
a su vez una reparación que generalmente es de espesor
parcial. La remoción del concreto por izado minimizará
el daño al concreto circundante y a la base. Las paredes
de las juntas transversales serán lisas y no requerirán de
mayor trabajo antes de las perforaciones con taladro para
la instalación de los dispositivos de transferencia de carga
(dovelas). En general, izando el concreto necesita menos
mano de obra, pero equipos más especializados.
7.2.2.2.4 Caso especial – pared áspera
Algunas autoridades solicitan que la transferencia
de cargas en las juntas entre las zonas reparadas y el
concreto existente, se haga por la trabazón de agregados
y por las dovelas. En este caso las paredes de las juntas
tienen que ser rugosas y la manera más económica de
hacer esto es con la ayuda de un segundo corte con la
sierra, en cada junta transversal del área a reparar.
Para lo anterior se usa un equipo de corte que tiene
dos hojas separadas entre 40 y 50 mm, que se pasa
generando dos cortes con una profundidad de un cuarto
del espesor nominal de la losa, y luego se usa una sierra
de hoja sencilla para terminar el corte en toda su
profundidad, a lo largo del corte hecho con la cuchilla
interior. Este procedimiento se usa en cada borde
transversal.
Después de que se hacen los cortes de todo el
espesor, se perforan los huecos en donde se fijan los
ganchos que permiten izar la losa deteriorada. Luego y
con la ayuda de un martillo neumático liviano (se
recomienda de 7 kg y como máximo de 15 kg), se golpea
el concreto de la junta hasta astillar el concreto y dejar
rugosa la pared que se hizo por el corte de la cuchilla
externa, teniendo cuidado de que el astillado no socave
el concreto dejado por la cuchilla exterior, para que no
se pierda la trasferencia de cargas a través del agregado.
7.2.2.3 Remoción de la losa
demoliéndola
La experiencia ha demostrado que este método
puede dañar significativamente la base y, en
consecuencia, se necesita una reparación más grande
de la base que la que se hace cuando se izan las losas.
Sin embargo, se reconoce que en muchos casos, el
concreto puede estar tan deteriorado que el izado no es
práctico. Para estos casos se puede demoler el
concreto, del área que se va a remover, con la ayuda de
un martillo neumático (jack hammer), un martillo de caída
libre (drop hammer), o un ariete hidráulico (hidraulic ram),
retirando luego el material con la ayuda de una
retroexcavadora o con herramientas manuales.
Cada equipo para demoler el concreto exige
cuidados particulares; en especial lo que se refiere a
impedir que la energía impartida durante la demolición
no deteriore el concreto que se encuentra en buen
estado, como recomendación general se hacen cortes
secundarios, de toda la profundidad de la losa, paralelos
a los que determinan el área a demoler, a una distancia
de 300 mm, y que la energía de demolición se vaya
disminuyendo en la medida en que se esté llegando a
las zonas sanas.
7.2.2.4 Preparación del área
de reparación
Si se determina que durante la remoción del
concreto se ha deteriorado mucho la base, o se observa
presencia de material con características inadecuadas,
ésta se debe limpiar y recompactar, retirando cualquier
material suelto, hasta que se cumpla con los requisitos
de las especificaciones. Cualquier problema de drenaje
localizado también se debe reparar. Es importante no
desequilibrar el área de la base, excepto cuando sea
absolutamente inevitable
7.2.2.4.1 Transferencia de carga
Cuando se trate de reparaciones en vías con alto
volumen de tráfico, es esencial que las juntas transversales
del área reparada se refuercen con barras de transferencia
de cargas. Esto ayuda a asegurar un comportamiento
adecuado en términos de transferencia de carga.
7.2.2.4.2 Pavimentos para tráfico pesado
Las dovelas con un diámetro entre 31 mm y 38 mm
y con un largo de 450 mm, han sido los medios más
efectivos para desarrollar transferencia de carga a través
de las juntas en las áreas reparadas.

107
El diseño e instalación de las dovelas es un aspecto
muy crítico para el éxito de una reparación de profundidad
total. Para anclar las dovelas se hacen perforaciones con
taladros en la pared aserrada de la losa existente.
Se recomiendan taladros agrupados gang drills (varios
taladros montados en forma paralela en un soporte rígido),
con el objeto de aumentar la productividad, ya que varias
perforaciones se pueden hacer al mismo tiempo y para
evitar las desviaciones y desalineaciones durante el
proceso de perforación.
Puede que sea necesario usar taladros manuales,
para hacer algunos ajustes menores, en donde se
necesiten ajustes pequeños. Sin embargo, por lo general,
los taladros de mano se deben evitar debido a la
posibilidad de que se presenten desalineaciones de las
perforaciones.
Mantener la alineación adecuada, en el plano
horizontal y vertical, es muy importante para permitir los
movimientos libres de expansión y contracción de las
áreas reparadas. Se recomienda que se usen por lo
menos cuatro o cinco dovelas en las zonas en las que
han de pasar las llantas de los vehículos.
Los agujeros se debe limpiar con aire comprimido
para remover el polvo y los desechos. Después de que
se limpian los agujeros y previamente a la inserción de
las dovelas, se debe aplicar pintura epóxica, o un mortero
que no se contraiga alrededor del agujero. Es importante
que el material se introduzca hasta el fondo del agujero,
de manera que se fuerce hacia adelante durante la
inserción de las dovelas, con lo cual se asegura que el
material de anclaje cubra la dovela a todo lo largo. Para
asegurar que el material epóxico o el mortero rodeen
completamente la dovela, esta se inserta dándole giros.
Un disco de retención de mortero, fabricado con
plástico, se recomienda para mantener el material dentro
del agujero durante la inserción de la dovela. El disco es
efectivo para asegurar que la barra de refuerzo esté
completamente rodeada por el mortero o el material
epóxico de anclaje, debido a que el material no puede
salir por la parte frontal del agujero. Cuando se usa el
disco este ayuda a encajar la dovela y evita el desarrollo
de deformaciones del agujero.
Cuando la reparación involucra la restauración de
juntas, hay que asegurar el alineamiento adecuado de
las dovelas en la pared de la junta, para permitir los
movimientos de la losa.
Después de insertar las dovelas, con el mortero o
con el material epóxico en su lugar, se puede proceder a
vaciar el concreto.
7.2.2.4.3 Pavimentos de poco tráfico
En pavimentos para bajos volúmenes de tráfico y
con pocos de camiones pesados, se puede prescindir
de las dovelas en las reparaciones de profundidad total,
sin que se comprometa el comportamiento de la
reparación.
7.2.2.4.4 Vaciado del concreto
En la mayoría de los casos, cuando la apertura al
tráfico del pavimento es un aspecto crítico, es necesario
usar concreto de alta resistencia temprana y se hacen
los vaciados apenas las dovelas estén instaladas y la
subbase preparada.
Las mezclas de concreto de alta resistencia inicial
se hacen con un cemento tipo III o con cloruro de calcio,
como acelerante y tienen baja relación agua/cemento,
normalmente se busca que alcancen una resistencia a
compresión de 21 MPa en 24 horas (Módulo de rotura
de 3,8 MPa). También existen diversos materiales de
fórmula patentada que proporcionan una ganancia de
resistencia temprana y pueden permitir una pronta
apertura al tráfico.
La apertura al tráfico se debe definir con base en la
resistencia que tenga el concreto. En algunas partes se
permite una apertura rápida, entre 4 y 8 horas después
de vaciado el concreto.
Para obtener parches de buena calidad es crítica una
colocación y acabado adecuado del concreto, incluyendo
la vibración para la consolidación. Las superficies de las
reparaciones se deben terminar con un codal de 3 m, o
con una regla vibratoria, para dar los mismos niveles de la
superficie existente. La experiencia ha demostrado, que
las mejores reparaciones generalmente han sido aquellas
en los que el acabado se hace usando una regla vibratoria,
paralela a la línea central del pavimento.
También su texturizado debe ser igual a la del
pavimento circundante, con el objeto de asegurar que
los vehículos circulen sobre éstos, de igual manera que
sobre el pavimento existente.

108
Cuando se ha terminado el vaciado y el texturizado
del concreto se debe proceder a aplicar un compuesto
de curado pigmentado. El compuesto de curado debe
cubrir todo el concreto nuevo para evitar la pérdida de
humedad. Por lo general basta aplicar los mismos
volúmenes de producto de curado que en una obra
convencional.
Cuando hay que abrir rápidamente al tráfico, el
pavimento reparado, se pueden poner cubiertas de
aislamiento encima de ellos durante el curado, las cuales
aumentan en forma importante la temperatura del
concreto, acelerando la ganancia de resistencia. Esto
ayudará a acortar el período previo a la apertura al tráfico.
El uso de cubiertas de aislamiento dependerá del material
y del clima.
7.2.2.4.5 Sellado de juntas
El último paso en una buena reparación de
pavimentos de concreto en todo su espesor, consiste en
hacer la caja para alojar el material de sello, tanto en las
juntas longitudinales como transversales. Las evaluaciones
han demostrado que las cajas de las juntas
adecuadamente formadas, o aserradas, disminuyen la
cantidad de descantillados en las juntas de las
reparaciones.
Se recomienda que la profundidad de la caja tenga
50 mm como mínimo. Sin embargo, el ancho y la
profundidad de la caja (factor de forma), se debe hacer
teniendo en cuenta la separación de las juntas y el tipo
de sello. Se recomienda que se sigan las
recomendaciones del fabricante. También se debe sellar
la junta longitudinal, para reducir la posibilidad de
introducción de materiales incompresibles y de agua.
En la junta longitudinal se debe insertar una lámina
incompresible, como por ejemplo una lámina de fibra,
con el objeto de prevenir la adherencia de los concretos
de la reparación, con los circundantes y así evitar posibles
descantillados.

109
Siglas usadas en el texto
A: “Vía ancha”
AASHO: “American Association of State Highway
Officials”
AASHTO: “American Association of State Highway And
Transportation Officials”
AIPCR/PIARC: “Asociación Internacional Permanente de
Congresos de Rutas”
AP: “Autopista”
Artículo INV: “Artículo emitido por el INVIAS”
ASTM: “American Society for Testing and Materials”
B: “Bermas”
BEC: “Base estabilizada con cemento”
BG: “Base granular”
CBR: “California Bearing Ratio”
CC: “Carretera de dos carriles”
Cc: “Coeficiente de curvatura”
Cu: “Coeficiente de uniformidad”
D: “Dovelas”
E: “Vía estrecha”
Ec: “Módulo de elasticidad del concreto”
FC: factor camión
FE: factor equivalencia
ICPC: “Instituto Colombiano de Productores de Cemento
IG: “Índice de grupo”
INVIAS: “Instituto Nacional de Vías”
IP: “Índice de plasticidad”
k: “Módulo de reacción de la subrasante”
LE: “Límite de encogimiento”
LL: “Límite líquido”
LP: “Límite plástico”
M: “Vía de ancho medio”
MC: “Carretera multi carriles”
MR: “Módulo de rotura del concreto”
Mr: “Módulo resiliente”
MT: Ministerio de transporte
Norma INV: “Norma emitida por el INVIAS”
PCA: “Portland Cement Association”
Pt: Índice de servicio final
R: “Coeficiente de redondez”
Si: “Clase de suelo con i variando desde 1 hasta 5”
SN: “Suelo natural o subrasante”
Ti: “Clase de tránsito con i variando desde 0 hasta 6”
TPDs, TPDm, TPDa: “Tránsito Promedio Diario calculado
con base en un conteo semanal -s-, mensual -m- o anual
-a- respectivamente
Vp: “Vía primaria”
Vs: “Vía secundaria”
Vt: “Via terciaria o vascular”

110
9.1 AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION
OFFICIALS AASHTO Guide for design of pavement structures. Washington : AASHTO, 1986.
1993. 1998. 2 vol.
9.2 ASSOCIATION MONDIALE DE LA ROUTE. La carretera de Hormigón : guía práctica
para la transferencia de tecnología. Panamá : FICEM, 2006. 59 p.
asfálticos en vías con bajos volúmenes de tránsito. Bogotá : INVIAS, 1997. 62 p.
asfálticos en vías con medios y altos volúmenes de tránsito. Bogotá : INVIAS, 1998. 117 p.
9.5 COLOMBIA. MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones generales de
Construcción de carreteras. Bogotá : INVIAS, 2007.
9.6 GARCIA ALADIN, Maria Fernanda. Catalogo de diseño de pavimentos rígidos de
la PCA adaptado a las condiciones de tránsito colombianas. Popayán: UNICAUCA, 2002.
385 p.
9.7 HUANG, Yang Hsien. Pavement analysis and design. New Jersey : Prentice-Hall,
1993. 815 p.
9.8 HOLZT, Robert D. & KOVACS, William D. An Introduction to Geotechnical
Engineering. Prentice Hall, 1981.
9.9 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Zonificación de los Conflictos de
Uso de las Tierras en Colombia. 2002.
9.10 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Diseño, construcción y mantenimiento
de pavimentos de concreto. Medellín : ICPC, 2001. 198 p.
9.11 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Juntas en pavimentos de concreto.
Medellín : ICPC, 1992. 12 p.
reparaciones de profundidad parcial. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 12 p.
reparaciones de profundidad total. Bogotá : ACPA : ICPC, 1999. 14 p.
9.14 LONDOÑO NARANJO, Cipriano Alberto. Tránsito terrestre. Medellín : ICPC, 1988.
12 p.
Referencias

111
9.15 MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniería de pavimentos para carreteras. Bogotá:
Universidad Católica de Colombia, 1998. 759 p.
9.16 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Design and construction of joints for concrete
streets. Skokie : PCA, 1992. 12 p.
9.17 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Joint design for concrete pavements.
Skokie : PCA, 1961. 10 p.
9.18 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Fuel Savings of Heavy Trucks on Concrete
Pavement,. Skokie : PCA, 2001. 8 p.
9.19 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Soil cement mixtures : Laboratory handbook.
Chicago : PCA, 1950. 86 p.
9.20 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Soil Cement Pavements. Skokie : PCA,
1990. 4 p.
9.21 PORTLAND CEMENT ASSOCIATION. Thickness design for concrete pavements.
Chicago : PCA, 1984. 32 p.
9.22 RICO RODRIGUEZ, Alfonso. JUAREZ BADILLO, Eulalio. Mecánica de suelos :
fundamentos de la mecánica de suelos, teoría y aplicaciones de la mecánica de suelos, flujo
de agua en suelos. México : Limusa, 1980. 1981. 1982. 3 Vol.
9.23 STARK, Richard E. Road surface’s reflectance : Influence lighting. Skokie : PCA,
1986. 7 p.
9.24 TERZAGHI, Karl. PECK, Ralph. & MESRI Gholamreza. Soil Mechanics in
Engineering Practice, Jhon Wiley & Sons, Inc. 1996.
9.25 WITCZAK, Matthew W y YODER, Eldon Joseph. Principles of pavement design.
New York : John Wiley, 1975. 711 p.
9.26 ZANIEWSKI, John P. Effect of pavement surface type on fuel consumption. Skoki:
PCA, 1989. 4 p.
TABLAS
Tabla 1-1. Máximo peso por eje para los vehículos de transporte de carga
(fuente: resolución 4100 de 2004) 44
Tabla 1-2. Carga máxima admisible por vehículo
Tabla 1-3. Factor de equivalencia para pavimentos de concreto,
ejes sencillos y pt 2,0. 46
ejes tándem y pt 2,0. 47
ejes trídem y pt 2,0. 48
eje sencillo y pt 2,5. 49

112
ejes tándem, y pt 2,5. 50
ejes trídem, y pt 2,5. 51
eje sencillo y pt 3,0. 52
ejes tándem, y pt 3,0. 53
ejes trídem, y pt 3,0. 54
Tabla 1-12. Cargas patrón y exponenciales para el cálculo del factor
de equivalencia. 55
Tabla 1-13. Registro de una estación de pesaje 56
Tabla 1-14. Porcentaje de vehículos para el carril de diseño 59
Tabla 1-15. Número de ejes sencillos, tándem y trídem por cada mil camiones
para vías con diferentes tránsitos promedio diario semanal 59
Tabla 1-16. Distribución de cargas para el eje sencillo por cada 1.000 camiones
para diferentes categorías del tránsito 60
Tabla 1-17. Distribución de cargas para el eje tándem por cada 1.000 camiones
Tabla 1-18. Distribución de cargas para el eje tridem por cada 1.000 camiones
Tabla 1-19. Distribución de ejes equivalentes para el eje sencillo por cada 1.000
camiones para diferentes categorías del tránsito 63
Tabla 1-20. Distribución de ejes equivalentes para el eje tándem por cada 1.000
Tabla 1-21. Distribución de ejes equivalentes para el eje trídem por cada 1.000
Tabla 1-22. Ejes equivalentes para 1000 camiones 66
Tabla 1-23. Categorías de tránsito para la selección de espesores 66
Tabla 2-1. Textura y otras características de los suelos 68
Tabla 2-2. Rango de tamaño de los granos de acuerdo a varios sistemas de
clasificación (modificado después de Al-Hussaini, 1977) 69
Tabla 2-3. Descripción de apertura de tamices 70
Tabla 2-4. Coeficiente de redondez 70
Tabla 2-5. Límites de tamaño de partículas 70
Tabla 2-6. Rango de límites líquido y plástico de algunos materiales 71
Tabla 2-7. Sistema de clasificación de suelos según la AASHTO 73

113
Tabla 2-8. Sistema de clasificación de suelos según la AASHTO (continuación) 74
Tabla 2-9. Símbolos usados en el sistema Unificado de clasificación de suelos 74
Tabla 2-10. Clasificación Unificada de suelos 75
Tabla 2-11. Correlación entre el potencial expansivo del suelo
y algunas de sus características 76
Tabla 2-12. Relación entre la clasificación del suelo y los valores de CBR y K 77
Tabla 2-13. Clasificación de la subrasante de acuerdo a su resistencia 80
Tabla 2-14 Estimación de la resistencia de la subrasante a partir
de la clasificación del suelo y la influencia del nivel freático 81
Tabla 2-15 Influencia del espesor de la subbase granular en el valor de k 81
Tabla 2-16 Influencia del espesor de la subbase de suelo cemento
en el valor de k 81
Tabla 3-1 Resistencia que debe alcanzar el concreto 83
Tabla 3-2 Correlación entre la resistencia a la compresión
y el módulo de elasticidad 83
Tabla 4-1 Contenido de cemento según la clasificación AASHTO
para el ensayo de compactación 85
Tabla 4-2 Límites del equivalente arena en función del tráfico 86
Tabla 4-3 Desgaste recomendado en la Máquina de Los Ángeles
en función del número de camiones por día 87
Tabla 5-1 Variables usadas en los análisis de diseño del pavimento 89
Tabla 5-2 Espesores de losa de concreto (cm) de acuerdo
con la combinación de variables – T0 89
Tabla 6-1 Recomendación para las barras de anclaje 95
Tabla 6-2 Recomendaciones para la selección de los pasadores de carga 96

114
FIGURAS
Figura 1.1 Representación esquemática de los vehículos de transporte de carga
más comunes en el país (fuente: resolución 4100 de 2004) 43
Figura 1.2 Esquematización de los diferentes tipos de ejes y su carga máxima
Figura 1.3 Porcentaje de camiones en el carril de diseño 59
Figura 2.1 Definición de los límites de Atterberg 71
Figura 2.2 Carta de Plasticidad de Casagrande 73
Figura 2.3 Esquema del conjunto de la prueba de placa 76
Figura 2.4 Mapa de los suelos Parentales de Colombia 79
Figura 6.1 Juntas de expansión en las intersecciones
y cerca de algún obstáculo 97
Figura 6.2 Juntas de expansión alrededor de elementos incorporados
dentro del pavimento 97
Figura 6.3 Localización de las juntas longitudinales de doble sentido
y de ancho “A” 98
Figura 6.4 Localización de las juntas en un cruce de vías 98
Figura 6.5 Ejemplo del diseño de las juntas 98

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