Vol. xx, n.° x, pp.

xx-xx, xxxx

Revista UIS Ingenierías

Página de la revista:

Implementación de procedimiento para el diseño de

pavimentos flexibles en instalaciones militares
Procedure implementation for pavement design
flexible in military installations

Jorge Luis Argoty Burbano 1 , Fabián Andrés García Pabón 2 , Ferney Quiñones Sinisterra 3, María
Fernanda García Aladín 4

1
Facultad de Ingeniería, Universidad del Cauca , Colombia. jlargoty@gmail.com
2
Facultad de Ingeniería, Universidad del Cauca , Colombia. andresgarciap89@gmail.com
3
Facultad de Ingeniería, Universidad del Cauca , Colombia. ferquisi@hotmail.com
4
Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Javeriana , Colombia. mfgarcia@javerianacali.edu.co

Recibido: dd mes aaaa. Aceptado: dd mes aaaa. Versión final: dd mes aaaa

Resumen

Se busca entregar una alternativa al diseño del pavimento flexible para instalaciones de uso militar, se presenta el
estado del arte, procedimientos y metodologías utilizadas para diseño, reconociendo que no existen metodologías
particulares de diseño de estructuras de pavimentos para instalaciones militares, se requiere el desarrollo de nuevos
procedimientos que permitan documentar el diseño de estructuras en servicio de pavimentos que podrían
considerarse poco convencionales, en donde algunas variables deban caracterizarse en forma particular. La
metodología aplicada está basada en el uso de configuración de cargas especiales no convencionales. Se presenta un
ejemplo de diseño. El resultado es el procedimiento propuesto para diseño de una estructura de pavimento con
carpeta asfáltica de profundidad total. Como conclusión más importante el trabajo aporta la visión, que todos los
pavimentos son concebidos específicamente para las particulares cargas, frecuencias, y comportamientos
estructurales a los cuales son sometidos en la realidad durante su vida de servicio.

Palabras clave: pavimento; flexible, instalación, militar, procedimiento.

Abstract

It is sought to provide an alternative to the design of the flexible pavement for installations for military use, the state
of the art, procedures and methodologies used for design are presented, recognizing that there are no particular
methodologies for the design of pavement structures for military installations, development is required of new
procedures that allow to document the design of structures in service of pavements that could be considered
unconventional, where some variables must be characterized in particular. The methodology applied is based on the
use of unconventional special load configuration. An example of design is presented. The result is the proposed
procedure for designing a pavement structure with full depth asphalt binder. As a more important conclusion, the
work provides the vision, that all floors are designed specifically for the particular loads, frequencies, and structural
behaviors to which they are subjected in reality during their service life.

Keywords: pavement; flexible, installation, military, procedure.

ISSN impreso: 1657 - 4583. ISSN en línea: 2145 – 8456, CC BY-ND 4.0
Autores (A. Apellido)., “Título en el idioma en que se presenta el artículo,” Rev. UIS Ing., vol. xx, no. x, pp. xx-xx, año. doi:
2 J. Argoty, A. García, F. Quiñones, M. García

1. Introducción
Efectuar la recopilación de la información y revisión de
bibliografía esta actividad estuvo encaminada a tres
En la actualidad, para el diseño de estructuras de aspectos, el primero relacionado con las experiencias de
pavimentos flexibles se emplean diversas metodologías diseño de pavimentos flexibles en instalaciones
enfocadas al cálculo de los espesores de las capas. Estos militares, el segundo referente a los métodos de diseño
procedimientos de cálculo para diseño, se han aplicables al diseño de pavimentos flexibles para
clasificado de acuerdo a diversos parámetros como por instalaciones militares y el tercer aspecto se encamino a
ejemplo el tipo de material, ubicación rural o urbana, determinar los tipos de vehículos utilizados en
espesor, por la función que desempeñan, por las cargas Colombia para instalaciones militares
que soportan, por la forma como se distribuyen las
cargas y de acuerdo a su respuesta estructural, así como Plantear un procedimiento para el diseño de pavimentos
también se han clasificado de acuerdo a los materiales flexibles en unidades militares teniendo como base las
que los conforman como son los pavimentos flexibles, metodologías de diseño avaladas y utilizadas a nivel
pavimentos rígidos y pavimentos articulados. Otro nacional e internacional, aquí se presenta la metodología
aspecto de los procedimientos para diseñar, desarrollado implementada para el diseño de espesores de
a través del tiempo es el cálculo de pavimentos en pavimentos asfálticos para vehículos pesados del tipo
función del nivel de tránsito generándose manuales de militar usados típicamente en instalaciones del ejército
diseño como los existentes en Colombia para niveles de nacional.
tránsito bajo, medio y alto; por otro lado existen
metodologías y procedimientos para el diseño de Definir los principios básicos de diseño de un
pavimentos de usos específicos como son los pavimento flexible, como son los criterios y el
aeropuertos, puertos, zonas de carga, depósitos y procedimiento de diseño, La metodología de diseño
muchos otros los cuales persiguen adecuar los diseños y presentada se basa en el concepto de carga equivalente
lograr una mejor caracterización de las variables que que permite determinar el espesor del pavimento, se
intervienen en el diseño de una estructura de pavimento especifican además criterios de diseño estructural de un
aspectos considerados en forma explícita para cada caso pavimento de asfalto para cargas pesadas los cuales
y tipología estudiada. dependen del número y la magnitud de las cargas de las
ruedas que se impondrán en el pavimento; presión de
En este trabajo se considera el caso particular del diseño contacto; condiciones ambientales, tales como
de los pavimentos flexibles para instalaciones militares. temperatura y propiedades del material del pavimento,
A partir del hecho que se reconoce que no existe el criterio de diseño se basa en los conceptos de diseño
procedimientos particulares en el diseño de estructuras elástico multicapa. Este enfoque supone que la
de pavimentos para instalaciones militares, se aplicación de una carga al pavimento produce dos
mencionan las metodologías de diseño general de tensiones elásticas críticas. Los criterios de diseño, en
pavimentos flexibles entre la que se destacan el método términos de los valores máximos permisibles, se han
AASHTO y los métodos donde se verifican esfuerzos y establecido y se utilizan como base para seleccionar el
deformaciones generados por las cargas sobre las espesor adecuado, también se describe el procedimiento
diferentes capas que conforman la estructura de del diseño estructural de un pavimento de asfalto para
pavimento. instalaciones militares, partiendo de la configuración de
las cargas de las ruedas, datos de entrada requeridos y
Se requiere en nuestro medio el desarrollo de nuevos demás parámetros necesarios para determinar
procedimientos particulares que permitan documentar el finalmente los pasos a seguir en el procedimiento de
diseño, construcción y comportamiento de las diseño
estructuras de pavimentos que podrían considerarse
poco convencionales, en donde algunas de sus variables Definir las variables que intervienen en el diseño de un
deban caracterizarse en forma particular, como en el pavimento para instalación militar, como tipos de
caso de los pavimentos para instalaciones militares, por materiales, definición del tipo de subrasante,
las condiciones especiales que estas presenten como son características del vehículo y neumáticos
la variable tránsito. En el diseño de una estructura de pavimento se
requieren definir las variables de diseño tales como
2. Metodología tipos de materiales los cuales se deben muestrear,
probar y evaluar para cumplir con los requisitos de
Título en el idioma en que se presenta el artículo (debe ser igual al del encabezado) 3

calidad necesarios, otra variable es la subrasante la cual CBR = relación de rodamiento de California
es la base para el diseño del espesor de la estructura del
pavimento flexible y se debe el valor del módulo D = distancia de centro a centro entre llantas en
elástico (Mr), otra variable fundamental en el diseño es milímetros (pulgadas)
el vehículo, del cual se debe conocer las características
como peso bruto, distribución por ejes, datos de Єc = tensión de compresión vertical
neumáticos, configuraciones típicas de carga, presión de
contacto Єt = tensión de tracción horizontal

Describir el resumen del procedimiento de Diseño, | E * | = módulo dinámico de concreto asfáltico

donde se presenta los pasos donde se resume el
procedimiento adoptado, iniciando con la determinación F = factores de deflexión de la interfaz utilizados en el
del tipo de carga dependiendo del vehículo de diseño y diseño de carga de rueda múltiple
finalizando en la obtención del espesor de diseño de la
estructura de pavimento flexible L = factor de carga utilizado en el diseño de doble rueda
Mr = módulo elástico de suelo de subrasante N =
Efectuar el diseño de una estructura de pavimento con la Newton
metodología propuesta mediante un ejemplo de diseño P = carga de rueda individual en kilonewtons (libras)
de un pavimento para una instalación militar como p = presión de contacto con el suelo del neumático en
estudio de caso, donde se determina las dimensiones de kilopascales (libras por pulgada cuadrada)
la estructura de pavimento flexible para un vehículo Pr = carga en un neumático ubicado a una distancia del
militar de diseño punto de máxima deflexión en un sistema de engranaje
múltiple
3. Resultados Pe= carga equivalente de una sola rueda en kilonewtons
(libras) calculada a la misma presión de contacto en
kilopascales (libras por pulgada cuadrada)
El método de diseño propuesto se adaptó del Manual π= 3.1416
Series MS-23 del Instituto del Asfalto Norteamericano r= distancia de desplazamiento radial en milímetros
INA, la cual será la metodología adoptada para el diseño (pulgadas) desde cada neumático a las ubicaciones de
de espesores de pavimentos asfálticos para vehículos prueba para una tensión máxima, para el diseño de carga
pesados del tipo militar usados típicamente en de ruedas múltiples
instalaciones del ejército nacional. Muchos de estos, t = temperatura
tienen cargas y características de espaciamiento de las TA = (Thickness asphalt) espesor total de concreto
ruedas que no permiten el uso de métodos de diseño de asfáltico sobre subrasante preparado
espesor estándar. Esta metodología propuesta es una
adaptación al caso particular de los tipos de vehículos 3.1. Principios Básicos de diseño para pavimentos
especiales que existen en una instalación militar típica. flexibles en instalaciones militares

La adaptación antes mencionada, parte de la base de los

conceptos teóricos y cálculos recomendados por el INA El procedimiento se basa en el concepto de que el
en su MS-23: Diseño de espesores para pavimentos diseño del pavimento para vehículos con ruedas
asfálticos con cargas pesadas no tradicionales. múltiples se puede lograr calculando primero una carga
de rueda única "equivalente". La carga equivalente de
Símbolos utilizados en la metodología: una sola rueda se usa para seleccionar el espesor del
pavimento.
A = radio de área circular en milímetros (pulgadas)
correspondiente a una carga en kilonewtons (libras), P, El espesor del pavimento variará con las presiones de
con presión de contacto en kilopascales (libras por contacto del suelo con la llanta del vehículo, la
pulgada cuadrada), p magnitud de la carga y el espaciado de las llantas
cargadas.
∆ = deflexión de la interfaz [deflexión en milímetros Además de las características del vehículo y la carga, el
(pulgadas) en la parte superior de la subrasante para un grosor del diseño del pavimento de asfalto dependerá de
sistema elástico de dos capas] la resistencia de la subrasante y de la temperatura media
anual del aire.
4 J. Argoty, A. García, F. Quiñones, M. García

una gran cantidad de soluciones informáticas debido a la

3.3.1 Criterios de diseño. variedad de cargas y rangos modulares de concreto
asfáltico y suelo de subrasante. Además, las ubicaciones
El procedimiento de diseño se basa en los conceptos de horizontales de las deformaciones máximas bajo cargas
diseño elástico multicapa utilizados en el desarrollo de de ruedas múltiples varían con las dimensiones del
los manuales del Asphalt Institute, MS-1 y MS-11. Este espaciado de carga, la magnitud de las cargas, el espesor
enfoque supone que la aplicación de una carga al del pavimento y las relaciones modulares de las capas
pavimento produce dos tensiones elásticas críticas. Son de pavimento. El procedimiento de diseño descrito en
tensión de tracción horizontal, εt, en la parte inferior de este estudio, considera todos los elementos anteriores.
la capa de concreto asfáltico, y tensión de compresión Las tensiones no se calculan directamente en este
vertical, εc, en la parte superior de la capa de método de diseño, estas se calculan a través de
subrasante. nomogramas elaborados exhaustivamente por
En este procedimiento, el análisis de diseño básico se da investigaciones y comprobaciones de correlación,
en términos de una sola rueda carga de alguna lográndose el mismo objetivo indirectamente de contar
magnitud, P, y presión de contacto suelo-neumático, p. con estas tensiones para calcular los daños. Además, se
Sin embargo, muchos vehículos tienen varias ruedas cuenta con varias suposiciones simplificadoras para
ubicadas lo suficientemente cerca una de la otra para reducir la complejidad del procedimiento de diseño.
que se tenga en cuenta la influencia de las cargas
combinadas. Esto se hace calculando una carga de rueda Los criterios de diseño, en términos de los valores
única equivalente para representar la condición de rueda máximos permisibles para ambas tensiones críticas, se
múltiple. La influencia combinada de las ruedas han establecido y se utilizan como base para seleccionar
adyacentes se determina mediante el uso de factores de el espesor adecuado, TA (Thickness asphalt) de un
deflexión de la interfaz. Las deflexiones se calculan en pavimento de asfalto de profundidad completa. El
la superficie de la subrasante, bajo la carga de la rueda módulo dinámico E* o la relación entre el esfuerzo y la
múltiple, y se determina una carga de rueda individual deformación, del concreto asfáltico depende de la
equivalente que producirá una deflexión igual. La carga temperatura, por lo que el período del año para el mayor
de una rueda equivalente se usa luego para diseñar el daño potencial al pavimento varía con las condiciones
pavimento. de temperatura propias de cada ubicación geográfica. La
deformación vertical por compresión en la subrasante,
Si un problema de diseño puede tratarse como una sola un indicador de deformación permanente en la
rueda depende del espaciado entre ruedas del vehículo subrasante, es mayor cuando el módulo de concreto
de diseño. Si las ruedas están separadas por una asfáltico es bajo (la temperatura del pavimento es alta).
distancia mayor que ocho veces el radio del área Por el contrario, cuando el concreto asfáltico tiene un
cargada circular, determinada como se describió alto valor de módulo (en condiciones de frío), las
anteriormente, el problema puede tratarse como un tensiones de tracción horizontales en la parte inferior de
problema de diseño de una sola rueda. Sin embargo, si la capa unida al asfalto pueden ser críticas,
la distancia entre las ruedas es menos de ocho veces el especialmente en aplicaciones de carga repetida.
radio de carga, el problema debe tratarse como un
problema de carga de rueda doble. El método de diseño El número de repeticiones de deformación es
aumenta en complejidad de cargas de una sola rueda, a relativamente pequeño para las situaciones de diseño
través de cargas de doble rueda. Por lo tanto, es posible típicas de las instalaciones militares comparados con los
ahorrar un tiempo considerable para llegar a una diseños para carreteras, los cuales son diseñados para
solución al determinar si un problema aparente de carga deformaciones horizontales extensibles, siendo
de ruedas dobles puede tratarse como un problema de generalmente más delgados que los requeridos por los
carga de una sola rueda. En problemas de ruedas duales, criterios de deformación por compresión vertical. Por
el diseño TA está determinado por una carga de rueda esta razón, y para reducir la complejidad del
individual equivalente calculada en el punto de procedimiento de diseño, se utiliza el criterio de
deflexión máxima de la subrasante. Para las ruedas deformación vertical de subrasante en el desarrollo del
duales, este punto ocurre a mitad de camino entre los método de diseño propuesto para este estudio.
dos neumáticos.
3.2. Variables de diseño
El procedimiento completo para calcular las tensiones y
las tensiones dentro de los sistemas elásticos multicapa
para un análisis de diseño es complicado. Se requiere
Título en el idioma en que se presenta el artículo (debe ser igual al del encabezado) 5

3.2.1 Tipo de material para pavimentos en con el muestreo). La elección es imparcial porque está
instalaciones militares. hecha completamente por casualidad. Los planes de
muestreo aleatorio se describen en los manuales del
Se proponen los pavimentos de asfalto de profundidad Asphalt Institute, MS-10, MS-11, MS-17 y MS-22.
total, para las vías en instalaciones militares
colombianas, ya que han demostrado ser adecuados para 3.2.2. Muestreo de suelos.
vehículos pesados de todos los tipos. Un pavimento de
asfalto de profundidad completa es aquel en el que se Deben hacerse suficientes perforaciones de suelo en las
emplean mezclas de asfalto para todas las capas sobre la áreas pavimentadas propuestas y en áreas potenciales de
subrasante o subrasante mejorada y se coloca préstamo para permitir una identificación de los
directamente sobre la subrasante preparada. Los diferentes tipos de suelo que se encontrarán. Se deben
pavimentos de asfalto de profundidad total tienen las tomar cantidades suficientes de cada tipo de suelo para
siguientes ventajas: las pruebas y evaluaciones. Los perfiles de suelo deben
estar preparados. Manual de Suelos, Serie Manual No.
- No hay capas granulares permeables para atrapar agua 10 (MS-10), The Asphalt Institute, incluye información
y perjudicar el rendimiento. sobre la toma de muestras de suelos. Sin embargo, para
- Ninguno o muy bajos costos reducidos de drenaje garantizar muestras representativas, se deben usar
subsuperficial. técnicas aleatorias para seleccionar lugares de muestreo.
- Acelera la construcción. Después de obtener las muestras de suelo, se analizan
- Proporciona y conserva una estructura de pavimento para determinar los tamaños de grano, el contenido de
uniforme. humedad y las propiedades de resistencia. Luego, el
- Menos afectado por la humedad. suelo se clasifica de acuerdo con las propiedades que
pueden afectar su rendimiento en la subrasante.
Los estudios muestran que los contenidos de humedad
no se acumulan en las sub-capas debajo de las 3.2.3 Clasificación del suelo.
estructuras de pavimento de asfalto de profundidad
completa tanto como debajo de los pavimentos con Dos sistemas de clasificación de suelos son de uso
bases granulares. Por lo tanto, hay poca o ninguna general. Ambos se basan en la distribución del tamaño
reducción en la resistencia de la subrasante. de partícula y en ciertas propiedades del suelo evaluado
a diversos contenidos de humedad. Estas son la
Elimina la necesidad de drenaje de base a través de la Clasificación de Suelos AASHTO y la Clasificación de
berma, lo que permite una reducción sustancial en la Suelos Unificados. Estos sistemas se utilizan como una
cantidad requerida de material de base de alta calidad. base de comparación con otros suelos que tienen
Todos los materiales que se utilizarán en la estructura características de rendimiento conocidas.
del pavimento de asfalto se deben muestrear, probar y
evaluar para cumplir con los requisitos de calidad Ambos sistemas de clasificación se describen en detalle
necesarios. Estadísticamente, una muestra se define en el Manual de suelos, Manual Series No. 10 (MS-10),
como una porción de una población elegida para Asphalt Institute.
representar a la población total. La población aquí se
refiere a un lote que puede definirse como una cantidad El procedimiento para determinar el Módulo Resiliente
medida de material o construcción producida por el de Subrasante de Diseño (Mr) es el siguiente:
mismo proceso que posee alguna característica común 1. Pruebe de seis a ocho muestras de subrasante y
especificada. Los ejemplos son: un área de suelo bien determine Mr directamente o convierta CBR, valor R o
definida, la producción de un día de una planta valor de rodamiento de la placa para obtener el módulo
mezcladora de asfalto o un número finito de cargas de elástico.
mezcla de asfalto. 2. Ordene todos los valores de prueba en orden
numérico.
Quizás la mejor técnica de muestreo que se haya 3. Para cada cambio en el valor de la prueba,
diseñado es la conocida como muestreo aleatorio. El comenzando con el valor más bajo, calcule el porcentaje
lugar de muestreo se selecciona de tal manera que todas del número total de valores que es igual a, o mayor que.
las ubicaciones posibles en el lote que se investigará 4. Trace los resultados en papel de corte transversal.
tienen la misma probabilidad de ser elegidas (excepto 5. Dibuje una curva suave y de mejor ajuste a través de
por cargas de mezcla de asfalto-agregado donde el lado los puntos trazados (Nota: si los datos de prueba están
y la profundidad del lecho del camión pueden interferir bien distribuidos, la curva debe tener forma de S y el
6 J. Argoty, A. García, F. Quiñones, M. García

valor del percentil 50 debe acercarse al promedio de los procedimiento: Divida la producción de la mezcla en
datos). lotes, cada lote equivale a la mezcla producida durante
6. Lea de la curva el valor de resistencia de la un día no debe exceder las 3.000 toneladas. Determine
subrasante al 85 por ciento. Este es el valor de la densidad objetivo para cada lote midiendo la densidad
resistencia de subrasante de diseño. promedio de especímenes preparados en laboratorio que
representan submuestras elegidas al azar tomadas de
3.2.4. Efectos ambientales. camiones que entregan la mezcla al sitio de trabajo.

En la evaluación de la resistencia de materiales de La densidad compactada del pavimento debe

subrasante no tratados, se deben considerar los factores determinarse a partir de pruebas de densidad nuclear o
que pueden afectar negativamente las propiedades de muestras de testigos. La prueba o muestreo de núcleo se
soporte de carga de los materiales. Los factores más debe hacer en secciones de pavimento construidas con
críticos son la humedad, y el cambio de volumen. las mismas cargas de camión de la mezcla de la que se
tomaron las submuestras de densidad objetivo. Se
La prueba de módulo elástico (Mr) y el método de CBR recomienda que se realicen cinco determinaciones de
saturado toman en cuenta los efectos críticos de la densidad de campo en cada lote de la base y superficie
pérdida de resistencia debido al grado de saturación e compactadas. El promedio de estas cinco
hinchazón de los suelos. La acción de las heladas se determinaciones de densidad debe ser (1) igual o
puede evaluar sobre la base de la agitación durante el superior al 96 por ciento de la densidad promedio de las
período de congelación o el debilitamiento del suelo muestras preparadas en laboratorio, y ninguna
durante el período de fusión de las heladas. El método determinación individual debe ser inferior al 94 por
de diseño en este trabajo reconoce la capacidad de ciento o (2) igual o superior a 92 el porcentaje de la
soporte reducida de la subrasante en ambientes donde la gravedad específica máxima teórica y ninguna
escarcha puede ser un problema. determinación individual debe ser inferior al 90 por
ciento.
3.2.5. Mezclas de Asfalto-Agregado.
Consulte el Capítulo 7 de (MS-22), Construcción de
Los procedimientos de diseño de espesor detallados en pavimentos de asfalto de mezcla caliente, para obtener
este trabajo son para asfalto de profundidad completa instrucciones sobre cómo determinar la densidad
estructuras de pavimento compuesto enteramente de objetivo y la densidad relativa.
mezclas de concreto asfáltico.
3.2.8 Importancia del drenaje adecuado.
Las propiedades del diseño de la mezcla deben cumplir
con los requisitos de la agencia que lo especifica. Los El drenaje adecuado, la nivelación y la construcción son
requisitos generales para Superpave se describen en importantes para garantizar un buen rendimiento de las
(SP-2), Superpave Mix Design. El proceso de diseño de áreas pavimentadas de asfalto. Las áreas pavimentadas
la mezcla Marshall se describe en (MS-2), Métodos de grandes, a menudo encontradas en instalaciones
diseño de mezcla para concreto asfáltico. En Colombia portuarias y áreas de carga de remolque de ferrocarril,
se describe en las Especificaciones generales de por ejemplo, requieren atención especial para
construcción de carreteras y Normas de Ensayos 2013. proporcionar drenaje y protección adecuados tanto de
Sección 700 Materiales y Mezclas asfálticas. las fuentes de agua superficiales como subterráneas. Las
3.2.6. Criterios de diseño de la mezcla. pendientes adecuadas y una superficie lisa evitan los
Debido a que estos pavimentos deben soportar cargas "espejos de agua" y la compactación es importante para
extremadamente pesadas, la mezcla de asfalto y evitar la consolidación bajo las pesadas cargas
agregado debe estar bien diseñada. Se sugiere que las involucradas.
mezclas de asfalto cumplan con los requisitos de los 3.2.9. Drenaje.
niveles de compactación más altos.
El drenaje de grandes áreas pavimentadas presenta
3.2.7. Criterios de compactación de concreto algunos problemas especiales. Los procedimientos de
asfáltico. diseño detallados en el manual del Asphalt Institute,
Para establecer una densidad objetivo más realista, las Drainage of Asphalt Pavement Structures, Manual
muestras de la mezcla de plantas deben compactarse en Series No. 15 (MS-15) y Airport Drainage, una
el sitio de trabajo o en el laboratorio de campo. El publicación de la Federal Aviation Administration, se
Instituto de asfalto recomienda el siguiente pueden usar en muchos casos.
Título en el idioma en que se presenta el artículo (debe ser igual al del encabezado) 7

se compacta a fondo. El aire y el agua pasarán por una

Las grandes áreas pavimentadas deben inclinarse desde mezcla permeable y oxidar el asfalto, dando lugar a
la línea central hasta los bordes y las estructuras de fragilidad prematura y susceptibilidad a la fractura del
drenaje lo suficiente como para proporcionar un rápido pavimento.
escurrimiento de agua. El The Asphalt Institute
recomienda una pendiente mínima del 2 por ciento, 20 La resistencia a la tracción de una mezcla se desarrolla
mm / m (1/4 in / ft). por el esfuerzo de compactación que presiona las
partículas de agregado lo suficientemente cerca para
3.2.10. Compactación de subrasante. permitir que el asfalto y los finos realicen su función de
cementación.
Aunque la compactación aumenta la estabilidad de la
mayoría de los suelos, algunos suelos disminuyen su Muchas partes de grandes áreas pavimentadas no
estabilidad cuando se escarifican, se trabajan y se pueden ser tocadas por el tráfico neumático-cansado,
laminan. También hay algunos suelos que se contraen mientras que otras partes pueden haber canalizado el
excesivamente durante los períodos secos y se expanden funcionamiento de los vehículos. El equipo de
excesivamente cuando se les permite absorber la expansión puede proporcionar una superficie lisa, pero
humedad. Cuando se encuentran estas condiciones, se es necesaria una compactación completa y adecuada a la
requiere un tratamiento especial. Los suelos en los que densidad requerida si la suavidad debe soportar cargas
se producen estas condiciones son: pesadas.
- Arcillas que pierden fuerza cuando se remodelan Por todas las razones dadas en esta sección, es esencial
- Sedimentos que se vuelven "rápidos" cuando se que el grado especificado de compactación de la
vuelven a Suelos con características expansivas. estructura del pavimento flexible se consiga durante la
Si es difícil obtener la compactación requerida en un construcción. Los tipos y pesos de los rodillos que
material dado, puede ser necesario reducir el espesor de alcanzarán la densidad requerida se deben seleccionar,
la capa. Algunos tipos de suelo, como los limos mediante prueba, si es necesario, y utilizarse.
micáceos, son extremadamente difíciles de compactar
en cualquier condición. Si este u otros suelos Todos los equipos de compactación actualmente
problemáticos se encuentran, se necesita un tratamiento disponibles con suficiente capacidad pueden compactar
especial. espesores gruesos de concreto asfáltico de manera
efectiva.
Las presiones de contacto más altas mejoran la
compactación, particularmente con materiales Para obtener más información sobre cómo colocar y
granulares. Sin embargo, las presiones de contacto no compactar mezclas de asfalto, consulte
deben ser tan altas como para cortar el suelo. Con Construcción de pavimentos de asfalto de mezcla
rodillos neumáticos cansados, las presiones de contacto caliente, serie manual No. 22 (MS-22).
pueden incrementarse más y con mayor facilidad al
aumentar la presión de los neumáticos que al agregar 3.3. Procedimiento de diseño propuesto
peso.

3.2.11. Compactación de concreto asfáltico. En este aparte se presenta un procedimiento para diseñar
pavimentos de asfalto para vehículos militares pesados.
Cuando se trata de cargas pesadas de ruedas, la El procedimiento se basa en el concepto de que el
compactación adecuada es esencial. La estabilidad, o la diseño del pavimento para vehículos con ruedas
resistencia a la deformación por corte, se desarrollan en múltiples se puede lograr calculando primero una carga
una mezcla al poner las partículas de agregado en de rueda única "equivalente". La carga equivalente de
contacto íntimo entre sí mediante la compactación una sola rueda se usa para seleccionar el grosor del
adecuada. Esto asegura la fricción entre partículas que pavimento.
resiste el desplazamiento del pavimento bajo carga.
3.3.1 Configuraciones típicas de la carga de la rueda.
La durabilidad está directamente relacionada con el El método de diseño trata tres tipos de problemas: carga
grado de permeabilidad de un pavimento: cuanto más de una sola rueda, carga de doble rueda y problemas de
impermeable sea el pavimento, más duradero será. Y un carga de ruedas múltiples.
alto grado de impermeabilidad resulta solo cuando una
mezcla de asfalto y agregado bien diseñada y fabricada
8 J. Argoty, A. García, F. Quiñones, M. García

Los problemas de carga de ruedas duales y múltiples se Usualmente, este es el caso. Sin embargo, en algunos
resuelven determinando la carga equivalente de una sola casos, los neumáticos usados en las ruedas delanteras
rueda. Los problemas de diseño de carga de una sola tendrán diferentes presiones de contacto que las
rueda son razonablemente simples, requiriendo solo la utilizadas en la parte trasera del vehículo. Con
magnitud de la carga de la rueda (P), las presiones de frecuencia, las ruedas delanteras están lo
contacto suelo-neumático (p) y el radio de contacto (a). suficientemente lejos de la ubicación de máxima tensión
Los problemas de ruedas duales y múltiples son más que la suposición de presión de contacto igual a la de las
complicados, y requieren información adicional sobre el ruedas traseras no dará lugar a un error significativo.
espacio entre ruedas.
3.3.4 Determinación de las presiones de contacto con
3.3.2. Datos de entrada requeridos. el suelo.

La solución de los problemas de diseño de una sola Es importante que las presiones de contacto con el suelo
rueda utilizando el método de este trabajo requiere al se determinen con precisión para los neumáticos
menos los siguientes datos de vehículos y neumáticos. cargados utilizados para diseñar el pavimento. Para esta
determinación se utiliza el siguiente procedimiento:
P = carga de rueda individual en kilonewtons (libras).
p = presión de contacto suelo-neumático en kilopascales 1. Estimar la densidad del material que se va a
(psi). Radio de área circular en milímetros (pulgadas) transportar o mover.
correspondiente a una carga 2. Estime la capacidad de carga del equipo. Utilice los
a = kilonewtons (libras), P, con presión de contacto, p, cuadros de equipos de los fabricantes como guía, pero
en kilopascales (psi). considere cualquier desviación de las capacidades
La solución de los problemas de doble carga de ruedas estándar; aparadores, etc.
requiere que se determine el espacio entre los 3. Calcule la carga útil.
neumáticos. 4. Usando el peso bruto del vehículo y la distribución
D = distancia de centro a centro entre llantas en del eje de las tablas de los fabricantes, calcule las cargas
milímetros (pulgadas). del eje. Agregue cualquier masa (peso) significativa
Los problemas de ruedas múltiples requieren aportada por el equipo opcional. La división de la carga
conocimiento del espacio entre las ruedas y los ejes. La del eje por la cantidad de neumáticos por eje da carga
siguiente variable se calcula a partir de datos de por neumático.
espaciado de rueda, y se utiliza en el procedimiento.
r = distancia de desplazamiento radial en milímetros 3.3.5 Determinación de las características de carga
(pulgadas) desde cada neumático a las ubicaciones de de diseño.
prueba para una tensión máxima.
En muchos casos, el uso de cargas de capacidad puede
Todos los diseños se determinan asumiendo que la carga ser conservador, y es posible hacer diseños menos
se transmite al pavimento en un área cargada conservadores pero adecuados que utilicen cargas
circularmente. El radio (a) de esta área circular máximas menores que las cargas máximas nominales.
equivalente es requerido por el procedimiento de diseño. Dos factores están involucrados: la carga de diseño y el
número de repeticiones esperadas en la carga de diseño.
3.3.3 Presión de contacto de la llanta y área cargada. Los ingenieros de diseño deben ser conscientes de que
el uso de una carga del 100 por ciento y el tráfico
El conocimiento de la carga de la rueda y la presión de canalizado puede llevar a un sobrediseño.
inflado de los neumáticos proporciona una
aproximación de la presión de contacto del neumático y Un estudio reveló que el uso de una carga de diseño del
un medio para determinar el área de contacto del 60 por ciento de la capacidad nominal del vehículo
neumático. Sin embargo, es preferible utilizar la presión produciría un diseño que sería adecuado
de contacto real y el área de neumáticos que se utilizará aproximadamente el 88 por ciento del tiempo.
en la instalación. Información pertinente de esta
naturaleza es publicada por los fabricantes de El número de repeticiones cargadas variará
neumáticos. considerablemente, dependiendo de la disposición
geométrica y otras disposiciones físicas en la
El procedimiento de diseño se basa en la suposición de instalación, el tamaño de la carga y muchas otras
que todas las presiones de contacto son iguales. características.
Título en el idioma en que se presenta el artículo (debe ser igual al del encabezado) 9

3.3.6 Pasos en el diseño propuesto. 4. Conclusiones y Recomendaciones

El análisis de diseño básico se da en términos de una

única carga de ruedas de cierta magnitud (P) y una El procedimiento presentado en este estudio se basa en
presión de contacto suelo-neumático (p). Sin embargo, la aplicación de la teoría elástica al diseño de pavimento
muchos vehículos tienen varias ruedas ubicadas lo en instalaciones militares.
suficientemente cerca una de la otra para que se tenga
en cuenta la influencia combinada de las cargas de La metodología expuesta difiere en parte respecto a los
ruedas múltiples. Esto se hace calculando una carga de otros métodos de diseño basados en la teoría elástica,
rueda individual equivalente para representar la por ejemplo los racionales que el Instituto del Asfalto
condición de rueda múltiple. La influencia combinada Norteamericano recomienda para aeropuertos (MS-11)
de las cargas de ruedas adyacentes se determina y carreteras (MS-1), por lo cual es seguro, que pueden
mediante el uso de factores de deflexión de la interfaz. arrojar resultados diferentes al compararse.
Las deflexiones se calculan en la superficie de la
subrasante bajo la carga de ruedas múltiples, y se Las principal diferencia que existe entre el
determina una carga de rueda individual equivalente que procedimiento propuesto y los mencionados
producirá una deflexión igual. La carga de una rueda anteriormente, es que, la metodologia de diseño del MS-
equivalente se usa para diseñar el espesor del 23, determina que todas las capas a construir por sobre
pavimento. la subrasante, deben ser asfalticas, y ademas debido a
que el numero de repeticiones del eje de carga esta
Los pasos en el procedimiento de diseño se muestran en ideada para ser muy inferior a las acostumbradas por
el diagrama de flujo posterior; estos pasos se presentan ejemplo en una carretera, este metodo, es estrictamente
a continuación: para evaluar la carga de manera estatica, no dinamica
como lo promueven los diseños de carreteras.
1. El primer paso es determinar si el problema puede
considerarse un problema de carga de una rueda, doble Este trabajo está definido para cargas especiales de
o múltiple. Esta determinación depende principalmente tránsito, sin embargo, esto no significa que sea aplicable
del espaciado entre ruedas. al caso destinado a cargas especiales de otro tipo, por
2. A partir de la carga de la rueda y la información de ejemplo aeropuertos. El diseño de espesor de los
configuración, determine si el problema puede pavimentos de asfalto para estas aplicaciones se incluye
considerarse un problema de carga de una sola rueda. Si en manuales del Instituto de Asfalto:
es así, proceda al siguiente paso. De lo contrario, siga el • Diseño de espesores: pavimentos de asfalto
procedimiento para problemas de carga de ruedas duales para autopistas y calles (MS-1).
o múltiples, respectivamente. • Pavimentos de asfalto a profundidad completa
3. Determine el módulo resiliente de subrasante de para aeropuertos (MS-11).
diseño (Mr).
4. Para problemas de carga de una sola rueda, es El procedimiento presentado en esta documento, está
necesario determinar la siguiente variable de entrada: destinado a utilizarse en el diseño de pavimentos de
(1) Carga de rueda individual (P). asfalto para vehículos no incluidos en MS-1 o MS-11.
(2) Presión de contacto suelo-neumático (p).
(3) Área de contacto de la llanta (a). Existe evidencia considerable de que la resistencia de la
(4) Número de repeticiones de carga. subrasante de algunos pavimentos flexibles con capas
5. Seleccione una tabla de diseño o diagrama de diseño bastante profundas de mezcla asfaltica, resultan ser más
apropiado. altas que la indicada por las pruebas de CBR saturado,
6. Determine el valor (TA / a) de diseño directamente de en la realidad.
la tabla o gráfico apropiado y calcule el TA de diseño de
la siguiente manera: TA (TA / a) × a Se pueden obtener valores más representativos de la
capacidad de la subrasante, cuando se desean diseñar
Los problemas de carga de rueda doble y de rueda pavimentos especiales, como el caso de las instlaciones
múltiple se resuelven mediante una solución gráfica de militares, llevando a cabo el moldeado de especimenes
la intersección de dos relaciones TA versus carga: una de CBR, con contenidos de humedad que superan el
relación permisible TA versus P, o una carga valor óptimo pero sin llegar a alcanzar el valor saturado
equivalente (Pe) versus relación TA. del suelo.
10 J. Argoty, A. García, F. Quiñones, M. García

Cuando el drenaje de la superficie es bueno, el 6. Referencias.

contenido de humedad de la subrasante en este tipo de
metodologia de diseño, debe concebirse, que se rige
principalmente por el movimiento capilar de agua en
Asphalt Institute. (2006). Thickness Design Asphalt
lugar del flujo por gravedad. Por lo tanto, si el nivel
Pavements for Heavy Wheel Loads, Manual. USA:
freático natural es profundo, es probable que el grado
Series No 23 (MS-23). 69 p.
máximo de saturación de la subrasante sea inferior al 90
por ciento y será apreciablemente menor durante la
Asphalt Institute. (2006). Thickness Design—Asphalt
mayor parte del año.
Pavements for Highways and Streets, Manual Series
No. 1 (MS-1), The Asphalt Institute, Lexington,
Las pruebas saturadas de CBR generalmente tienen
Kentucky
contenidos de humedad que resultan en entre 90 y 96
por ciento de saturación. Es muy probable que el valor
Barker, W. R., Bianchini, A., Brown, E. R., &
de CBR saturado sea menor que el valor de servicio
Gonzales, C. R. (2011). Minimum thickness
representativo, por lo tanto es recomendable, utilizar
requirements for asphalt surface course and base layer
valores de CBR con menos del 90% de saturacion para
in airfield pavements (No. ERDC/GSL-TR-11-27).
el diseño por esta metodologia.
ENGINEER RESEARCH AND DEVELOPMENT
CENTER VICKSBURG MS GEOTECHNICAL AND
Se sugiere que, para suelos arcillosos al menos, con
STRUCTURES LAB
capas freáticas profundas, el CBR de diseño se
determine en base a los contenidos de agua de moldeo
Brown, D. N., & Ahlvin, R. G. (1961). Revised Method
que producen alrededor del 85% de saturación. Tal
of Thickness Design for Flexible Highway Pavements at
enfoque en la mayoría de los casos dará como resultado
Military Installations (No. AEWES-3-582). ARMY
valores de resistencia a nivel de subrasante más altos,
ENGINEER WATERWAYS EXPERIMENT
pero mucho más realistas.
STATION VICKSBURG MISS.
En muchas instalaciones militares en las que operan
Corps of Engineers, Vicksburg, Mississippi, 1961, U.S.
tractocamiones de carretera, puede ser necesario
Army Engineer Waterways Experiment Station, Revised
verificar el diseño del pavimento por algun metodo
Method of Thickness Design for Flexible Highway
tradicional, para evitar subestimar el daño que estos
Pavement at Military Installations”, Technical Report
vehículos estándar de carretera pueden ejercer a la
No 3-582
estructura diseñada.
Corredor, G. (2008). Experimento Vial de la AASHO y
En la mayoría de los casos, las vías de acceso y de
las Guías de Diseño AASHTO. Universidad Nacional
entrada pueden verse expuestas a las repeticiones de
de Ingeniería, Managua-Nicaragua.
carga de varios miles de unidades de camiones con
remolque cargadas por día y que pueden controlar el
Chou, Y. T. (1992). Development of failure criteria of
diseño, durante su vida util.
flexible pavement thickness requirements for military
roads and streets, elastic layered method (No.
Se recomienda que se haga un análisis exhaustivo de los
WES/MP/GL-92-1). ARMY ENGINEER
movimientos de camiones y remolques en todos los
WATERWAYS EXPERIMENT STATION
casos, y que se revise el diseño o se modifique si es
VICKSBURG MS GEOTECHNICAL LAB.
necesario utilizando The Asphalt Institute Manual,
Thickness Design-Asphalt Pavements for Highways and
Forecast International. (1996). Military Vehicles
Streets, (MS-1).
Forecast. EE-11 Urutu - Archived 8/98
5. Agradecimientos
Gonzales, C. R. (2006, June). Implementation of a New
Flexible Pavement Design Procedure for US Military
Agradecemos a la Universidad del Cauca y a los Airports. In Proc. Fourth LACCEI International Latin
docentes de la Facultad de Ingeniería Civil por American and Caribbean Conference for Engineering
permitirnos avanzar en nuestra formación personal y and Technology–LACCEI.
profesional.
Título en el idioma en que se presenta el artículo (debe ser igual al del encabezado) 11

Huang, Y. H. (1993). Pavement analysis and design

Instituto Nacional de Vías. INVIAS. INV-E 248-13

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