Pavimentos

Ing. César A. Jimenez Ruidias

• Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería
• Colegiado en el CIP en el año 1992. 30 años de colegiatura
• Experiencia académica desde el 2010
 Pavimentos
Construcción de Pavimentos:
https://www.youtube.com/watch?v=9WuTw8uTyY4

Reciclado de Pavimentos:
https://www.youtube.com/watch?v=GIxih9l_8VY

Rehabilitación de Pavimentos
https://www.youtube.com/watch?v=2M8_LMkWSyo
 Índice
• Definición y Estructura de un Pavimento
• Clasificación de suelos según AASHTO
• Normas para Pavimentos. CE.010 Pavimentos Urbanos. Ensayos de laboratorio para pavimentos.
• Procedimientos Constructivos
• Diseño de Juntas de un Pavimento
• Cargas de tránsito. ESAL de diseño.
• Diseño de Pavimentos
• Consideraciones
• Factores de Diseño
• Diseño de Pavimentos Rígidos según método AASHTO
• Diseño de Pavimentos Flexibles según método AASHTO
• Diseño de Pavimentos Semirrígidos según norma CE.010 Pavimentos Urbanos
• Fallas
• Mantenimiento de pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Historia de los Pavimentos
Calzada Romana
La piedra fue uno de los primeros materiales
que contó el hombre, ya que servía de materia
prima para la construcción de objetos.

Se estima que fue en el 3000 a.C. que el Imperio

Hilita se construyó los primeros caminos a
suelo firme.

La Europa del siglo XIX se caracteriza por un

desarrollo en la construcción de caminos
pavimentados. En pueblos como Tressaget (en
Francia) se observaron los primeros caminos
realizados a base de piedras de gran tamaño.
Principios del siglo XIX el ingeniero escocés John Loundon Mc
Adam el inventor del “macadam”, un nuevo tipo de superficie,
apto para soportar el peso de los renovados vehículos y
transportes de carga.

A partir de 1905 comienza a utilizarse el concreto como

material para la construcción de las carreteras, dando lugar al
proyecto de obras públicas más importante de la historia: el
sistema interestatal de carreteras, con una longitud de casi
28.000 km.
 Historia de Pavimentos: La Calzada Romana
• La calzada romana era el modelo de camino usado por Roma para la
vertebración de su Imperio. La red viaria fue utilizada por el ejército
en la conquista de territorios y gracias a ella se podían movilizar
grandes efectivos con una rapidez nunca vista hasta entonces. En el
aspecto económico desempeñó un papel fundamental, ya que el
transporte de mercancías se agilizó notablemente.
• Unían las ciudades de todos los puntos de Italia y después del Imperio
con los centros de decisión políticos o económicos. Los viajes eran
fáciles y rápidos para la época, gracias a una organización que
favorecía una relativa comodidad para sus usuarios.
 El loam es una roca sedimentaria detrítica incoherente, de
granos sueltos, con proporción equilibrada de partículas de
arena, limo y arcilla.
Por su textura, los suelos de loam son bastante impermeables y
retienen fácilmente el agua, con lo que además contienen más
Las diferentes capas de la subestructura de una calzada
nutrientes que los suelos simplemente arenosos.
romana, basados en una calle de Pompeya.
A menudo se habla de suelos de loam arcilloso, de loam
(A). Suelo, nivelado y apisonado.
arenoso o de loam de limo, dependiendo de la cantidad de
(B). Statumen: piedras del tamaño de un puño.
partículas que de uno u otro material contenga dicho suelo
(C). Piedra cantera, cemento y loam.
(incluso combinaciones, como loam arcillo-arenoso...)
(D). Nucleus: guijarros de tamaño de una nuez, ladrillos
Se trata de suelos fácilmente trabajables en las labores
de cemento, piezas de piedra y arcilla.
agrícolas.
(E). Dorsum o agger viae: la superficie curvada (media
stratae eminentia) hacía de la piedra, sílex o de piedra de
basalto bloques de cantería, dependiendo del área.
(F). Crepido, margo o semita: El camino elevado en cada
lado de la carretera.
(G). Piedra angular.
 Historia de Pavimentos: La Calzada Romana
• Cuando se había tomado la decisión de la construcción, la delimitación de la ruta
era encomendada a los topógrafos, mensores romanos. Los topógrafos utilizaban
instrumentos para el replanteo de las vías romanas como La Dioptra,1​
instrumento compuesto por dos limbos graduados, uno vertical y uno horizontal.
Servía para el replanteo de las alineaciones de la carretera.
• De forma general, las vías romanas se caracterizan por ser muy rectilíneas en los
terrenos llanos. Evitan al máximo las zonas inundables y las inmediaciones de los
ríos. Cuando había de cruzar un río, la vía pasaba por un puente, generalmente
de piedra, de los que aún quedan unos pocos ejemplos. Las vías se ensanchaban
en las curvas para permitir que los carros girasen mejor.
• Después de tomar las medidas, los topógrafos señalaban la ruta por medio de
hitos. Para completar la preparación del trazado se llevaba a cabo el desmonte y
la tala de árboles.
 Historia de Pavimentos: La Calzada Romana
El paso de los ríos
• Con el fin de evitar desvíos, los ingenieros
romanos habían desarrollado una serie de
obras para cruzar los ríos.
Vados
• Las vías a menudo cruzan por vados. Estas
zonas suelen estar simplemente empedradas
o con piedras trabajadas con cal, con el apoyo
de vigas de madera. Las excavaciones, sin
embargo, han sacado a la luz vados de gran
importancia, hechos de grandes bloques y con
un muro de sostén, una parte más baja que
canalizaba el agua y una calzada para los
pasajeros. Estos vados evolucionaron en
ocasiones hacia puentes de madera o piedra.
 Historia de Pavimentos: La Calzada Romana
El paso de los ríos
Puentes de piedra
• La innovación más espectacular de las vías romanas fue la construcción de puentes de
piedra en los ríos de anchura media. Se permitía así la continuidad de la circulación en
cualquier circunstancia, por ejemplo, en las épocas de crecidas de los ríos. Estas obras a
menudo han perdurado a través de los siglos y todavía se usan hoy o bien, después de su
destrucción, sus cimientos han servido de base para la reconstrucción posterior. Además,
los puentes han sido siempre fuentes de poblamiento.
• Dependiendo de la anchura a cruzar, los puentes pueden tener un solo arco o contar con
varios arcos. En este último caso, cada pilar tiene un espolón dirigido aguas arriba y que
permitía, durante las crecidas, evitar que los pilares retuvieran gran cantidad de objetos
flotantes y que el puente se convirtiera en una presa que fuese una amenaza para su
solidez.
Puentes de madera
• A menudo, los puentes eran totalmente de madera, sobre una base de pilotes.
Historia de Pavimentos: La Calzada Romana
 La Red de Caminos
Inca
• La red de Caminos de los Incas fue un sistema
de caminos que unían grandes distancias los
puntos más importantes de la Costa, la Sierra y la
Selva. Esta red de caminos se llamaba "Qhapaq
Ñan" tiene una extensión de 60,000 km.
• El Camino Inca se encuentra empedrado y tiene
entre 1.5 a 15 metros de ancho,es un camino
recto perfectamente diseñado, con presencia de
muros por sectores.
EVOLUCION DE LOS PAVIMENTOS EN EL PERÚ
Historia de Pavimentos: La Red de Caminos
Inca
 Historia de Pavimentos: La Red de Caminos
Inca
La red de Caminos de los Incas fue un sistema de caminos que unian grandes distancias los puntos
más importantes de la Costa, la Sierra y la Selva.
Esta red de caminos se llamaba "Qhapaq Ñan" que en quechua significa el Camino Poderoso o
el Gran Camino y tiene una extensión de 60,000 km.
Descripción:
• El Camino Inca se encuentra empedrado y tiene entre 1.5 a 15 metros de ancho, es un camino
central del cual salen otros caminos transversales que llegaban a Bolivia, Paraguay, Chile,
Argentina, Colombia.
• Es un camino recto perfectamente diseñado, con presencia de muros por sectores.
• Los caminos, que salían del valle eran más anchos y habian apilamientos de piedras que
marcaban los puntos más escarpados entre los cerros, estos conjuntos de piedras se llamaban
"Apachetas".
• El camino tiene escalones o espacios construidos con piedras toscas, unidas con argamasa, para
evitar las zonas fangosas.
 Historia de Pavimentos: La Red de Caminos
Inca
• Principales Caminos
• Los caminos de la Costa: Salian del Cusco pasaban por Nazca, Paracas, Tumbes y norte del Perú y llegaban a
Colombia y por el sur llegaba a Argentina y Chile.
• Los caminos de Sierra: Salian del Cusco pasaban por Ayacucho, Huanuco, Cajamarca y llegaba a Quito y luego
se prolongaba hasta el río Pasto en Colombia.
• Habia otro camino, que salia de Juliaca pasaba por Bolivia (La Paz), las pampas de Tucuman (Argentina) y
Santiago (Chile).
• Construcciones a lo largo de los Caminos
• Puentes Incas:
• Habian varios puentes que permitian cruzar los ríos o espacios con abismos. Estos puentes podian ser tejidos de paja y se
caracterizaban por ser colgantes. Y habian otros puentes que eran construidos de troncos de arboles, apoyados en estribos de
enormes bloques de piedra.
• A lo largo de los Camino Inca siempre se encontraban estos tipos de puentes y vamos a observar que cuando los ríos son
anchos, existen puentes colgantes.
• Los Tambos:
• Construcciones que tenian la función de albergues y depósitos de alimentos, lana, leña, ropa que se almacenaba tanto para las
personas que viajaban como para casos de emergencia.
• Habian tambos, cada 20 o 30 km y hospedaban a los "Chasquis" o emisarios que eran jóvenes corredores que iban de Tambo
en Tambo, llevando los mensajes del Inca. Se dice que podia llegar un mensaje de Cusco, mediante postas en 10 dias hasta
Ecuador (2,000 km aproximadamente).
 Historia de Pavimentos: La Red de Caminos
Inca
El Qhapaq Ñan:
• El Qhapaq Ñan, es la palabra que define el sistema vial de la Civilización Inca y
definitivamente se trata de la mejor prueba material, que puede darnos una idea
de la magnitud de este imperio, constituyéndose uno de los mayores logros en la
américa indígena. Se calcula un aproximado de 23 mil km, aunque otros estudios
dicen que se podría registrar hasta 40 mil km, de una extensa red de caminos,
construida sobre uno de los territorios más accidentados del mundo, el cual
comunico las ciudades y asentamientos, del estado más importante de América,
antes de la invasión española.
• Esta red de caminos recorría el imperio de los Incas, por vías trazadas de norte a
sur (de punta a punta) por la costa, sierra y selva; a través, de la Cordillera de los
Andes, con tramos pequeños, que lo comunicaban desde el oriente de su
territorio hasta las costas del pacifico. Diseñados en armonía con la topografía del
lugar, ancho en algunas zonas, muy angosto en otras, con tramos completamente
empedrados y otros simplemente de tierra.
 EVOLUCION DE LOS PAVIMENTOS DE EN EL
PERÚ
• En el Perú el pavimento de concreto se introduce con el proceso de urbanización
de Lima en la década del 20‘, las calzadas de las avenidas Alfonso Ugarte y las
urbanizaciones Santa Beatriz y Lobaton, entre otras, fueron construidas con las
técnicas más avanzadas de la época. De igual manera se ejecutaron dos
importantes carreteras: la de Lima al Callao, denominada después Av. Venezuela,
obra emblemática de concreto en el país y el tramo a Chosica de carretera
Central. La expansión de Lima, en los inicios del 50 y posteriormente en la década
del 60'se efectúo con pavimentos de concreto.
 EVOLUCION DE LOS PAVIMENTOS DE EN EL
PERÚ
• Entre los años 1946 y 1947, en la carretera Chorrillos-Pisco, Campamento de Lurín, se usó una
pavimentadora que había sido usada anteriormente en Panamá y que llega al Perú. Esta
pavimentadora reemplazó a la regla y a los operarios, dejando una superficie sin segregaciones,
muy suave y realmente excelente.
• Desde luego, aparecieron también los rodillos neumáticos y lisos y los "pata de cabra", pero estos
últimos solamente para ser usados en suelos arcillosos y los vibradores. Se señala que la
pavimentadora así utilizada marcó un hito en la pavimentación asfáltica peruana.
• Casi toda la Carretera Panamericana se hizo bajo aquel sistema, que al comienzo 1946 -1950 era
administrado directamente por la Dirección de Caminos- Ministerio de Fomento; después, por
contratos con Empresas que contaban con sus propios ingenieros, bajo la supervisión del
Ministerio de Fomento.
 EVOLUCION DE LOS PAVIMENTOS DE EN EL
PERÚ
• También se hicieron otras carreteras, tales como: la Carretera Central (entre los años 1951 y 1952 la Carretera Tarma - La
Oroya), la denominada Margen derecha del Mantaro; la Av. Arequipa (recapado); Av. Javier Prado; la Autopista Lima -
Ancón, la Carretera Pucallpa - Neshuya - San Alejandro; así como algunas pistas en los Aeropuertos de Tacna, Chiclayo,
Trujillo, Pisco, Pucallpa, Cuzco, Piura, Arequipa entre otros; la Avenida Diagonal (Miraflores); Sector de Cerro Verde
(Arequipa). Muchas urbanizaciones en Lima, Trujillo, Arequipa.
• En el año 1961 se instala en Lurín-Lima otra Refinería productora de asfaltos: "Refinería Conchan" diseñada por la CIA.
Flúor Corporation de Canadá e inaugurada por la CIA. Chevron de California - USA. A partir de esa fecha, bajo el sistema:
contratistas - supervisoras (empresas privadas de ingeniería) se popularizó la "Mezcla en caliente" con cemento asfaltico
PEN 60/70. Así, firmas contratistas locales adquirieron maquinaria muy moderna, muchas de ellas accionadas
electrónicamente o convencionales, con secador y controles del polvo (recuperadores). Se utilizaron traylers para el
transporte de la mezcla bituminosa, empleándose piedra chancada y filler en la composición de las mezclas, además de
agregados gruesas y arena.
• En 1969, se crea PETROLEOS DEL PERU - PETROPERU S.A., la misma que administra hasta la fecha las dos Refinerías antes
mencionadas con mayor experiencia en la elaboración de cementos asfalticos, y asfaltos tipo "cut back" y de uso
industrial, que son elaborados con petróleo peruano a importado y que han sido utilizados en la totalidad de las carreteras
del Perú.
• Con relación al método de diseño de la mezcla bituminosa, el procedimiento Marshal (ASTM D1559) es de aceptación
mundial, considerándose haberse adquirido una buena experiencia en el Perú, tanto para la Costa, Sierra y Selva,
señalando los requisitos del Instituto del Asfalto o del AASHTO.
 EVOLUCION DE LOS PAVIMENTOS DE EN EL
PERÚ
• En una revisión histórica, observamos que se ha incorporado el área urbana
antiguas carreteras, como la Av. Venezuela y Av. Argentina. También registramos
la vía de Evitamiento, la Vía Expresa y la Av. Salaverry. Todas ellas han superado
largamente la vía útil que se considera para este tipo de pavimentos.
Red vial nacional por tipo de superficie de rodadura según departamento (Kilómetros)
 Pavimentos
Definición

Un pavimento es un elemento estructura/ monocapa o multicapa, apoyado en toda su superficie, diseñado y

construido para soportar cargas estáticas y/o móviles durante un periodo de tiempo predeterminado, durante el que
necesariamente deberá recibir algún tipo de tratamiento tendiente a prolongar su "vida de servicio': Estando formado
por una o vanas capas de espesores y calidades diferentes que se colocan sobre el terreno preparado para
soportarlo. tiene por su función mas importante el proporcionar una superficie resistente al desgaste y suave al
deslizamiento; y un cuerpo estable y permanente bajo la acción de las cargas.
 Pavimentos
1.2 Clasificación, Tipos y Usos
Basados en la anterior definición que intenta ser genérica, los pavimentos
se pueden clasificar según:
• 1.2.1 La calidad de los materiales empleados en su construcción:
afirmados, empedrados, estabilizados y aglomerados o mezclas asfálticas
y de cemento Portland.
• 1.2.2 Su estructura: simples y reforzados (refuerzo principal, refuerzo
secundario o ambos).
• 1.2.3 El tipo de solicitación que soportarán a lo largo de su vida de
servicio o el uso al que estarán destinados: urbanos, industriales. de
carreteras, de aeropuertos o deportivos.
 Pavimentos
1.2 Clasificación, Tipos y Usos
Basados en la anterior definición que intenta ser genérica, los pavimentos
se pueden clasificar según:
• 1.2.4 El período de vida para el que son diseñados y construidos:
temporales y definitivos.
• 1.2.5 La forma en que distribuyen las cargas al terreno: rígidos y flexibles.
En la figura 1.2 se muestran los tipos de pavimentos rígidos y flexibles
mas comunes y en el acápite 1.3 se describen sus componentes. Los
pavimentos de bloques articulados y de adoquines han sido colocados
entre ambas clasificaciones, ya que estando construidos por elementos
rígidos independientes, tienen un comportamiento flexible debido a la gran
densidad de juntas entre ellos.
 Pavimentos
• Pese a que Ias denominaciones de rígido y flexible parecieran guardar
una estrecha relación con las calidades de los aglomerantes de cemento
Portland y asfalto utilizados en su fabricación respectivamente.
• Es posible encontrar pavimentos asfálticos de gran espesor, el cual les
confiere una rigidez mucho mayor de la normal. Así como también es
posible apreciar en los pavimentos de concreto reforzado y en ciertas
losas de concreto de cemento Portland muy agrietadas. Un
comportamiento flexible que difiere grandemente del comportamiento
rígido para el que supuestamente fueron diseñadas y construidas.
 Pavimentos
• En la figura 1.2.a se esquematizan los principios de la distribución de
presiones en los pavimentos flexibles y los rígidos. Allí se aprecia que en
términos del Módulo de Elasticidad, la re1ac:ón entre un pavimento
flexible y el suelo de subrasante que lo soporta es del orden de 4 a 1,
mientras que esa misma relación sube a cerca de 265 a 1 en el caso de los
pavimentos rígidos.
• La forma de la distribución de los esfuerzos también varia con la calidad de
los materiales. En el caso de los materiales granulares como la base y la
subbase, el ángulo que forma el bulbo de presiones con la vertical es de
aproximadamente 45". Mientras que para un material de aglomerado
asfáltico como la carpeta asfáltica o el binder, ese ángulo es de
aproximadamente 63° y para una losa de concreto de cemento Portland es
de casi 90°.
 Pavimentos
• Los ensayos de laboratorio sobre cada tipo de material deberán ser por
tanto reflejo de las condiciones a las que estarán sometidas durante su
vida de servicio. Así, la resistencia de los suelos de subrasante, subbase y
base en un pavimento flexible queda mejor caracterizada con el ensayo
CBR, mientras que un ensayo de placa para la determinación del Módulo
"k de Reacción de la Subrasante, caracteriza mejor las solicitaciones a las
que estará sometido una subrasante o subbase debajo de un pavimento
rígido (Figura 1.2. b).
 Pavimentos
• En términos generales, la clasificación de los pavimentos en
rígidos y flexibles permite un mejor manejo de los conceptos y
criterios de proyecto y constructivos por lo que será la que
emplearemos en lo sucesivo, excepto en los casos en que por
necesidad tengamos que diferenciarlos por el uso al que
estarán destinados (Tabla 1.2)