Clase N°01 EVOLUCIÓN HISTORICA DE LOS METODOS DE DISEÑO DE PAVIMENTOS.pptx

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
INGENIERÍA CIVIL
PAVIMENTOS
1
“EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS MÉTODOS
DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ”
CERRO DE PASCO – PERÚ 2020 Mg. Ing. CANCAPA HANCCO, Marcial Simon .

CONTENIDO
El Pavimento.
Inicio de las carreteras pavimentadas
Pavimentos en Perú.
Pavimentos en Cerro de Pasco.
Evolución del diseño de pavimentos.
en EE.UU.
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Mg. Ing. CANCAPA HANCCO, Marcial S.
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“A pesar de que los pavimentos
parecen ser estructuras muy
simples son en realidad
complicadas, posiblemente
complicadas de todas
muy
las más
las
estructuras de la Ingeniería Civil”
Ullidtz, 1987
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01. PAVIMENTO
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PAVIMENTO
Una estructura de varias capas construida sobre la sub rasante del camino para
resistir y distribuir esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las
condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general está
conformada por las siguientes capas: base, subbase y capa de rodadura.
Capa de rodadura: Es la parte superior de un pavimento, que puede ser
(rígido) o
de
de
tipo bituminoso (flexible) o de concreto de cemento Portland
adoquines, cuya función es sostener directamente el tránsito.
Fuente: Propio
Base: Es la capa inferior a la capa de rodadura, que tiene como principal
función de sostener, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito.
Esta capa será de material granular drenante (CBR > 80%) o será tratada con
asfalto, cal o cemento.
Subbase: Es una capa de material especificado y con un espesor de diseño, el
cual soporta a la base y a la carpeta. Además, se utiliza como capa de drenaje
y controlador de la capilaridad del agua. Dependiendo del tipo, diseño y
dimensionamiento del pavimento, esta capa puede obviarse. Esta capa puede
ser de material granular (CBR ≥ 40%) o tratada con asfalto, cal o cemento.
Los tipos de pavimento incluidos en el Manual son los siguientes:
· Pavimentos Flexibles
· Pavimentos Semirrígidos
· Pavimentos Rígidos Fuente: Propio
Manual de Suelos, Geología, Geotécnica y Pavimentos: sección Suelos y Pavimentos del MTC (2014)
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PAVIMENTOS FLEXIBLES
PAVIMENTOS RÍGIDOS
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02. INICIO DE CARRETERAS PAVIMENTADAS
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Fuente: https://www.asphaltpavement.org/index.php?option=com_content&view=article&id=21
En EEUU en 1858 el asfalto es utilizado por primera vez como un
material para proteger la superficie de rodadura. En 1870 en Newark, Los primeros tramos de pavimentos de concreto fueron
construidos en Escosia en 1865 (Croney and Croney, 1997)
mientras que en EE.UU. El primer tramo de concreto fue
construido en 1893 en Bellefontaine; Ohio, posteriormente en
1908 se construyo otro tramo en Deltroit, Michigan.
New Jersy se construye la primera vía con asfalto y en 1876 se coloca
la primera carpeta asfáltica en la avenida Pensilvania En Washington
D.C. elaborado con asfalto proveniente del Lago Trinidad. Debe notarse
que en esa época el asfalto era directamente extraído de
naturales de asfalto a diferencia del cemento asfaltico que
actualidad es resultado del proceso de refinamiento del petróleo.
lagos
en la
Menéndez J. (2016). Ingeniería de Pavimentos, Materiales: ICG
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NAPA, EAPA (2009), Production, Use, Properties, and Occupational Exposure Reduction
Technologies and Trends,
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100 Years of Concrete Pavement In Iowa, March 2009: Iowa Department Of Transportation
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100 Years of Concrete Pavement In
Iowa, March 2009: Iowa
Department Of Transportation
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100 Years of Concrete Pavement In Iowa, March 2009:
Iowa Department Of Transportation
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a concrete legacy, March
2013: American Concrete
Pavement Association
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a concrete legacy, March 2013: American Concrete Pavement Association
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a concrete legacy,
2013:
March
American Concrete
Pavement
Association
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100 Years of Concrete
Pavement In Iowa, March
2009: Iowa Department
Of Transportation
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Fuente: Asocreto, Colombia
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Fuente: Autopista
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ariedades de 1921. Tomado: po
Revista V r Alexis León
LEY DE CONSCRIPCIÓN VIAL EN LOS PROGRAMAS DE MODERNIZACIÓN VIAL. LAS ALTERNATIVAS DE UN DESARROLLO TEMPRANO: PERÚ 1900-1930
Fuente: https://odalisdelima.wordpress.com/2011/06/23/la-ley-de-conscripcion-vial-en-los-programas-de-modernizacion-vial-las-alternativas-de-un-desarrollo-temprano-peru-1900-1930/
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03. PERÚ - LIMA

Los primeros éxitos tienen lugar en la segunda mitad del siglo XVIII. En el
año 1769 el francés Cugnot construye un carruaje con máquina a vapor,
que posiblemente fue el primer vehiculo mecánico que llegó a circular. En el
año 1785, el ingles Murdach; construye un vehiculo a vapor para el
transporte de personas, con una velocidad de 16 km/h.
Uno de los mayores progresos en el desarrollo del automóvil fue el invento
de las llantas neumáticas, por el veterinario irlándes Dunlop en el año 1888.
Este premite al automóvil desarrollar grandes velocidades.
En los Estados Unidos el primer automóvil aparece en 1893 y la primera
industria automotriz es la Durye Motor Wagon Company, que en 1896
produce 14 unidades. En 1908 se lanza Ford a la fabricación en gran
escala, llegando en 1925 a construir 9,000 coches en un solo día. Desde ese
momento, el automóvil progreso rápidamente, en 1904, Henry Ford llega a
los 91.4 km/h y en 1909 un automóvil Benz alcanza la velocidad de 105
km/h. Con esto, el automóvil salió de su fase experimental para entrar de
lleno en su utilización práctica.
Fuente (1897): http://vistasdelrecuerdo.blogspot.com/2010/10/el-primer-automovil-llegado-peru.html
El primer automóvil que llego al Perú fue un Serpollet a vapor, de
fabricación Francesa, en el año 1899; traído por Wertherman a la minas de
Tarita en Callejón de Huaylas al finalizar el año 1958, en el Perú había un
total de 128,000 vehpiculos, 70,000 eras automóviles, 52,000 camiones y
6,000 ómnibus; de los cuales 70,000 vehículos existían en lima.
Céspedes J. (2001). Carreteras diseño moderno. p. 9
Fuente (1898): https://www.nitro.pe/sabias-que/el-primer-automovil-en-peru.html
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EL VEHÍCULO

muchos proyectos el terminal marítimo del Callao y la pavimentación de Lima, entre cuyas obras principales estuvo la
carretera y la pavimentación de Lima – Callao (antigua Av. Progreso,
a Magdalena, la Av. Costanera y otras mas.
Fuente: Paquel E. Tópicos de la tecnología del concreto (2001), lima: Perú
hoy Av. Venezuela), las avenidad Miraflores, Lima
El tranvía eléctrico sobre el Puente de Piedra. Año 1914.
Fuente:https://www.facebook.com/limantigua/photos/a.8751640158482
88/3150139958350671/?type=3&theater
Av. Venezuela – Perú, años 1922.
Fuente: Asocem
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En el año 1915 llega al Perú la compañía constructora norteamericana Foundation Co. Para ejecutar entre

Fuente: https://www.kossconstruction.com/about-us/history/
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Koss Construction (2012). The Hard Roaders Outlook
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Becerra M. (2012), Tópicos de concreto . Flujo libre.

Portocarrero F, Beltran A, Zimmerman A. (1988).
Inversiones Públicas en el Perú (1900-1968).
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Érase una vez, por los años 1865 se construyó el primer
pavimento de concreto en Inverness, Escocia, a orillas
del Lago Ness y algunos años después en 1920 en El
Salvador, 1922 en la Av. Venezuela en Lima – Perú, en
1928 en Colombia, 1940 Brasil y así sucesivamente hasta
nuestros días. Una obra muy importante que podemos
recorrerla hasta el día de hoy es la Vía Expresa de Lima.
Obras que han perdurado por los años y han demostrado
la alta durabilidad
pavimento.
del concreto como alternativa para
http://www.asocem.org.pe/productos-b/pavimentos-de-concreto-estado-de-arte-de-
los-pavimentos-en-el-peru
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Becerra M. (2012), Tópicos de concreto . Flujo libre.
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Becerra M. (2012), Tópicos de concreto. Flujo libre.
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Fuente: Av. Sanche Cerro, Piura (2019)
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Fuente: Av. Chosica con pavimentadora de encofrado
deslizante (2013), Duravia

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Fuente: Antigua Panamericana Sur
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Fuente: Antigua Panamericana Sur (tramoIV)

https://www.facebook.com/ElCerroDe
Pasco/photos/a.743133735813500/23
51487821644742/?type=3&theater
La nueva ciudad de San Juan, ahora capital del distrito, años 1967.
Fotografía: Difusión
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04. PERÚ - CERRO DE PASCO
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Pacheco E. , Meza J., Carhuaricra E., Quintana C., Mendoza P., (2017)
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Fuente: https://www.facebook.com/MiscelaneasAndinas/photos/a.269540660273687/667794797114936/?type=3&theater
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“Parece imposible encontrar a una altitud de 4,300 metros
sobre el nivel del mar, y bien al interior del Perú, una ciudad
como la que esta construyendo la compañía Cerro de Pasco
Corporation.”
“Es la primera ciudad de Sierra que hallo construida con
criterio netamente moderno.”
“La ciudad es de corte moderno y no tiene ninguna similitud
con los actuales pueblos de la Sierra. He observado que su
urbanización fue planteada con un criterio netamente
progresista. Del mismo modo son su iluminación, los
servicios públicos y privados….”
“Yo he regresado a Cerro de Pasco después de 16 años…
estuve allí en 1949 y posteriormente en 1951. He
aprovechado para revivir recuerdos”
Dr. Lelio Pacciarci Cini (Escritor, abogado y periodista)
Fuente: Revista El Serrano VOLUMEN XVIII Febrero(1967)
Fuente: Revista El Serrano VOLUMEN XVIII Octubre (1968)
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Fuente: Obra, Pavimento Urbano Distrito de Huayllay

Fuente: Obra, Pavimento Urbano Yanahuanca
Fuente: Obra, Pavimento Urbano Yanacancha
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Fuente: Obra, Carretera Pasco - Yanahuanca
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TCPavements
La nueva ciudad de San Juan, ahora capital del distrito, años 1967.
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05. EVOLUCIÓN EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS
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EVOLUCIÓN DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS
-
-
-
-
Reglas prácticas.
CBR, Kansas. Índice de
grupo. Esfuerzo
cortante limite.
-
-
-
-
Deflexión limite.
Regresión basada en el comportamiento.
PCA.
AASHTO 1993.
-
-
-
-
-
-
Instituto del Asfalto.
SHELL.
NCHRP 2002
AASHTO 2008
ASSHTO 2015 (segunda edición)
AASHTO 2020 (tercera edición)
-
-
Soluciones analíticas (Westergaard, etc)
Soluciones numéricas (Elementos finitos, probabilística, etc.
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EXPERIENCIA
EMPÍRICO Práctica Actual
“Nivel desarrollado y
alcanzado entre 1900 – 1993
con la publicación de la Guía
AASHTO”
EMPÍRICO -
MECANICISTA
Estado de la
Práctica
“Nivel actual del desarrollo
alcanzado en la práctica
profesional en un momento
determinado”
PURAMENTE
MECANICISTA
Estado del
Arte
“El nivel más alto alcanzado
en el desarrollo de un
dispositivo, técnica o campo
científico, en un momento
determinado”
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Primera Etapa: Antes de la Segunda Guerra Mundial
Los métodos de diseño se fundamentan en las características de los suelos de fundación y en la comparación del comportamiento
de pavimentos similares que habían tenido buena duración. Se conoce que el tráfico tiene efecto sobre el diseño, pero su única
medición se basa en el conteo de vehículos, su clasificación en cuanto a intensidad -pesado, medio o ligero- y la carga máxima por
eje. Se dispone de más de 18 métodos de diseño, entre los más conocidos están los del “Índice de Grupo” y el “CBR”.
Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO, p. 1-2
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ing. p. 19
Segunda Etapa: Después de la Segunda Guerra Mundial y hasta 1988
Se estudian los efectos de la acción de las cargas en la actuación de los pavimentos, se cuantifican
los diversos factores que participan en el diseño y su influencia en el comportamiento de la estructura;
se considera, en especial, el efecto de las cargas y su número de aplicaciones sobre el pavimentos, y
la cuantificación del “grado de falla” de la estructura. Se analizan teóricamente los factores de diseño y
se corrigen, o ajustan, estas bases en función del comportamiento real ante el tráfico. En esta etapa
han tenido gran influencia los “Ensayos de Carreteras”, modelos a escala natural que han sido el
fundamento de los métodos actuales. Entre los más conocidos están:
 Carretera Experimental de Maryland (USA)
Fue completada por la HRB en el año 1949 en la vía USA 301 -una autopista interurbana en el estado
de Maryland- la cual fue construida con un pavimento de concreto reforzado con malla. Su objetivo
principal perseguía determinar el daño causado por tipo distintos de ejes con diferentes cargas, para
lo cual se emplearon ejes simples de 8,2 ton y 10,1 ton, y ejes dobles de 14,5 y 20,3 ton. Los
principales resultados obtenidos fueron:
(HRB, 1952)
a. Se establecen las primeras fórmulas de equivalencias de cargas, al determinarse que el “efecto
daño” de una carga simple
simple de 8,2 ton.
de 10,1 ton era 1,50 veces mayor al producido por otra carga
b. Se determina el efecto de la velocidad, ya que al comparar tramos bajo las mismas cargas, se
observó que aquellos en los cuales los vehículos circulaban a velocidades menores a 65 kph
habían sufrido un 20% más de daño que en aquellos con velocidades mayores a la indicada.
Se comprobó la importancia de las juntas de construcción, al verificar el efecto del “bombeo –
c.
pumping-” sobre ellas. Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías de Diseño AASHTO, p. 1-2
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EMPÍRICO Práctica Actual
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Huang, Y. (2004). PavementAnalysis and Des

 Carretera Experimental WASHO (USA)
Este experimento vial fue realizado en el Estado de Idaho en el año 1952,
con el objetivo principal de comprobar el efecto de tipos de ejes e intensidad
de cargas sobre los pavimentos flexibles. Se variaron los tipos y espesores
de capas en sectores del tramo de prueba y se mantuvo constante la carga
aplicada.
El principal nuevo resultado obtenido fue la determinación que un eje doble
de 12,7 ton producía el mismo efecto que uno simple de 8,2 ton.
 Carretera Experimental LARR (ALEMANIA)
Esta prueba de campo fue realizada durante los años 1957 y 1958 en 3 km
de la Autopista Nº 36 en Alemania Federal. El pavimento estaba constituido
por losas de concreto armado, o por mezclas de concreto asfáltico,
construidas ambas alternativas, sobre bases de suelo-cemento. El material
de fundación consistió en una mezcla de grava y arena de 150 cm de
espesor. Las cargas fueron aplicadas a través de vehículos semitrailers de
24 y 32 ton de carga total. Los objetivos de esta prueba eran similares a los
de las pruebas anteriores, con los resultados siguientes:
(HRB, 1955) .
a. Marcado efecto de las cargas sobre ejes simples sobre el pavimento, al
compararlas con cargas totales sobre ejes dobles.
Se comprueba el efecto de la temperatura en la aparición de grietas en
los pavimentos de concreto.
b.
Huang, Y. (2004). PavementAnalysis and Desing. p. 22
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Ha sido, sin duda alguna, la prueba de carreteras más completa de todas las ejecutadas a la fecha. De la información que en ella se
obtuvo se siguen produciendo beneficios, ya que los últimos métodos de diseño se fundamentan en los datos de campo de esta
prueba.
Fue inicialmente conceptuada como una prueba similar a la de la WASHO, pero el Comité Asesor designado para su programación
(1951) decide ampliar sus objetivos.
Desde mediados de 1951 hasta diciembre de 1954 se realizan todas las etapas de planificación -desde la selección del sitio
hasta el establecimiento de objetivos y en abril de 1955 se inician los trabajos de topografía en la localización futura de la prueba, y
la preparación de planos y especificaciones. En agosto de 1956, cerca de Ottawa, en el Estado de Illinois, comienza la
construcción de las facilidades
pavimento construido.
del proyecto, y en octubre del año 1958 se inicia la aplicación de las cargas sobre los tramos del
Corredor G. Experimento Vial de la AASHO y las Guías
de Diseño AASHTO, p. 1-2
Se construyeron seis (6) circuitos, identificados
del 1 al 6. El número 1 se destinó a medir el
efecto del clima y algunas cargas estáticas; el Nº
2 se sometió a cargas livianas, y los Nº 3, 4, 5 y
6 se sometieron a diversas cargas pesadas. la
pista norte fue construida con pavimento flexible
y la sur con pavimento rígido.
IBCH (2006). AASHTO 93, p. 7
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 Experimento Vial de la AASHO (USA)

 La primera Guía de Diseño AASHTO que se emitió fue en 1961. Esta fue revisada
y expandida muchas veces.
 En 1972 se presentó la Guía de Diseño de Estructuras de PavimentosAASHO.
 En el año de 1981 se revisó el Capítulo III referente a Pavimentos Rígidos.
 En 1986 se presentó la Guía de Diseño de Estructuras de PavimentosAASHTO.
 En 1993 se presentó la Guía de Diseño de Estructuras de Pavimentos AASHTO
con el concepto del proceso de diseño de sobrecapas.
Highway Research Board Special Report 61F
The AASHO Road Tests, Report 6, Special Studies, (1962). p. 12
Highway Research Board Special Report 61G
The AASHO Road Tests, Report 7, Summary Report, (1962). p. 14
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 En el periodo de 1951 a 1960 se realizaron los Experimentos viales de la AASHO.

The AASHO Road Tests, Report 7, Summary Report, (1962). p. 43, 44, 57
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The AASHO Road Tests, Report 7, Summary Report, (1962). p. 43, 44
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AASTO 93
DEPARTAMENTO DE TRANSPORTE ADMINISTRACIÓN
FEDERAL DE LA AUTOPISTA WASHINGTON
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Ing. CANCAPA HANCCO, Marcial S.
treet Pavements editado por la Portland Cement
a en 1984 y cuya reimpresión se realizó en
1995.
Thicknees Design for Concrete Highway and S
Association de los estados Unidos de Norte Améric
PAVIMENTO
RÍGIDO
PCA, (1984).
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Mg.
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 PCA (1984)

MECANÍSTICOS :
Cálculo de respuestas del pavimento ,
esfuerzos, deformaciones debido a:
- Cargas de tráfico.
- Condiciones medio-ambientales.
Modelos de desempeño del pavimentos
basados en principios mecanísticos.
Acumulación de daño a través del tiempo.
EMPÍRICAMENTE :
Relacionar el daño acumulado a través del tiempo
a fallas del pavimento:
-
-
-
Fisuramiento.
Ahuellamiento.
Otras fallas.
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EMPÍRICO -
MECANICISTA
Estado de la
Práctica
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Clima
Tránsito
Estructura
D. Ingreso
Materiales & Construcción
Ejes de carga (Ton)
D. Salida
Análisis
Deterioros reales
Daño
Predicción, deterioro y
confiabilidad
Tiempo
Daño Acumulado
Respuesta Mecanicista
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Daño
Deterioro
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ASFALTO
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2020
UND
Tcp – losas cortas
Actual…
Muy pronto
con MEPDG...
11/06/
AC

Gracias…………..
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