Manual Bajos Volumenes.pdf

MINISTERIO DE TRANSPORTE
REPÚBLICA DE COLOMBIA
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
SUBDIRECCIÓN DE APOYO TÉCNICO
MANUAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PARA
VÍAS CON BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO
ABRIL DE 2007

2
REPÚBLICA DE COLOMBIA
ALVARO URIBE VELEZ
Presidente de la República
ANDRES URIEL GALLEGO HENAO
Ministro de Transporte
DANIEL ANDRES GARCIA ARIZABALETA
Director General - Instituto Nacional de Vías
JUAN GABRIEL BERON ZEA
Secretario General Técnico – Instituto Nacional de Vías
ALFONSO MONTEJO FONSECA
Subdirector de Apoyo Técnico (E) – Instituto Nacional de Vías
ALFONSO MONTEJO FONSECA
Supervisor
EL ALCAZAR LIMITADA
Consultor
Grupo de trabajo del Consultor
Alfonso Murgueitio Valencia - Director del Estudio
Julia Eugenia Ruiz Estrada - Coordinadora General
Efraín de Jesús Solano Fajardo - Especialista
Luz Eneida Botina Muñoz - Especialista
Carlos Ignacio Paz Achipiz - Especialista
Carlos Arboleda Velez - Especialista
Nelson Rivas Muñoz - Especialista
ABRIL DE 2007

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MANUAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PARA VÍAS CON
BAJOS VOLUMENES DE TRÁNSITO
CONTENIDO
Pág.
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES
1.1 Ámbito de aplicación 5
1.2 Método de diseño y periodo de diseño estructural 6
CAPÍTULO 2. EL TRÁNSITO
2.1 Niveles de tránsito 7
2.2 Componentes del tránsito 7
2.3 Determinación de la composición del tránsito cuando no existe serie histórica 8
2.4 Determinación de la tasa de crecimiento del tránsito cuando no existe serie
histórica 9
2.5 Determinación del nivel de confianza en la proyección del tránsito 9
2.6 Conversión de vehículos a ejes equivalentes de 80 kN. Factor de Daño por tipo
de vehículo 11
2.7 Tránsito en el carril de diseño en función del ancho de la calzada. Factor
Direccional 11
2.8 Recopilación de información 13
2.9 Tránsito acumulado en ejes de 80 kN en el carril de diseño durante el período de
diseño 13
2.9.1 Pronóstico de la componente de tránsito normal 13
2.9.1.1 Caso 1. Cuando existe serie histórica del tránsito. Ejemplo 14
2.9.1.2 Caso 2. No existe serie histórica del tránsito. Ejemplo 25
2.9.2 Pronóstico de la componente del tránsito atraído 29
2.9.3 Pronóstico de la componente del tránsito generado. Ejemplo 30
CAPÍTULO 3. EL CLIMA
3.1 Generalidades 34
3.2 Tipo y localización de las estaciones metereológicas del IDEAM 35
3.3 Categoría del clima por humedad con base en el Índice de Thornthwite 38
3.3.1 Cálculo de la Evapotranspiración Potencial (ETP) 40
3.3.2 Cálculo del Exceso (EXC) y del Déficit (DEF) 41
3.3.3 Ejemplo de determinación de la categoría del clima por humedad con base en el
Índice de Thornthwite 42
3.4 Categoría del clima por temperatura 49
3.4.1 Criterio de evaluación 49
3.4.2 Ejemplo de determinación de la categoría del clima por temperatura 49
CAPÍTULO 4. ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LA SUBRASANTE
4.1 Introducción 51
4.2 Criterios generales para la interacción entre el proyecto geométrico y el diseño del
pavimento cuando se trata de la rectificación y pavimentación de vías 52
4.3 Metodología para la identificación de Segmentos homogéneos 54

4
4.3.1 Identificación de Sectores 54
4.3.2 Identificación de Tramos 55
4.3.3 Identificación de Segmentos homogéneos 55
4.4 Determinación de la capacidad de soporte de la subrasante de un Segmento
homogéneo. Eventual división en dos o más Unidades definitivas de diseño 56
4.4.1 Análisis de un Segmento A 56
4.4.2 Análisis de un Segmento B 70
4.4.3 Análisis de un Segmento C 71
4.5 Tratamiento de casos especiales 72
4.5.1 Subrasante constituida por suelos expansivos 72
4.5.2 Subrasante constituida por suelos blandos 72
4.6 Categorías de subrasante 73
CAPÍTULO 5. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA
5.1 Alternativas estructurales 74
5.2 Parámetros generales de diseño 77
5.2.1 Algoritmo de diseño del método AASHTO-93 77
5.2.2 Confiabilidad 78
5.2.3 Coeficientes estructurales 78
5.2.4 Coeficientes de drenaje de las capas granulares no tratadas 78
5.3 Especificaciones de construcción y normas de ensayo 78
5.4 Criterio de selección de la alternativa más favorable 80
5.5 Otras opciones de solución 80
CAPÍTULO 6. RECOMENDACIONES PARA LA SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS
DE DRENAJE SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEO REQUERIDOS POR
LA VÍA
6.1 Introducción 81
6.2 Diseño de cunetas 81
6.2.1 Estudio hidrológico de la zona del proyecto. Elaboración de la familia de curvas
Intensidad-Duración-Frecuencia (I-D-F) 81
6.2.2 Selección del diseño (forma y dimensiones) de las cunetas y determinación de su
longitud máxima 88
6.2.2.1 Cunetas revestidas en concreto 88
6.2.2.2 Cunetas sin revestir (cunetas en tierra) 91
6.3 Alcantarillas 97
6.4 Aliviaderos 98
6.5 Subdrenes 98
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 100
Anexo. CD con el Programa de computador PAV-NT1

5
MANUAL DE DISEÑO DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PARAVÍAS CON
BAJOS VOLUMENES DE TRÁNSITO
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES
1.1 Ámbito de aplicación
El manejo eficiente de los recursos con que cuentan los departamentos y municipios para
la adecuación de la red de carreteras a su cargo y la necesidad de que las vías terciarias
y secundarias vayan fortaleciendo la estructura de la red nacional, promoviendo la
integración del país, favoreciendo las regiones y reduciendo los costos de transporte de
los productos agrícolas hacia los centros de consumo, llevarán a muchas
administraciones territoriales a considerar la pavimentación de aquellos tramos de
carretera que se muestren más prometedores para sus regiones, desde los puntos de
vista económico, social, político y estratégico. En este aspecto debe tenerse en cuenta
que el mal estado de las vías de acceso es un serio problema de los pequeños
municipios, apremio solo superado por el desempleo, la falta de agua potable y las
estrecheces presupuestales y considerado más relevante que las carencias de otros
servicios públicos, la seguridad, la educación y la salud.(1)
La ley ha fijado al Instituto Nacional de Vías la responsabilidad de apoyar a los entes
territoriales tanto en los aspectos de organización de sus agencias viales, como en los de
transferencia de tecnología. En cumplimiento de este último principio, se ha preparado el
presente Manual en el cual se ofrecen recomendaciones en relación con el diseño de
pavimentos para vías rurales con escasos volúmenes de tránsito pesado, a partir de
información básica que resulte accesible a las frecuentemente reducidas posibilidades de
los entes viales de los organismos territoriales.(1)
Tales especificaciones se encuentran en
el programa de apoyo para la aplicación del presente Manual denominado PAV-NT1.
El Instituto Nacional de Vías pretende que el Manual no se limite a ser una simple guía
para la determinación de espesores y, por tal motivo, incluye las especificaciones
requeridas para la construcción y el mantenimiento rutinario de los pavimentos asfálticos
en vías con bajos volúmenes de tránsito. (1)
También, como lo indica su nombre, el Manual se circunscribe al dimensionamiento de
pavimentos asfálticos, lo que implica la omisión del análisis de soluciones con base en
pavimentos de concreto, sin que ello signifique que éstos no puedan constituirse en
alternativas factibles bajo determinadas circunstancias. Así mismo, su ámbito de
aplicación se reduce a las vías rurales, lo que excluye su utilización para vías de otra
índole, como las de las explotaciones mineras a cielo abierto, por las cuales circulan
vehículos en número escaso pero con magnitudes de carga excepcionales, al igual que
las vías de tránsito urbano, estacionamientos o áreas residenciales, cuya funcionalidad
específica exige otro tipo de consideraciones para su diseño.(1)

6
1.2 Método de diseño y período de diseño estructural
Para el diseño de las estructuras de pavimento que se deriven del uso de éste Manual se
ha utilizado el método AASHTO. El algoritmo básico corresponde a la versión del año
1993 y aunque la Guía AASHTO del año 2002 aún se encuentra en discusión, se han
tomado de ésta algunos criterios y correlaciones que se han considerado particularmente
útiles dado el nivel de detalle requerido por el diseño de los pavimentos asfálticos de las
carreteras a las cuales va dirigido éste Manual.
El período de diseño puede ser definido como el lapso transcurrido desde que se entrega
al servicio la estructura, hasta que los deterioros producidos por el tránsito y los agentes
ambientales normales hacen que la vía pierda su funcionalidad. Conviene recordar que a
la luz del conocimiento actual, el diseño de un pavimento constituye un complejo
problema físico-mecánico donde se interrelacionan variables tan diversas como las
asociadas al ambiente, la geometría de las calzadas, las cargas del tránsito, los suelos de
soporte, los materiales de construcción y la calidad de la construcción y del
mantenimiento. (1)
En consecuencia, de la tradicional definición de una sección estructural inicial para un
“período de diseño” fijo, establecido de manera más o menos arbitraria, se ha pasado a la
concepción de estrategias a mediano plazo, es decir, diseños optimizados que incluyen y
analizan no sólo la construcción inicial, sino también la mejor combinación de materiales,
políticas de construcción y mantenimiento rutinario, ciclos de refuerzo y rehabilitación y
costos inherentes a los usuarios. El manejo de estas funciones involucran la operación de
numerosas variables que en la práctica se ven acotadas por las limitaciones impuestas
por los proyectistas y, principalmente, por los fondos disponibles, aspecto este último de
particular importancia en las carreteras objeto del presente Manual. El diseñador se
encuentra, entonces, ante la posibilidad de seleccionar diseños iniciales muy débiles que
reclaman varios ciclos de refuerzo y pavimentos robustos que prácticamente no requieren
ningún refuerzo durante un período prolongado. Así, el que pudiera denominarse “diseño
integral” de un pavimento, suele implicar la consideración de varios ciclos en los que el
sistema es repetidamente analizado. El primero de estos ciclos es el que se define en el
presente Manual como “Período de diseño estructural”. (1)
Dado el bajo nivel de tránsito de las vías que caen dentro del ámbito de éste Manual y
considerando las limitaciones de tipo operativo con que probablemente desarrollen su
misión las entidades encargadas de su construcción y su mantenimiento, se ha
considerado prudente adoptar un periodo de diseño estructural de diez (10) años.
El planificador, el administrador y el ingeniero encargado del mantenimiento deberán
analizar, con el transcurso del tiempo y a la luz de la evolución del tránsito y del
comportamiento del pavimento, así como del desarrollo tecnológico, diferentes estrategias
de refuerzo para prolongar la vida útil de las calzadas y preservar el patrimonio vial bajo
su custodia.(1)

7
CAPÍTULO 2. EL TRÁNSITO
2.1 Niveles de tránsito
Los métodos usuales para el diseño de pavimentos asfálticos consideran esta variable en
términos de repeticiones de ejes de 80 kN en el carril de diseño, cuya valoración con
cierto grado de confiabilidad exige un conocimiento más o menos preciso de la magnitud
de las cargas pesadas circulantes, a efectos de establecer su respectiva equivalencia con
el eje patrón de diseño.
En el presente M
anual se clasifica el tránsito de diseño en 2 niveles, en función del
número de ejes equivalentes de 80 kN previstos durante el período de diseño en el carril
de diseño. En la Tabla 2.1 se indican las categorías de tránsito adoptadas.
Tabla 2.1. Niveles de tránsito
Nivel de
tránsito
Número de ejes equivalentes de 80 kN
durante el período de diseño en el carril de
diseño
T1 < 150.000
T2 150.000 - 500.000
Tomando en consideración que el límite de tránsito para aplicar el presente Manual es
500.000 ejes equivalentes de 80 kN en el carril de diseño durante el período de diseño, si
en la vía en estudio se prevé un tránsito mayor, será necesario el empleo de los criterios
establecidos en el Manual de diseño de pavimentos asfálticos en vías con medios y altos
volúmenes de tránsito del Instituto Nacional de Vías.
2.2 Componentes del tránsito
Para cuantificar adecuadamente los volúmenes de tránsito en un proyecto vial se divide
en tres componentes:(2)
- Tránsito Normal – Es el que se produce en la zona de influencia del proyecto como
consecuencia de la evolución previsible de sus parámetros característicos y coincide,
por tanto, con el que circulará por la red si no se realizara el proyecto. Esta
componente se determina a través del análisis de la serie histórica de tránsito, si esta
existe, o de un conteo vehicular.
- Tránsito atraído – Es el que utilizará el proyecto, por las ventajas o beneficios que
ofrece, y hoy hace uso de otra infraestructura. Esta componente se determina a
través de encuestas de preferencia a usuarios y modelos de selección modal o de
ruta.
- Tránsito generado – Es el que se origina por el proyecto mismo, debido a mejores
condiciones de oferta. Generalmente se refiere al tránsito nuevo por efecto del

8
desarrollo del área de influencia. Esta componente se determina a través del análisis
socio-económico.
En una carretera se debe determinar cuales de las tres componentes se van presentar
una vez se inicie la operación del proyecto.
Se pueden presentar muchas combinaciones, que se pueden asimilar a una de las
siguientes situaciones.
- Situación 1: Proyecto de mejoramiento (pavimentación) en zona con alto potencial de
desarrollo económico. Para esta situación se podría esperar la presencia de las tres
componentes.
- Situación 2: Proyecto de mejoramiento (pavimentación) en zona con bajo potencial de
desarrollo económico. Para esta situación se podría esperar la presencia de tránsito
normal y atraído.
- Situación 3: Proyecto nuevo en zona con alto potencial de desarrollo económico. En
esta situación las componentes que se podrían dar en el tránsito son la de tránsito
atraído y la del generado.
- Situación 4: Proyecto nuevo en zona con bajo potencial de desarrollo económico. En
esta situación las componentes que se podrían dar en el tránsito son la de tránsito
atraído.
Dada la naturaleza de cada proyecto se deberá establecer cuales componentes de
tránsito se deberán cuantificar, utilizando para ello, procedimientos o recomendaciones
que se indican más adelante en este Capítulo.
2.3 Determinación de la composición del tránsito cuando no existe serie
histórica
En los estudios de volúmenes de tránsito es necesario conocer la composición de los
distintos tipos de vehículos. La composición vehicular se mide en términos de porcentajes
sobre el volumen total. Por ejemplo, porcentaje de automóviles, de autobuses y de
camiones.(4)
En caso de no disponer de datos de composición del tránsito, se puede utilizar la
información registrada en la Tabla 2.2, obtenida del análisis de las series históricas del
Instituto Nacional de Vías, que representa la composición promedio registrada en las vías
de bajo tránsito con estación de conteo. El análisis involucró el período 1996 a 2005.

9
Tabla 2.2. Composición vehicular típica
Distribución Promedio
TPD
A B C2p C2g C3-C4 C5 >C5
180 74.4 9.1 12.2 4.1 0.1 0.0 0.0
300 61.7 8.4 13.0 14.3 2.2 0.3 0.1
410 56.0 12.0 14.1 16.6 1.2 0.1 0.0
Fuente: Elaboración propia con base en los conteos de INVIAS –.
2.4 Determinación de la tasa de crecimiento del tránsito cuando no existe serie
histórica
En caso de no disponer de la serie histórica, para realizar el pronóstico del tránsito futuro
se puede establecer la tasa de crecimiento, con base en las dos opciones siguientes:
a. Patrón de crecimiento del tránsito registrado en estaciones de conteo vehicular
localizadas en la región.
Como punto de referencia se calculan las tasas de crecimiento de los volúmenes
vehiculares de entrada y salida de la región.
Para establecer la tendencia del crecimiento del tránsito, se consideran y comparan
variaciones del TPD total y variaciones individuales de los volúmenes de cada categoría
vehicular, utilizando diferentes tipos de regresión estadística (lineal, logarítmica, potencial,
exponencial).
b. Tasas de crecimiento promedio del tránsito, registradas en carreteras de
condiciones similares que posean estación de conteo del INV
Se puede utilizar la información registrada en la Tabla 2.3, obtenida del análisis de las
series históricas del Instituto Nacional de Vías, en las carreteras con bajos volúmenes de
tránsito durante el período 1996 a 2005
Tabla 2.3. Tasas promedio de crecimiento del tránsito
Nivel de tránsito Tasa de crecimiento
T1 2.0
T2 3.0
Fuente: Elaboración propia con base en los conteos de INVIAS –.
2.5 Determinación del nivel de confianza en la proyección del tránsito
El Método AASHTO-93 utilizado para el diseño de las estructuras consideradas en el
presente Manual considera en su algoritmo una confiabilidad en el diseño definida por el
proyectista. Tal confiabilidad involucra las incertidumbres por la estimación del tránsito y
por el comportamiento de la estructura. El Manual, y el Programa PAV-NT1 de apoyo para

10
su aplicación, determinan el Número Estructural requerido, considerando endógenamente
solo la incertidumbre por comportamiento. En consecuencia el proyectista deberá
considerar en el cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN para el diseño, el nivel
de confiabilidad que considere pertinente.
Se pueden presentar dos casos:
Caso 1: Existe la serie histórica del tránsito
En este caso el modelo estadístico que se adopte, a través de los errores estándar del
modelo y de predicción para cada uno de los años del período de diseño, considerará la
confiabilidad indicada por el proyectista. El Programa PAV-NT1 constituye una eficaz
herramienta para la realización de estos cálculos. En el numeral 2.9.1.1 de este capítulo
se explica en detalle la metodología.
Caso 2: No existe serie histórica de tránsito
El Método AASHTO-93 considera que las diferencias entre el tránsito estimado para el
diseño y el tránsito que realmente soporta la vía presenta una distribución normal con una
desviación estándar, en pavimentos asfálticos, de 05
.
0
=
σ .
Por lo tanto se establece que:
( )
Zr
Diseño
kN
Diseño
kN N
N ×
×
= σ
10
' 80
80
donde:
Diseño
kN
N 80
' : Número de ejes de 80 kN a introducir en el algoritmo de diseño del método
AASHTO-93.
Diseño
kN
N80 : Número de ejes de 80 kN estimados antes de considerar el nivel de
confianza.
σ : Desviación estándar de la curva normal que representa las diferencias
entre el tránsito estimado y el tránsito real.
05
.
0
=
σ para pavimentos asfálticos
Zr : Parámetro Zr asociado a la distribución normal estándar. En la Tabla 2.6
del numeral 2.9.1.1 se indica el valor de Zr para diferentes niveles de
confianza.

11
2.6 Conversión de vehículos a ejes equivalentes de 80 kN. Factores de daño por
tipo de vehículo.
Los factores de daño se indican en la Tabla 2.4, y serán los que se deberán aplicar para
calcular los ejes equivalentes de 80 kN.
Los Factores de Daño (FD) indicados son el resultado del análisis de las cargas por eje de
aproximadamente trescientos mil vehículos evaluados en los operativos de pesaje
realizados por el INV en las vías a su cargo durante el período 2000-2006.
Tabla 2.4. Factor daño por tipo de vehículo
Factor de daño (FD)
Tipo de vehículo
Vacío Cargado
Autos 0.0
Bus grande 1.0
C2p 0.01 1.01
C2g 0.08 2.72
C3-C4 0.24 3.72
C5 0.25 4.88
> C5 0.26 5.23
Fuente: Elaboración propia con base en información del Instituto
Nacional de Vías
En la Figura 2.1 se puede observar el esquema de los vehículos evaluados.
2.7 Tránsito en el carril de diseño en función del ancho de la calzada. Factor
direccional (Fd)
La mayoría de los métodos de dimensionamiento de pavimentos asfálticos sólo tienen en
cuenta el tránsito que circula por un carril, llamado carril de diseño, y el presente método
no es la excepción. Sin embargo, es preciso considerar las peculiaridades de las vías
para las cuales se va a utilizar. Por ello, si la calzada va a tener menos de cinco (5)
metros de ancho, se deberá considerar en el cálculo todo el tránsito esperado en los dos
sentidos, pues salvo en el momento en que se crucen, los vehículos circularán centrados
y tenderán a producir una sola zona de canalización. Si la calzada va a tener seis (6)
metros o más, se considerará como tránsito de diseño la mitad del total, y si el ancho es
igual o mayor de cinco (5) metros y menos de seis (6) metros, se tomará el 75% del total.
En la Tabla 2.5 se indica el Factor Direccional (Fd) por adoptar para el diseño según el
ancho de la calzada.

12
Figura 2.1. Esquema de clasificación de vehículos
(3)

13
Tabla 2.5. Tránsito por adoptar para el diseño según el ancho de la calzada
Factor Direccional (Fd)
Ancho de la calzada Tránsito de diseño Fd
Menos de 5 m Total en los dos sentidos 1.0
Igual o mayor de 5 m y menor de 6 m 3/4 del total en los dos sentidos 0.75
Igual o mayor de 6 m 1/2 del total en los dos sentidos 0.50
2.8 Recopilación de información
Comprende esta actividad la creación de un expediente descriptivo con los antecedentes,
estadísticas y modelos que se puedan obtener de fuentes secundarias. Entre ellos se
tiene:
- Serie histórica de tránsito.
- Estadísticas de peajes en la región.
- Resultados de pesajes en la vía o en la región.
- Revisión y análisis de proyectos de consultaría realizados en el eje vial.
- Estadísticas de accidentalidad.
- Estadísticas socio-económicas.
- Otra información de interés, recopilada en diferentes fuentes.
2.9 Tránsito acumulado en ejes equivalentes de 80 kN, en el carril de diseño
durante el período de diseño
2.9.1 Pronóstico de la componente de tránsito normal
Para la determinación del tránsito normal durante el período de diseño se pueden
presentar dos alternativas:
- Caso 1: Cuando existe en el tramo de vía una estación de conteo con serie histórica
de tránsito.
El Instituto Nacional de Vías tiene asignada una estación de conteo vehicular controlada
para cada tramo de vía a su cargo. En cada estación de conteo anualmente se
contabilizan la cantidad de vehículos que circulan durante una semana, discriminados por
hora y por grupo vehicular.
- Caso 2
: Cuando en el tramo analizado no se tiene información de la historia del
tránsito. Este caso corresponde generalmente a vías a cargo de Entidades diferentes
al INV.

14
2.9.1.1 Caso 1. Cuando existe serie histórica de tránsito. Ejemplo
Este caso se tiene en cuenta cuando en el tramo de vía analizado se encuentra una
estación de conteo de tránsito controlada, la cual posea, por l
o menos, información
continua de cinco años.
También se podrá tener en cuenta este caso cuando en el tramo de vía no se tiene
estación de conteo controlada pero existe una vía de similares condiciones de tráfico que
cuenta con serie histórica de tránsito cuya información pueda ser asumida para el tramo
de vía en estudio.
El procedimiento a seguir para la determinación del tránsito normal es el descrito a
continuación.
1. Identificación de la serie histórica del tránsito en la estación de conteo seleccionada.
2. Conversión de la serie histórica del tránsito a ejes equivalentes de 80 kN
Para la conversión de TPDS a ejes equivalentes, se debe contar con los factores de
equivalencia históricos de carga para cada grupo vehicular. Tales factores se presentan
en el numeral 2.6 de este capítulo.
Para el cálculo de los ejes equivalentes de la serie histórica, se empleará la siguiente
expresión:
( )
∑ ×
×
=
k
vehículo
vehículo
i
año
k
i
año
k
i
año
i
año
diario
kN FD
V
TPDS
N
1
,
80 %
donde:
i
año
diario
kN
N80 : Número de ejes equivalentes de 80 kN en cada año i de la serie histórica
(sumadas ambas direcciones).
i
año
TPDS : Tránsito promedio diario semanal en cada año i de la serie histórica
(sumadas ambas direcciones).
i
año
k
V
% : Porcentaje del tipo de vehículo k en cada año i de la serie histórica,
expresado en tanto por uno.
i
año
k
FD : Factor de daño del tipo de vehículo k para cada año i. (Normalmente el
Factor de Daño del vehículo k es el mismo para todos los años i del
período de la serie histórica).
3. Análisis estadístico de la serie histórica
Con base en la información de tránsito equivalente de la serie histórica deducida en el
paso anterior, se realiza un análisis estadístico para establecer modelos de crecimiento

15
factibles para las condiciones del estudio, descartando de la serie histórica los valores de
los años con condiciones anormales como: taponamientos en la vía, situaciones críticas
de orden público, variantes, etc.(3)
4. Selección del modelo factible de crecimiento del tránsito
La selección final de cualquier modelo de pronóstico se realizará sobre la base de los
resultados de los coeficientes estadísticos (r, r², σ , etc), del análisis de las variables
independientes adoptadas y de consideraciones acerca de las particularidades del
proyecto, como la capacidad de la vía y la coherencia entre el valor estimado por el
modelo y los datos originales de la serie histórica. En ningún caso se deberá aceptar o
rechazar un modelo sobre la base de los resultados de los coeficientes estadísticos
únicamente. (3)
5. Estimación del tránsito proyectado para el período de diseño, en el carril de diseño y
considerando un nivel de confianza predeterminado
Con base en el modelo seleccionado, se estima el tránsito futuro en cada uno de los años
del período de diseño, considerando los posibles años muertos por desarrollo del estudio,
gestión del financiamiento y por procedimientos de adjudicación y construcción del
proyecto. (3)
Los pasos a seguir son los siguientes:
a) Cálculo del error estándar (σ ) del modelo de crecimiento del tránsito seleccionado. (3)
( )
2
'
2
'
1
−
−
=
∑
=
n
Yi
Yi
n
i
delo
mo
σ
donde:
σ : Error estándar del modelo seleccionado
Yi : Valor observado o medido en el año i
delo
mo
Yi : Valor calculado con el modelo, en el año i
'
n : Número de años analizados de la serie histórica
i : Varía de 1 a n’
b) Cálculo del error estándar en la predicción del tránsito, error de pronóstico ( pronóstico
σ )j
año por año en el período de diseño. (3)
( )
( ) '
1
)
( '
1
2
2
n
X
Xi
X
Xj
n
i
j
pronóstico +
−
−
=
∑
=
σ
σ

16
donde:
i : Representa los años de la serie histórica
j : Representa los años de proyección en el período de diseño
j
pronóstico)
(σ : Error estándar de la estimación del tránsito, en el año j del período de
diseño
σ : Error estándar del modelo seleccionado
Xj : Cada uno de los años del período de diseño
Xi : Cada uno de los años de la serie histórica
X : Año medio de la serie histórica
'
n : Número de años analizados de la serie histórica
c) Cálculo de los valores de corrección (Cj) para el tránsito equivalente proyectado en
cada uno de los años del período de diseño (Nj), con base en el nivel de confianza
deseado. (3)
Asumiendo una distribución normal para la diferencia del tránsito real con el estimado,
se puede establecer el parámetro Zr que asegura el nivel de confianza deseado. En la
Tabla 2.6 se muestran los valores de Zr para diferentes niveles de confianza.
Zr
C j
pronóstico
j ×
= )
(σ
Tabla 2.6. Valores del parámetro Zr
(Suponiendo una distribución normal)
Confiabilidad Zr
70% 0.524
75% 0.674
80% 0.842
85% 1.036
90% 1.282
95% 1.645
96% 1.751
97% 1.881
98% 2.055
99% 2.328
d) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN diarios, corregidos por
confiabilidad, en cada uno de los años del período de diseño (N’j)
j
j
j C
N
N +
=
'

17
donde:
j
N ' : Ejes equivalentes diarios corregidos para el año j del período de diseño
j
N : Ejes equivalentes diarios calculados por el modelo seleccionado, para el año j
j
C : Corrección para el año j, en ejes equivalentes, que permite asegurar el nivel
de confianza deseado
e) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN acumulados durante el período de
diseño, sumadas ambas direcciones
∑
=
×
=
n
j
j
año
días
s
direccione
ambas
acumulados
kN N
N
1
/
/
80 '
365
f) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN acumulados en el carril de diseño
durante el período de diseño, por concepto de la componente normal del tránsito.
Fd
N
N
n
j
j
año
dias
normal
diseño
de
carril
kN ×






×
= ∑
=1
/
,
80 '
365
Fd : Factor de distribución direccional. (Ver Tabla 2.5)
Ejemplo Caso 1: Cuando existe serie histórica de tránsito
1. Identificación de la serie histórica del tránsito en la estación de conteo seleccionada.
En la Tabla 2.7 se muestra la información general de la serie histórica del tránsito tal
como se presenta en la Base de Datos del Instituto Nacional de Vías.
Tabla 2.7. Información general de la serie histórica de tránsito
para una estación de conteo seleccionada
Autos Buses Camión
Porcentaje de
Camiones
Año TPDS
%A %B %C C2P C2G C3-C4
1995 84 50 44 6 40.1 40.0 19.9
1996 86 53 39 8 40.2 40.0 19.8
1997 93 53 35 12 40.4 39.9 19.7
1998 96 52 35 13 40.5 40.0 19.5
1999 91 55 30 15 40.5 39.9 19.6
2000 98 52 32 16 40.2 40.1 19.7
2001 107 56 28 16 40.3 39.9 19.8
2002 115 56 29 15 40.4 39.7 19.9
2003 119 50 33 17 40.6 39.4 20.0
2004 108 57 25 18 40.2 39.9 19.9
2005 120 52 28 20 39.8 40.4 19.8

18
2. Conversión de la serie histórica del tránsito a ejes equivalentes de 80 kN
El cálculo de N80 kN para cada año se realiza de la siguiente manera:
( )





 ×
+
+
×
×
+
×
×
=
100
100
6
%
....
2
%
%
% 6
2
80
C
p
C
Buses
i
año
i
año
diario
kN
FD
C
FD
p
C
C
FD
B
TPDS
N
( )
s
direccione
ambas
día
kN
de
es
equivalent
ejes
kN
N /
/
80
1995
,
80 1
.
48
100
100
23
.
5
0
.
0
....
01
.
1
1
.
40
6
0
.
1
44
84 8
=





 ×
+
+
×
×
+
×
×
=
En la siguiente tabla se resumen los valores calculados de tránsito equivalente en ejes
simples de 80 kN para cada año de la serie histórica, sumadas ambas direcciones.
Tabla 2.8. Valores de tránsito equivalente diario
Año
Año relativo
(año – 1994)
N80 kN diario año i/ambas direcciones
(Diario observado)
Yi
1995 1 48.18
1996 2 48.91
1997 3 56.37
1998 4 60.09
1999 5 57.82
2000 6 64.54
2001 7 67.27
2002 8 70.27
2003 9 83.72
2004 10 71.72
2005 11 89.90
3. Análisis estadístico de la serie histórica
A la información dada en la Tabla 2.8 se le realiza un análisis de regresión, buscando el
modelo que mejor se ajuste al comportamiento de los datos de tránsito equivalente
observado. En la Figura 2.2 se muestran los modelos de regresión evaluados. Para esta
evaluación se puede utilizar el programa de apoyo para la aplicación de este Manual,
PAV-NT1.

19
SERIE HISTORIA DE TRÁNSITO
N80 kN = 3.743(año - 1994) + 42.888
R
2
= 0.8859
N80 kN = 45.508e
0.0573(año-1994)
R
2
= 0.9134
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Año relativo (Año - 1994)
Ejes
equivalentes
de
80
kN
/
día
/
ambas
direcciones
(1994)
Figura 2.2. Modelos de regresión
4. Selección del modelo factible de crecimiento del tránsito
De los modelos analizados, se ha seleccionado el modelo lineal ya que representa el
comportamiento de los datos de forma más acertada y coherente para el caso de estudio.
La ecuación de comportamiento esta dada por:
888
.
42
)
1994
(
743
.
3
80 +
−
= Año
N kN
8859
.
0
² =
R
5. Estimación del tránsito proyectado para el período de diseño, en el carril de diseño y
considerando un nivel de confianza predeterminado
a) Cálculo del error estándar (σ ) del modelo de crecimiento del tránsito seleccionado.
La expresión para el cálculo del error σ es la siguiente:

20
( )
2
'
2
'
1
−
−
=
∑
=
n
Yi
Yi
n
i
delo
mo
σ
'
n : número de años de la serie histórica, '
n = 11 (correspondiente al período
1995-2005)
Yi : número de ejes equivalentes de 80 kN por día en cada año de la serie
histórica. Corresponde al tránsito observado y que se encuentra
consignado en la Tabla 2.8.
delo
mo
Yi : número de ejes equivalentes de 80 kN por día en cada año de la serie
histórica, pero calculados con el modelo estadístico seleccionado.
Para el año 1995 sería:
s
direccione
ambas
día
kN
ejes
delo
mo
Yi /
/
80
1995 63
.
46
888
.
42
)
1994
1995
(
743
.
3 =
+
−
=
En la Tabla 2.9 se presenta el resultado del cálculo para cada uno de los años de la
serie histórica.
Tabla 2.9. Valores de tránsito equivalente diario calculado
(Ambas direcciones)
Año
(Diario calculado)
Yi modelo
1995 46.63
1996 50.37
1997 54.12
1998 57.86
1999 61.60
2000 65.34
2001 69.09
2002 72.83
2003 76.57
2004 80.32
2005 84.06
El cálculo del numerador que se encuentra dentro del radical de la expresión
estadística para determinar el error estándar del modelo (
σ ) se indica en la Tabla
2.10.

21
Tabla 2.10. Cálculo del numerador dentro del radical de la expresión
para calcular el error estándar del modelo (σ )
Año
(Diario observado)
Yi
(Diario calculado)
Yi modelo
(Yi – Yi modelo)²
1995 48.18 46.63 2.40
1996 48.91 50.37 2.13
1997 56.37 54.12 5.06
1998 60.09 57.86 4.97
1999 57.82 61.60 14.29
2000 64.54 65.34 0.64
2001 67.27 69.09 3.31
2002 70.27 72.83 6.55
2003 83.72 76.57 51.12
2004 71.72 80.32 73.96
2005 89.90 84.06 34.11
∑= 198.55
Con los datos anteriores se calcula el error estándar del modelo (σ )
70
.
4
2
11
55
.
198
=
−
=
σ
b) Cálculo del error estándar en la predicción del tránsito, error de pronóstico ( pronóstico
σ )j
año por año en el período de diseño.
( )
( ) '
1
)
( '
1
2
2
n
X
Xi
X
Xj
n
i
j
pronóstico +
−
−
=
∑
=
σ
σ
b.1) Determinación del año medio de la serie histórica, X
2000
11
2005
....
1995
'
'
=
+
+
=
=
∑
n
n
X
i
b.2) Cálculo de la sumatoria de las diferencias al cuadrado de cada año de la serie
histórica y el año medio de dicha serie histórica.
( )
∑
=
−
'
1
2
n
i
X
Xi
En la Tabla 2.11 se presentan los cálculos correspondientes.

22
Tabla 2.11 Cálculo de la sumatoria de las diferencias al cuadrado de cada año
de la serie histórica y el año medio de dicha serie histórica
Año ( )2
X
Xi−
1995 25
1996 16
1997 9
1998 4
1999 1
2000 0
2001 1
2002 4
2003 9
2004 16
2005 25
∑= 110
b.3) Cálculo del error de pronóstico para cada año del período de diseño ( pronóstico
σ )j
Utilizando la expresión dada para el cálculo de ( pronóstico
σ )j y los valores
obtenidos en los incisos b.1 y b.2, se calcula el error de pronóstico para cada
año del período de diseño.
Para el año 2008 sería:
( ) 85
.
3
11
1
110
2000
2008
70
.
4
)
(
2
2008 =
+
−
=
pronóstico
σ
En la Tabla 2.12 se muestran los valores calculados.
Tabla 2.12. Error de pronóstico para cada uno
de los años del período de diseño
Año ( pronóstico
σ )j
2008 3.85
2009 4.27
2010 4.70
2011 5.13
2012 5.56
2013 5.99
2014 6.43
2015 6.87
2016 7.30
2017 7.74

23
c) Cálculo de los valores de corrección ( j
C ) para el tránsito equivalente proyectado en
cada uno de los años del período de diseño (Nj), con base en el nivel de confianza
deseado. (3)
Suponiendo que el ingeniero proyectista considera apropiado un nivel de confianza del
setenta por ciento (70%) en la estimación de la componente del tránsito normal, se
tiene, según la Tabla 2.6 que:
Para el 70% de confiabilidad, Zr = 0.524
Para el año 2008 se tendría:
524
.
0
)
( 2008
2008 ×
= pronóstico
C σ
s
direccione
ambas
día
kN
de
ejes
C /
/
80
2008 02
.
2
524
.
0
85
.
3 =
×
=
En la Tabla 2.13 se presenta el valor de la corrección j
C para cada año del período
de diseño.
Tabla 2.13. Valor de corrección j
C para cada año del período de diseño
Año j
C ejes de 80 kN/día
/ambas direcciones
2008 2.02
2009 2.24
2010 2.46
2011 2.69
2012 2.91
2013 3.14
2014 3.37
2015 3.60
2016 3.83
2017 4.06
d) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN diarios, corregidos por
confiabilidad, en cada uno de los años del período de diseño (N’j)
j
j
j C
N
N +
=
'
Para el año 2008 se tendría:
888
.
42
)
1994
(
743
.
3 +
−
= j
j X
N
s
direccione
ambas
día
kN
ejes
j
N /
/
80
29
.
95
888
.
42
)
1994
2008
(
743
.
3 =
+
−
=

24
día
kN
ejes
j
C /
80
02
.
2
=
s
direccione
ambas
día
kN
ejes
N /
/
80
2008 31
.
97
02
.
2
29
.
95
' =
+
=
En la Tabla 2.14 se presentan los valores de j
N ' calculados para todo el período de
diseño.
Tabla 2.14. Valores de j
N ' para todos los años del período de diseño,
con confiabilidad del 70%
Año s
direccione
ambas
día
kN
ejes
j
N /
/
80
'
2008 97.31
2009 101.27
2010 105.23
2011 109.20
2012 113.17
2013 117.14
2014 121.11
2015 125.08
2016 129.06
2017 133.03
=
∑
=
n
j
j
N
1
' 1151.59
En la Figura 2.3, se muestra la tendencia seguida por el tránsito equivalente diario del
período de diseño, de acuerdo al modelo de regresión seleccionado y con una
confiabilidad del 70%.
e) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN acumulados durante el período de
diseño, sumadas ambas direcciones
∑
=
×
=
n
j
j
año
días
s
direccione
ambas
acumulados
kN N
N
1
/
/
80 '
365
s
direccione
ambas
kN
ejes
año
días
s
direccione
ambas
acumulados
kN
N /
80
/
/
80 420330
59
.
1151
365 =
×
=

25
TRÁNSITO EQUIVALENTE CON CONFIABILIDAD
46
56
66
76
86
96
106
116
126
136
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Año Relativo (Año - 1994)
Ejes
equivalentes
de
80
kN
/
día
/
ambas
direcciones
Proyección con
confiabilidad del 70%
Período de conteo Período de diseño
(1994)
Figura 2.3. Tránsito equivalente diario del período de diseño con confiabilidad
f) Cálculo del número de ejes equivalentes de 80 kN acumulados en el carril de diseño
durante el período de diseño, por concepto de la componente normal del tránsito
Fd
N
N
n
j
j
año
dias
normal
diseño
de
carril
kN ×






×
= ∑
=1
/
,
80 '
365
diseño
de
período
diseño
de
carril
kN
ejes
normal
diseño
de
carril
kN
N /
/
80
,
80 315300
75
.
0
420330 =
×
=
En este caso se ha supuesto que el ancho de la calzada es de cinco con cincuenta
(5.50) metros, es decir que el Factor Direccional Fd = 0.75.
2.9.1.2 Caso 2. No existe serie histórica de tránsito
Una situación bastante frecuente es la de carecer de la información de las características
del tránsito en las carreteras de bajos volúmenes. Cuando este sea el caso, la
componente de tránsito normal se puede estimar con la realización de un conteo vehicular
y con ajustes por estacionalidad, asuntos estos tratados con mayor detalle en los
siguientes numerales. ´

26
1. Conteos de tránsito
El procedimiento propuesto para llevar a cabo el programa de conteos vehiculares en la
carretera consta de:
- División del tramo en subtramos con tránsito homogéneo.
- En cada uno de los subtramos se llevará a cabo un conteo vehicular, un día típico de
semana y un día típico de mercado.
- El conteo se debe realizar por sentido de circulación, hora del día y por tipo de
vehículo, y en un período diario no inferior a las 18 horas.
- El tránsito promedio diario se calculará en forma ponderada a los días normales y de
mercado, tal como se reseña en el ejemplo para el Caso 2.
- Si las épocas de producción son muy marcadas se debe realizar un ajuste por
estacionalidad, en los términos señalados más adelante.
2. Corrección por estacionalidad
Existen meses en que las carreteras llevan mayores volúmenes de tránsito, presentando
variaciones notables. Por tal razón, los volúmenes de tránsito promedio diarios que
caracterizan cada mes son diferentes, dependiendo también, en cierta manera, de la
categoría y del tipo de servicio que presten dichas carreteras. Sin embargo, el patrón de
variación de una vías no cambia en forma significativa de año a año, a menos que ocurran
cambios importantes en los usos de la tierra, o se construyan nuevas carreteras que
funcionen como alternas.(4)
Radelat(5)
hace un interesante recuento de la práctica recomendada por La Administración
Federal Vial de los Estados Unidos de América, en relación con los estudios de
volúmenes en sistemas viales rurales. Señala que como resultaría impráctico aforar todos
los tramos o sectores del sistema, se procede a hacer aforos de distintos tipos en lugares
estratégicos y utilizar los resultados de esos aforos para hacer inferencias temporales y
espaciales donde no se disponga de todos los datos sobre volúmenes de tránsito. Para
expandir los volúmenes de una estación de control se utiliza la información de la estación
permanente asociada y los factores de ajuste mensual. En el ejemplo para el Caso 2 que
se describe a continuación se detalla el procedimiento para llevar a cabo el ajuste por
estacionalidad.
3. Definir otros parámetros de diseño
- Período de diseño (n)
- Tasa de crecimiento anual (r)
- Ancho de la calzada
- Factor direccional (Fd)
- Composición de los vehículos comerciales

27
- Factor de Daño (FD)
- Confiabilidad
4. Calcular el número de ejes equivalentes en el carril de diseño (tránsito normal) en el
año base mediante la siguiente expresión:
( ) Fd
FD
V
s
Comerciale
Vehículos
N
k
i
k
ki
s
direccione
ambas
dia
año
dias
base
año
normal
diseño
de
carril
kN ×






×
×
×
= ∑
= 1
/
/
),
(
80 %
365
5. Calcular el número acumulado de ejes equivalentes en el carril de diseño para el
período de diseño (n) (tránsito normal)
Conociendo la tasa de crecimiento anual (r), se acumula el tránsito equivalente en el carril
de diseño para los años del período de diseño (n), utilizando la siguiente expresión:
r
r
N
N
n
base
año
normal
diseño
de
carril
kN
acumulado
normal
diseño
de
carril
kN
1
)
1
(
),
(
80
),
(
80
−
+
×
=
6. Calcular el número de ejes equivalentes en el carril de diseño durante el período de
diseño (tránsito normal) con el nivel de confianza dado.
)
10
(
' 05
.
0
),
(
80
)
(
80
Zr
acumulado
normal
diseño
de
carril
kN
normal
diseño
de
carril
kN N
N ×
=
Ejemplo Caso 2: No existe serie histórica de tránsito
1. Conteos de tránsito
La planeación del Estudio de Tránsito en un proyecto de pavimentación con bajo
volúmenes de tránsito contempla la realización de un conteo vehicular a lo largo de dos
días, uno en día normal y otro en día de mercado. El conteo se realiza en el mes de
agosto.
Los resultados obtenidos son:
Número de vehículos comerciales día normal : 35 vehículos/ambas direcciones
Número de vehículos comerciales día mercado : 85 vehículos/ambas direcciones
En una semana típica, el mercado solo se realiza en un día.
Por tanto, el volumen de vehículos comerciales en promedio, al día es:
42
85
7
1
35
7
6
=
×
+
×

28
2. Corrección por estacionalidad
En el mes de agosto se inicia una época de baja actividad comercial en la región, por lo
que se hace necesario aplicar una corrección por estacionalidad. Para ello se ha
conseguido la información referente a una estación permanente de conteo (estación
maestra), ubicado en una estación de peaje, que recoge las variaciones de la economía
regional. En la Tabla 2.15 se relaciona la información recopilada en la estación maestra.
El factor de corrección correspondiente a cada mes se calcula como el cociente entre el
TPD anual y el TPD mensual.
Tabla 2.15. Factores de corrección por estacionalidad
Mes
Tránsito Promedio
Diario Mensual,
TPDm
Factor de corrección
por estacionalidad
Enero 1667 0.88
Febrero 1466 1.00
Marzo 1638 0.90
Abril 1445 1.02
Mayo 1520 0.97
Junio 1521 0.97
Julio 1496 0.98
Agosto 1405 1.05
Septiembre 1280 1.15
Octubre 1326 1.11
Noviembre 1404 1.05
Diciembre 1563 0.94
TPDA 1471
Para el mes de agosto el factor de corrección es de 1.05
Por tanto, el volumen de vehículos pesados es:
44
05
.
1
42 =
× vehículos comerciales/día/ambas direcciones
3. Definir otros parámetros de diseño
Asumiendo que las características del proyecto son las siguientes:
- Período de diseño (n) : diez (10) años
- Tasa de crecimiento anual (r) : tres por ciento (3%)
- Ancho de la calzada : seis (6) metros
- Factor direccional : 0.5
- Composición de los vehículos comerciales:
Buses : cuarenta por ciento (40%)

29
C2p : quince por ciento (15%)
C2g : cuarenta y cinco por ciento (45%)
- Factores de Daño : Ver Tabla 2.4
- Confiabilidad : Setenta por ciento (70%); (Zr = 0.524)
4. Calcular el número de ejes equivalentes en el carril de diseño (tránsito normal) en el
año base:
( ) Fd
FD
V
s
Comerciale
Vehículos
N
k
i
k
k
s
direccione
ambas
dia
año
dias
base
año
normal
diseño
de
carril
kN ×






×
×
×
= ∑
= 1
/
/
),
(
80 %
365
[ ] 5
.
0
)
72
.
2
45
.
0
44
(
)
01
.
1
15
.
0
44
(
)
0
.
1
40
.
0
44
(
365
),
(
80 ×
×
×
+
×
×
+
×
×
×
=
base
año
normal
diseño
de
carril
kN
N
14300
),
(
80 =
base
año
normal
diseño
de
carril
kN
N
5. Calcular el número acumulado de ejes equivalentes en el carril de diseño para el
período de diseño (n) (tránsito normal)
r
r
N
N
n
base
año
normal
diseño
de
carril
kN
acumulado
normal
diseño
de
carril
kN
1
)
1
(
),
(
80
),
(
80
−
+
×
=
Con r = 3% y n = 10 años, se tiene:
164000
03
.
0
1
)
03
.
0
1
(
14300
10
),
(
80 =
−
+
×
=
acumulado
normal
diseño
de
carril
kN
N
6. Calcular el número de ejes equivalentes en el carril de diseño durante el período de
diseño (tránsito normal) con el nivel de confianza dado.
)
10
(
' 05
.
0
),
(
80
)
(
80
Zr
acumulado
normal
diseño
de
carril
kN
normal
diseño
de
carril
kN N
N ×
=
174200
)
10
(
164000
' 524
.
0
05
.
0
)
(
80 =
×
= ×
normal
diseño
de
carril
kN
N
2.9.2 Pronóstico de la componente de tránsito atraído
El análisis de la componente de tránsito atraído es más dispendioso y requiere de
herramientas más refinadas para su cuantificación. Para iniciar la discusión de este tipo
de análisis, se debe estar seguro que el proyecto vial s
i ocasionará cambios en el
comportamiento de los usuarios. Es decir, se deben allegar argumentos o indicios que
hagan pensar que usuarios de otras carreteras e incluso de otros modos de transporte si
van a ser uso de la nueva opción. Entre las razones que podrían hacer cambiar al usuario

30
de ruta, se tienen:
- Condiciones de operación más atractivas.
- Recorridos más cortos, y ahorros en tiempos de viaje.
- Disminución en los costos globales de transporte.
- Mejoras en la seguridad de circulación.
Existen varios métodos para estimar el tránsito atraído, entre los cuales se reseñan los
siguientes:
a. Estudio de origen y destino
Este método consiste en la aplicación de un estudio de origen y destino que permita
establecer los flujos entre pares origen-destino, flujos básicos, que en forma potencial
podrían utilizar el proyecto en el futuro. Los flujos básicos constituyen la demanda
potencial para el proyecto, y con la aplicación de un porcentaje de desvío, se calcula la
magnitud de la componente de tránsito desviado.
b. Estudio de utilización del proyecto por usuarios potenciales
Este es el método más sencillo y más utilizado. Se lleva a cabo a través de una encuesta
a usuarios potenciales, es las que se indaga si harían uso o no del nuevo proyecto. A
partir de la respuesta de los usuarios se estimaría un porcentaje del tránsito normal como
el correspondiente al la componente de tránsito atraído.
Su cuantificación se podría realizar a través del análisis de las series de tránsito normal,
en los términos señalados anteriormente, aplicando el porcentaje respectivo. Al respecto,
y al no disponer de información más precisa, se puede aplicar el criterio del Instituto de
Ingenieros de Estados Unidos que señala que el tránsito atraído se le asignan porcentajes
entre el cinco (5) y el veinticinco por ciento (25%) del tránsito normal, con un período de
aparición de uno o dos años después que la carretera ha sido abierta al servicio.(4)
2.9.3 Pronóstico de la componente de tránsito generado. Ejemplo
Es el crecimiento que se presenta por el incremento que en la producción agrícola,
pecuaria, minera, industrial, comercial o turística que se genera en una zona por la
construcción de una nueva carretera o el mejoramiento y/o pavimentación de una vía
existente.
Es importante realizar un detallado análisis de la producción y la necesidad de transporte
que se requiere así como el incremento que se presenta debido al mejoramiento en la
calidad de vida de los habitantes del área de influencia directa.
Para ello se debe acopiar información detallada de usos del suelo actual y potencial y
probables rendimientos. Esta información puede ser recopilada en las UMATAS,
Secretarias de Agricultura y Planes de Desarrollo. En el ejemplo de pronóstico de la
componente de tránsito generado que se presenta a continuación se incluye un
procedimiento para estimar esta componente.

31
Cuando el ingeniero no disponga de información más detallada, puede hacer uso de los
factores relacionados en la Tabla 2.16, obtenidos del seguimiento a proyectos de
pavimentación en vías de bajo tránsito en el país.
Tabla 2.16. Porcentaje de tránsito generado como función del tránsito normal
Clasificación del área del proyecto
Población beneficiada,
hab
Porcentaje de tránsito
generado como función
del tránsito normal
Menos de 5000 3.0
Área con potencial minero alto
5000 o más 6.0
Menos de 5000 2.5
Área con potencial agrícola alto
5000 o más 5.5
Menos de 5000 2.0
Área con potencial turístico alto
5000 o más 3.5
Área de bajo potencial de desarrollo 1.5
Fuente: Elaboración propia con base en información del Instituto Nacional de Vías.
Ejemplo de pronóstico de la componente de tránsito generado
Es común que algunas zonas no sean adecuadamente explotadas, a pesar de ser
potencialmente aptas para la agricultura, esto se debe, a las múltiples dificultades para
comercializar sus productos, debido al deterioro que sufren por el proceso de transporte,
ocasionado por las malas condiciones de embalaje y por el estado de la vía.
Para predecir el comportamiento de la economía regional afectada directamente por el
mejoramiento de la vía, es necesario analizar el uso de suelo actual y su potencialidad,
partiendo de una hipótesis para determinar el área de influencia de la vía.
Para esto se realiza un estudio cartográfico, complementado con visitas de campo,
analizando el comportamiento y la economía regional, es común que los moradores
puedan sacar carga hacia la carretera desde una distancia promedio de tres kilómetros,
distancia aunque aparentemente corta, se justifica por la topografía y accidentes
geográficos del lugar. En algunos terrenos ondulados y planos este margen puede
aumentarse hasta 5 kilómetros. Se debe aclarar que la distancia esta condicionada a la
geografía de cada lugar, pues los accidentes geográficos y el cruce de ríos puede
restringir el ancho de la franja proyectada.
Con la finalidad de aproximarse a la realidad futura del tránsito en la vía, y consecuentes
con la incertidumbre que se presenta en la explotación agrícola, forestal, ganadera o
minera. En algunos casos es conveniente crear escenarios de crecimiento bajo diferentes
condiciones, basados en la explotación de las zonas actualmente no aprovechadas, es
decir aquellas que se dedican a pastos enmalezados o sin manejo y zonas de rastrojo, o
zonas cultivadas artesanalmente, dentro de esta área de influencia.
Al mejorarse la vía, se parte del supuesto de considerar la vocación agrícola de la región y
principalmente en producción de café y chontaduro, piña, caña panelera, plátano etc.,

32
estos últimos clasificados como varios, se espera el comportamiento agrícola bajo los tres
escenarios, que se muestra en la Tabla 2.17.
Tabla 2.17. Expectativas de Producción
Producto Escenario Bajo Escenario Medio Escenario Alto
Café 250 Ha 750 Ha 1450 Ha
Varios 150 Ha 450 Ha 1400 Ha
La producción generada por los cultivos de estos productos de acuerdo con los
rendimientos encontrados en la región y promediando en renglón de varios, se relaciona
en la Tabla 2.18.
Tabla 2.18. Producción anual por desarrollo.
Rendimiento Escenario Bajo Escenario Medio Escenario Alto
Producto
Ton/Ha/sem Toneladas/año Toneladas/año Toneladas/año
Café 0.844 422 1.688 2.700
Varios 2.0 600 2.400 4.000
Se esta considerando tal como puede apreciarse en la tabla anterior que se producen dos
cosechas al año. Con el total de producción anual se supone que los vehículos
encargados de transportar los insumos y las cosechas deben realizar los viajes en ambos
sentidos, en cada una de estas etapas. Un supuesto que debe realizarse de acuerdo con
el conocimiento que los consultores tienen sobre este tipo de vías, es que a pesar de no
circular en la actualidad camiones grandes tipo C2g. De realizarse el mejoramiento
podrían en algún momento vincularse al progreso de la región, de aquí que se debe
repartir la carga generada por el desarrollo, entre este tipo de vehículos y los C2p
comunes en la región.
Para el cálculo del número de vehículos se considera nuevamente los tres escenarios, el
bajo se presenta con un índice de crecimiento del 2%,el escenario medio se toma con un
índice de 3% y la fase mas optimista que es el escenario alto se trabaja con un valor de
crecimiento de 5% anual.
La carga generada por el desarrollo se reparte en parte iguales para los tipos de
camiones y se trabaja con una capacidad de 5 toneladas para los C2p y 10 toneladas
para los C2g. Considerando doble viaje para insumos es decir ida y regreso, al igual que
en la época de cosecha.
A pesar de ser un tráfico que se produce en cierto periodo anual, los resultados para
efecto de cálculo se reparten en los 365 días del año. En la Tabla 2.19 se presentan los
resultados obtenidos.

33
Tabla 2.19. Tránsito por Desarrollo (número de vehículos)
Escenario bajo Escenario medio Escenario alto
Año
C2P C2G C2P C2G C2P C2G
2008 1 1 5 2 8 4
2009 1 1 5 2 8 5
2010 1 1 6 2 8 5
2011 1 1 6 2 9 5
2012 1 1 6 2 9 5
2013 1 1 6 2 10 6
2014 1 1 6 2 10 6
2015 1 1 6 3 11 6
2016 1 1 7 3 11 7
2017 1 1 7 3 12 7

34
CAPÍTULO 3. EL CLIMA
3.1 Generalidades
El clima es el conjunto fluctuante de las condiciones atmosféricas, caracterizado por los
estados y evoluciones del estado del tiempo, durante un lapso y en un lugar o región
dada, y controlado por los denominados factores forzantes, factores determinantes y por
la interacción entre los diferentes componentes del denominado sistema climático
(atmósfera, hidrósfera, litósfera, criósfera, biósfera y antropósfera).(6)
El clima de la Tierra depende del equilibrio radiativo de la atmósfera, el cual a su vez
depende de la cantidad de la radiación solar que ingresa al sistema y de la concentración
atmosférica de algunos gases variables que ejercen un efecto invernadero (gases traza
con actividad radiativa), de las nubes y de los aerosoles. Estos agentes de forzamiento
radiativo, varían tanto de forma natural como por la actividad humana, produciendo
alteraciones en el clima del planeta. (6)
Los factores determinantes del clima, se refieren a las condiciones físicas y geográficas,
que son relativamente constantes en el tiempo y en el espacio y que influyen en el clima
en aspectos relacionados con la transferencia de energía y calor. Los de mayor
importancia son la latitud, la elevación y la distancia al mar. (6)
Debido a que el clima se relaciona generalmente con las condiciones predominantes en la
atmósfera, éste se describe a partir de variables atmosféricas como la temperatura y la
precipitación, denominados elementos climáticos; sin embargo, se podría identificar
también con las variables de otros de los componentes del sistema climático.(6)
El clima de Colombia es muy variado, tanto a lo largo de su territorio como a través del
tiempo. Esta diversidad climática está determinada en gran medida por la ubicación
geográfica y por las características fisiográficas del territorio colombiano. La diversidad
climática colombiana es un recurso importante para el país jugando un papel significativo
en las diversas formas de actividad humana. (6)
Las condiciones ambientales tienen un efecto significativo en el desempeño de los
pavimentos. Factores externos tales como la precipitación y temperatura juegan un rol
importante en la definición del grado de impacto que el medio ambiente puede tener en el
comportamiento de las estructuras de pavimento. Factores internos tales como la
susceptibilidad de los materiales a la humedad, el drenaje de las capas asfálticas, la
infiltración de la estructura, definen la manera en la cual el pavimento reaccionará a la
aplicación de las condiciones ambientales externas.(7)
Por lo anterior, los diseñadores de pavimentos deben considerar el estudio de las
condiciones climáticas de su zona de proyecto.
En el país se cuenta con un sistema de observación, medición y vigilancia meteorológica,
el cual se ocupa de la generación y el acopio permanente de la información meteorológica
y de la dinámica y estado del medio natural; mediante la operación de la red de

35
estaciones de medición y observación meteorológica, es como el Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales (
IDEAM) puede orientar a la comunidad nacional
sobre la mejor utilización de las bondades del recurso clima y de las condiciones
favorables de los procesos atmosféricos para contribuir al bienestar de la población. (6)
En la Figura 3.1, se muestra el mapa del territorio colombiano con la localización de las
diversas estaciones meteorológicas, de las cuales los proyectistas pueden obtener
información climática para la caracterización de la zona del proyecto.
3.2 Tipo y localización de las estaciones meteorológicas del IDEAM
Se entiende como Estación Meteorológica el sitio donde se hacen observaciones y
mediciones puntuales de los diferentes parámetros meteorológicos usando instrumentos
apropiados, con el fin de establecer el comportamiento atmosférico en las diferentes
zonas de un territorio.
La siguiente es una clasificación detallada de las estaciones meteorológicas basada en
normas técnicas de la Organización Meteorológica Mundial – OMM – y en los criterios del
IDEAM. (6)
− Estación Pluviométrica (PM) – Es una estación meteorológica dotada de un
pluviómetro o recipiente que permite medir la cantidad de lluvia caída entre dos
observaciones consecutivas. (6)
− Estación Pluviográfica (PG) – Registra en forma mecánica y continua la precipitación,
en una gráfica que permite conocer la cantidad, duración, intensidad y periodo en que
ha ocurrido la lluvia. Actualmente se utilizan los pluviógrafos de registro diario. (6)
− Estación Climatológica Principal (CP) – Es aquella en la cual se hacen observaciones
de visibilidad, tiempo atmosférico presente, cantidad, tipo y altura de las nubes, estado
del suelo, precipitación, temperatura del aire, humedad, viento, radiación, solar, brillo
solar, evaporación y fenómenos especiales. Gran parte de estos parámetros se
obtienen de instrumentos registradores. Por lo general se efectúan tres observaciones
diarias.(6)
− Estación Climatológica Ordinaria (CO) – Este tipo de estaciones poseen
obligatoriamente un pluviómetro, pluviógrafo y psicrómetro. Es decir miden lluvias y
temperaturas extremas e instantáneas.(6)
− Estación Sinóptica Principal (SP) – En este tipo de estación se efectúan
observaciones de los principales elementos meteorológicos en horas convenidas
internacionalmente. Los datos se toman horariamente y corresponden a nubosidad,
dirección y velocidad de los vientos, presión atmosférica, temperatura del aire, tipo y
altura de las nubes, visibilidad, fenómenos especiales, características de humedad,

36
precipitación, temperaturas extremas, capa significativas de nubes, recorrido del
viento y secuencia de los fenómenos atmosféricos. Esta información se codifica y se
intercambia a través de los centros mundiales con el fin de alimentar los modelos
globales y locales de pronóstico y para el servicio de la aviación. (6)
− Estación Sinóptica Suplementaria (SS) – Al igual que en la estación anterior, las
observaciones se realizan a horas convenidas internacionalmente y los datos
corresponden comúnmente a visibilidad, fenómenos especiales, tiempo atmosférico,
nubosidad, estado del suelo, precipitación, temperatura del aire, humedad del aire y
viento. (6)
− Estación Agrometeorológica (AM) – En esta estación se realizan observaciones
meteorológicas y biológicas, incluyendo fenológicas y otras observaciones que ayuden
a determinar las relaciones entre el tiempo y el clima, por una parte y la vida de las
plantas y los animales, por la otra. Incluye el mismo programa de observaciones de la
estación CP, más registros de temperatura a varias profundidades (hasta un metro) y
en la capa cercana al suelo (0, 10 y 20 cm sobre el suelo). (6)
− Estación de Radiosonda (RS) – La estación de radiosonda tiene por finalidad la
observación de temperaturas, presión, humedad y viento en las capas altas de la
atmósfera (tropósfera y baja estratósfera), mediante el rastreo, por medios
electrónicos o de radar, de la trayectoria de un globo meteorológico que asciende
libremente. (6)
− Estación mareográfica (MM) – Estaciones para observación del estado del mar. Mide
nivel, temperatura y salinidad de las aguas marinas. Se incluyen en la categoría de
estaciones meteorológicas especiales.(6)

37
Figura 3.1 Red meteorológica de Colombia. Fuente: Atlas Climatológico de Colombia
(6)

38
3.3 Categoría del clima por humedad con base en el Índice de Thornthwite
El sistema de categorización se basa en los resultados del balance hídrico del suelo y
utiliza la evapotranspiración potencial anual, la precipitación media anual, el exceso de
agua anual y el déficit de agua anual. (6)
El Índice de Thornthwite es una combinación del Índice de humedad y del Índice de
aridez, calculados de acuerdo con las siguientes expresiones:(6)
100
, ×
=
ETP
EXC
I
humedad
de
Indice h
100
, ×
=
ETP
DEF
I
aridez
de
Indice a
a
h
m I
I
I
e
Thornthwit
de
Indice ×
−
= 6
.
0
,
donde:
ETP : Evapotranspiración potencial anual, en mm. Definida como la cantidad de vapor
de agua que puede ser emitida desde una superficie libre de agua.
EXC : Exceso de agua anual, en mm. Definido como el agua que excede de la reserva
máxima y que se habrá perdido por escorrentía superficial o profunda.
DEF : Déficit de agua anual, en mm. Definido como el volumen de agua que falta para
cubrir las necesidades potenciales de agua (para evaporar y transpirar).
En la Tabla 3.1 se presentan las categorías de clima por humedad con base en el Índice
de Thornthwite.
Tabla 3.1. Clasificación climática de Thornthwite
(8)
Categoria Descripción
Indice de Thornthwite
Im
Árido
Muy pocas lluvias, alta
evaporación
-100 a -61
Semi-árido Pocas lluvias -60 a -21
Sub-húmedo
Lluvia moderada ó lluvia
fuertemente estacional
-20 a +19
Húmedo
Lluvi a estacional calurosa
moderada
+20 a +100
Superhúmedo
Lluvias con alta frecuencia o
muchos días con superficie
húmeda
Im > 100
En la Figura 3.2 se muestra el mapa de climas de Colombia acorde con esta clasificación
climática.

39
Figura 3.2. Clasificación climática de Colombia por humedad con base en el Índice de
Thornthwite

40
3.3.1 Cálculo de la Evapotranspiración Potencial (ETP)
Los cálculos de Thornthwite se basan en determinar la evapotranspiración potencial en
función de la latitud (representativa de la extensión de horas-sol por día) y la temperatura
media. La relación entre la temperatura media mensual y el potencial de
evapotranspiración potencial es determinada de la siguiente manera: (9)
a) Se calcula un “índice de calor mensual” (i ) a partir de la temperatura media mensual
(t )
514
.
1
5






=
t
i
b) Se calcula en “índice de calor anual” ( I ) sumando los 12 valores de i
∑
= i
I
c) Se calcula la ETP mensual “sin corregir” mediante la fórmula
a
corregir
n
si
I
t
ETP 





×
=
10
16
donde:
corregir
n
si
ETP : ETP mensual en mm/mes para meses de 30 días y 12 horas de sol
(teóricas)
t : Temperatura media mensual, ºC
I : Índice de calor anual, obtenido en el punto b)
49239
.
0
10
1792
10
771
10
675 5
2
7
3
9
+
×
+
×
−
×
= −
−
−
I
I
I
a
d) Corrección para el número de días del mes y el número de horas de sol
30
12
d
N
ETP
ETP corregir
n
si
corregida ×
×
=
donde:
N : Número máximo de horas de sol, dependiendo del mes y de la latitud (Tabla
3.2)
d : Número de días del mes

41
Tabla 3.2. Número máximo de horas de sol
(9)
Latitud Norte* En Feb Mar Abr May Jn Jul Ag Sep Oc Nov Dic
Latitud Sur* Jul Ag Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun
50 8.5 10.1 11.8 13.8 15.4 16.3 15.9 14.5 12.7 10.8 9.1 8.1
48 8.8 10.2 11.8 13.6 15.2 16.0 15.6 14.3 12.6 10.9 9.3 8.3
46 9.1 10.4 11.9 13.5 14.9 15.7 15.4 14.2 12.6 10.9 9.5 8.7
44 9.3 10.5 11.9 13.4 14.7 15.4 15.2 14.0 12.6 11.0 9.7 8.9
42 9.4 10.6 11.9 13.4 14.6 15.2 14.9 13.9 12.9 11.1 9.8 9.1
40 9.6 10.7 11.9 13.3 14.4 15.0 14.7 13.7 12.5 11.2 10.0 9.3
35 10.1 11.0 11.9 13.1 14.0 14.5 14.3 13.5 12.4 11.3 10.3 9.8
30 10.4 11.1 12.0 12.9 13.6 14.0 13.9 13.2 12.4 11.5 10.6 10.2
25 10.7 11.3 12.0 12.7 13.3 13.7 13.5 13.0 12.3 11.6 10.9 10.6
20 11.0 11.5 12.0 12.6 13.1 13.3 13.2 12.8 12.3 11.7 11.2 10.9
15 11.3 11.6 12.0 12.5 12.8 13.0 12.9 12.6 12.2 11.8 11.4 11.2
10 11.6 11.8 12.0 12.3 12.6 12.7 12.6 12.4 12.1 11.8 11.6 11.5
5 11.8 11.9 12.0 12.2 12.3 12.4 12.3 12.3 12.1 12.0 11.9 11.8
0º Ecuador 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1
* Latitudes en grados
3.3.2 Cálculo del Exceso (EXC) y del Déficit (DEF)
Para el cálculo del exceso y déficit, es necesario introducir los términos de “reserva” y
“reserva máxima” del suelo, variables de las cuales depende la determinación de éstos.(10)
La reserva es la capacidad de almacenamiento (A) que tienen los suelos. Cuando en un
mes se produzcan más entradas que salidas (Precipitación > ETP) el agua sobrante se
almacenará en el suelo; por el contrario, cuando las salidas sean mayores que las
entradas la reserva del suelo se reducirá. (10)
La capacidad de almacenamiento del suelo no es ilimitada y cuando se alcanza su
capacidad de retención, el agua añadida en “exceso” escurrirá superficialmente o en
profundidad. Por tanto, es importante conocer el concepto de “reserva máxima (Amáx)” o
cantidad de agua por unidad de superficie (mm) que el suelo es capaz de almacenar en
su perfil. (10)
Se toma el valor de cien (100) mm (100 litros/m²) para reserva máxima como referencia
climática. Así el Índice de Thornthwite es útil para comparaciones climáticas entre
distintas zonas (independientemente del tipo de suelo y vegetación). (10)
El cálculo de la reserva o almacenamiento del suelo se realiza teniendo en cuenta las
siguientes expresiones:(10)

42





≤
−
+
≥
−
+
<
−
+
<
−
+
=
−
−
−
−
0
)
(
,
0
)
(
,
)
(
0
,
)
(
1
1
1
1
i
i
i
máx
i
i
i
máx
máx
i
i
i
i
i
i
ETP
P
A
Si
A
ETP
P
A
Si
A
A
ETP
P
A
Si
ETP
P
A
Ai
donde:
i : Mes para el cual se esta efectuando el cálculo
Ai : Almacenamiento o reserva del mes i , mm
1
−
i
A : Almacenamiento o reserva del mes anterior, mm
i
P : Precipitación del mes i , (se obtiene de las estaciones meteorológicas), mm
i
ETP : Evapotranspiración potencial mensual del mes i , ya calculada
máx
A : Reserva máxima del suelo = 100 mm (100 litros/m²)
Utilizando el resultado de la formulación anterior, se calcula el exceso y déficit, en mm, de
la siguiente manera: (10)



≤
−
+
>
−
+
−
−
+
=
−
−
−
máx
i
i
i
máx
i
i
i
máx
i
i
i
i
A
ETP
P
A
Si
A
ETP
P
A
Si
A
ETP
P
A
EXC
1
1
1
,
0
,



≥
−
+
<
−
+
−
+
=
−
−
−
0
,
0
0
,
1
1
1
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
ETP
P
A
Si
ETP
P
A
Si
ETP
P
A
DEF
3.3.3 Ejemplo de determinación de la categoría del clima por humedad con base
en el Índice de Thornthwite
a) Información requerida: Precipitación media mensual y temperatura media mensual.
Esta información es obtenida de las estaciones meteorológicas del IDEAM.
En la estación más cercana a la zona del proyecto, se debe adquirir la serie histórica
de las precipitaciones y temperatura, de por lo menos los últimos cinco (5) años. Se
procesa dicha serie obteniendo los promedios mensuales de modo que éstos
conformen un año típico para la zona.

43
Tabla 3.3. Serie histórica de Precipitación
(11)
Estación CO: La Fonda (CITEC)
Municipio: Patía
Departamento: Cauca
Latitud: 2º 09’ N
Elevación: 677 m.s.n.m
VALORES MENSUALES TOTALES DE PRECIPITACIÓN (mm)
Año Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiem. Octubre Noviem. Diciem. Vr. Anual
1991 163.7 53.6 338.3 91.4 138.6 69.8 98.8 7.9 246.4 121.2 241.3 202.6 1773.6
1992 58 142.7 43.9 170.9 157.4 7.1 6.2 34.1 169.8 229.4 256.4 245.4 1521.3
1993 153.3 228.3 252.1 194.7 195.2 8.4 2.7 21.6 96.4 187.6 372.3 390.2 2102.8
1994 252.2 150.7 312.3 193.6 219.5 68.1 1.4 1.3 155.1 240.7 301.3 207.9 2104.1
1995 35.3 47.2 178.2 176.4 198.8 92.1 92.8 26.4 60.2 247.4 361.9 152.5 1669.2
1996 242.2 196.3 249.2 247.3 231.2 152.8 28.4 41.1 48.2 170.2 288.6 224.9 2120.4
1997 359.7 52.7 154.5 123.4 25.6 86.6 0 0 91.9 256.4 261.5 92 1504.3
1998 4.6 166.6 187.4 196.4 255.6 4 16.4 136.1 24.5 195.7 385.8 184.2 1757.3
1999 334.8 362.5 254.3 384.5 226.8 130.9 4.3 38.8 225.3 362.4 194.6 444.7 2963.9
2000 389.4 410.6 319.4 275.7 283.3 128.3 76.5 77.6 227.1 183.4 132.5 137.9 2641.7
2001 48.4 217.4 259.3 41.8 217.1 50 86.6 0 296.6 104.8 344.4 268 1934.4
2002 113.8 114 195.6 266.7 91.8 101.4 34 24 48.4 408.4 177.7 174.1 1749.9
2003 122.9 74.8 149.6 84.2 105.5 212.6 19.6 26.2 112.2 287.7 391.1 157 1743.4
2004 248.6 60.1 102.8 285.5 65.5 13.6 95.4 0 77.7 177.5 350 170.4 1647.1
2005 216.3 122.2 247.9 159.5 57 5.8 20.3 51.5 117.7 272.2 244.4 560.6 2075.4
Valores Medios 182.9 160.0 216.3 192.8 164.6 75.4 38.9 32.4 133.2 229.7 286.9 240.8 1953.9
Valores Máximos 389.4 410.6 338.3 384.5 283.3 212.6 98.8 136.1 296.6 408.4 391.1 560.6 2963.9
Valores Mínimos 4.6 47.2 43.9 41.8 25.6 4.0 0.0 0.0 24.5 104.8 132.5 92.0 1504.3

44
Tabla 3.4. Serie histórica de Temperatura
(11)
Estación CO: La Fonda (CITEC)
Municipio: Patía
Departamento: Cauca
Latitud: 2º 09’ N
Elevación: 677 m.s.n.m
VALORES MEDIOS MENSUALES DE TEMPERATURA (ºC)
Año Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiem. Octubre Noviem. Diciem. Vr. Anual
1991 26 27.4 26.3 26.1 26.2 26.7 26.9 27.3 27.3 26.1 25.5 25.7 26.5
1992 26.5 26.5 28.1 27.1 26.8 27.4 28 28.4 27.2 26.5 25.4 25.4 26.9
1993 25.7 25.7 25.1 25.7 25.5 26.6 27.4 28.1 27.4 26.6 25 25.5 26.2
1994 25.3 25.7 25.2 25.4 25.5 25.8 26.6 27.7 28.2 25.8 25.1 25.5 26
1995 26.5 27.5 26.3 25.6 25.7 25.5 25.7 26.7 27.9 25.9 25.3 25.3 26.2
1996 25.2 24.9 25.5 25.5 25.4 25.5 25.6 26.3 27.6 25.8 25.6 25.4 25.7
1997 24.9 26 26 26.2 26.4 26.1 28.5 29.4 28.9 27.4 26 26.8 26.9
1998 28.3 28.5 28.1 26.9 26.7 26.3 26.9 26.9 27.3 26.9 25.5 25.8 27
1999 25 24.8 24.9 25.2 25.2 24.9 26.2 27 25.6 25.3 25.7 25.5 25.4
2000 25.5 25.5 25.6 26.4 25.7 26 25.7 26.4 25.8 26.6 25.8 25.7 25.9
2001 25.5 26.5 25.9 26.4 26.6 26.1 27.1 28.5 26.6 27.5 26.5 25.5 26.6
2002 26.3 26.7 26.1 26.2 25.8 25 27.1 28.5 28.1 27.9 26.7 25.6 26.8
2003 26.3 26.8 26.5 26.5 27.1 26 26.7 28.3 28.5 27 26.3 25.3 26.8
2004 26.1 27.2 27.6 25.5 26.3 26.7 26.2 28.3 27.5 27.3 26.1 25.9 26.7
2005 26.7 26.2 26.4 26.4 26.3 26 26.7 28.1 28.5 27.1 25.3 24.9 26.6
Valores Medios 26.0 26.4 26.2 26.1 26.1 26.0 26.8 27.7 27.5 26.6 25.7 25.6 26.4
Valores Máximos 28.3 28.5 28.1 27.1 27.1 27.4 28.5 29.4 28.9 27.9 26.7 26.8 27.0
Valores Mínimos 24.9 24.8 24.9 25.2 25.2 24.9 25.6 26.3 25.6 25.3 25.0 24.9 25.4

45
b) Cálculo de la ETP
- Cálculo del índice de calor mensual
514
.
1
5






=
t
i
Tabla 3.5. Índice de calor mensual
Mes
t (ºC) de la serie
histórica
i
(Nota 1)
Enero 26.0 12.13
Febrero 26.4 12.41
Marzo 26.2 12.30
Abril 26.1 12.19
Mayo 26.1 12.22
Junio 26.0 12.16
Julio 26.8 12.67
Agosto 27.7 13.38
Septiembre 27.5 13.21
Octubre 26.6 12.59
Noviembre 25.7 11.94
Diciembre 25.6 11.84
Nota 1.- Los valores consignados en la Tabla provienen del cálculo
efectuado con una hoja electrónica que utiliza un número importante
de decimales. Esta circunstancia explica las pequeñas diferencias en
los valores indicados.
- Cálculo del índice de calor anual ( I )
04
.
149
=
= ∑i
I
- Cálculo de la ETP mensual sin corregir
[ ]
mes
mm
I
t
ETP
a
corregir
n
si /
10
16 





×
=

46
Tabla 3.6. Valores de ETP mensual sin corregir
Mes t (ºC) de la
serie histórica
ETP sin corregir
(mm/mes)
I = 149.04 a = 3.68
Enero 26.0 124.2
Febrero 26.4 131.5
Marzo 26.2 128.7
Abril 26.1 125.7
Mayo 26.1 126.6
Junio 26.0 125.1
Julio 26.8 138.2
Agosto 27.7 157.6
Septiembre 27.5 152.8
Octubre 26.6 135.3
Noviembre 25.7 118.3
Diciembre 25.6 117.3
- Corrección de la ETP mensual para el número de días del mes y el número de
horas de sol
30
12
d
N
ETP
ETP corregir
n
si
corregida ×
×
=
Con latitud de 2º 09’ N, que corresponde a 2.15º N, en la Tabla 3.2, interpolando
linealmente, se encuentran el número máximo de horas de sol (N) para cada mes.
Tabla 3.7. Valores de ETP mensual corregida
Mes
ETP sin corregir
(mm/mes)
N d
ETP corregida
(mm/mes)
Enero 124.2 12.01 31 128.4
Febrero 131.5 12.05 28 123.2
Marzo 128.7 12.10 31 134.1
Abril 125.7 12.16 30 127.4
Mayo 126.6 12.21 31 133.1
Junio 125.1 12.24 30 127.7
Julio 138.2 12.23 31 145.6
Agosto 157.6 12.19 31 165.4
Septiembre 152.8 12.13 30 154.4
Octubre 135.3 12.07 31 140.6
Noviembre 118.3 12.02 30 118.6
Diciembre 117.3 12.00 31 121.1
ETP total anual = 1619.6

47
c) Cálculo del exceso (EXC) y déficit (DEF)
- Cálculo del almacenamiento:
Utilizando la formulación dada en la Sección 3.3.2, se calcula el almacenamiento
de la siguiente manera:
Marzo: )
( Marzo
Marzo
Febrero ETP
P
A −
+
mm
2
.
182
)
1
.
134
3
.
216
(
100 =
−
+
mm
A
mm
A
mm Marzo
máx 100
100
2
.
182 =
⇒
=
>
En la Tabla 3.8, se resumen los valores de almacenamiento mensual.
Para el primer mes, enero, se asume inicialmente un valor de cero (0) como valor
del almacenamiento anterior. Este correspondería al mes de diciembre. A partir de
este valor se calculan todos los almacenamientos del año promedio, obteniendo
así un valor para el mes de diciembre. Este valor se toma como un nuevo valor
para el almacenamiento anterior al mes de enero y se vuelven a recalcular los
almacenamientos. Este procedimiento se efectúa cíclicamente hasta que el
almacenamiento de diciembre del “año anterior” permanezca constante.
- Cálculo del exceso (EXC)
Utilizando la formulación dada en la Sección 3.3.2, se calcula el exceso (EXC) de
la siguiente manera:
Marzo: )
( Marzo
Marzo
Febrero ETP
P
A −
+
mm
2
.
182
)
1
.
134
3
.
216
(
100 =
−
+
mm
A
EXC
mm
A
mm x
ma
Marzo
máx 2
.
82
2
.
182
100
2
.
182 =
−
=
⇒
=
>
En la Tabla 3.8, se resumen los valores de exceso mensual.
- Cálculo del déficit (DEF)
Utilizando la formulación dada en la Sección 3.3.2, se calcula el déficit (DEF) de la
siguiente manera:
Marzo: )
( Marzo
Marzo
Febrero ETP
P
A −
+
mm
2
.
182
)
1
.
134
3
.
216
(
100 =
−
+
0
0
2
.
182 =
⇒
> Marzo
DEF
mm
En la Tabla 3.8, se resumen los valores de déficit mensual.

48
Tabla 3.8. Parámetros para la determinación del Índice de Thornthwite
Parámetro Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiem Octubre Noviem Diciem
Total anual
(mm)
i
P 182.9 160.0 216.3 192.8 164.6 75.4 38.9 32.4 133.2 229.7 286.9 240.8 1953.9
i
ETP 128.4 123.2 134.1 127.4 133.1 127.7 145.6 165.4 154.4 140.6 118.6 121.1 1619.6
i
A 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 47.8 0.0 0.0 0.0 89.0 100.0 100.0 ---
i
EXC 54.5 36.8 82.2 65.4 31.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 157.4 119.7 547.5
i
DEF 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 58.9 133.0 21.3 0.0 0.0 0.0 213.2
d) Cálculo del Índice de Thornthwite
ETP total anual = mm
ETP
i
i 6
.
1619
12
1
=
∑
=
EXC total anual = mm
EXC
i
i 5
.
547
12
1
=
∑
=
DEF total anual = mm
DEF
i
i 2
.
213
12
1
=
∑
=
- Índice de humedad
100
×
=
ETP
EXC
Ih %
8
.
33
100
6
.
1619
5
.
547
=
×
=
h
I
- Índice de aridez
100
×
=
ETP
DEF
Ia %
2
.
13
100
6
.
1619
2
.
213
=
×
=
a
I
- Índice de Thornthwite
a
h
m I
I
I ×
−
= 6
.
0 9
.
25
2
.
13
6
.
0
8
.
33 +
=
×
−
=
m
I
e) Categoría del clima
De acuerdo a los rangos de Índice de Thornthwite dados en la Tabla 3.1, el clima de la
región se clasifica como “Húmedo”.
⇒
+
<
+
<
+ 100
9
.
25
20 Clima: Húmedo

49
3.4 Categoría del clima por temperatura
3.4.1 Criterios de evaluación
El criterio para categorizar el clima de la zona del proyecto desde el punto de vista de la
temperatura se basa en la temperatura media diaria del aire de los siete (7) días
consecutivos más calientes del año (T7 días). Las categorías adoptadas para la aplicación
del presente Manual se indican en la Tabla 3.9.
Tabla 3.9. Categorías de clima por temperatura
Categoría
de clima
Temperatura media diaria del aire histórica, de los
siete (7) días consecutivos más calientes del año
T7 días (ºC)
Frío T7 días ≤ 20
Templado 20 < T7 días ≤ 30
Cálido T7 días > 30
3.4.2 Ejemplo de determinación de la categoría del clima por temperatura
La metodología es la siguiente:
1. Obtener en el IDEAM, para la estación meteorológica representativa de la zona del
proyecto, la serie histórica de los datos de temperatura media diaria del aire.
Obviamente es una cantidad considerable de datos, trescientos sesenta y cinco (365)
valores por cada año de la serie histórica analizada.
2. Calcular, utilizando la ayuda de una hoja electrónica o el Programa PAV-NT1 de
apoyo para la aplicación de este Manual, el valor promedio de la temperatura media
diaria del aire de los siete (7) días consecutivos más calientes de cada año de la serie
histórica (T7 días (i)), expresada en ºC. Para dicho cálculo se debe aplicar el método de
las medias móviles. Para efectos del ejemplo, en la Tabla 3.10 se presentan los
valores que fueron encontrados mediante el cálculo descrito en este numeral, en una
estación meteorológica con información disponible en el período 1991 – 2005, es
decir, quince (15) años (n = 15).

50
Tabla 3.10. Valor promedio de la temperatura media del aire de los siete (7) días
consecutivos más calientes del año
Año
T7 días (i)
ºC
1991 22.4
1992 23.6
1993 21.8
1994 20.4
1995 19.9
1996 21.4
1997 22.6
1998 23.1
1999 23.9
2000 24.1
2001 23.6
2002 23.3
2003 25.1
2004 24.7
2005 23.8
Σ = 343.7
3. Calcular el promedio aritmético de los valores T7 días (i) determinados para cada año de
la serie histórica analizada.
n
T
T
n
i
i
días
días
∑
=
=
1
)
(
7
7
C
T días º
9
.
22
15
7
.
343
7 =
=
4. Establecer la categoría del clima por temperatura, con base en el criterio consignado
en la Tabla 3.9.
Para ⇒
= C
T días º
9
.
22
7 Clima: Templado

51
CAPÍTULO 4. ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LASUBRASANTE
4.1 Introducción
En la pavimentación de una carretera de bajo volumen de tránsito, se pueden presentar
dos situaciones generales:
- La primera es el mejoramiento de una vía existente, en la que la vía a rectificar y
pavimentar ya está construida y ha venido funcionando con superficie de rodadura en
afirmado. Corresponde a la mayoría de los casos.
- La segunda, que constituye la excepción, es que la vía se vaya a construir y
pavimentar desde un principio.
Los términos que se utilizan en la metodología para la identificación de las Unidades
definitivas de diseño son los siguientes:
- Proyecto. Es toda la longitud de vía que se va a pavimentar. Puede estar constituido
por uno o más sectores homogéneos desde los puntos de vista de tránsito y clima.
- Sector. Es la longitud de vía que presenta homogeneidad desde los puntos de vista
de tránsito y clima. La cadena de sectores constituye el Proyecto. El caso frecuente es
que el Proyecto esté constituido por un único sector.
- Tramo 1. Corresponde a una longitud de vía en la que el proyecto geométrico está
montado sobre la carretera en afirmado existente.
- Tramo 2. Corresponde a una longitud de vía en la que el proyecto geométrico se aleja
de la vía existente, obligando a construir una explanación nueva.
La cadena de tramos constituye un sector. Si dentro del sector no existen variantes que
obliguen a abandonar la vía existente, es decir que no se presentan Tramos 2, habría un
único Tramo 1 que coincidiría con el sector.
La definición de las fronteras entre tramos se establece analizando el proyecto geométrico
en planta.
Los tramos se deberán subdividir en segmentos homogéneos desde el punto de vista del
tratamiento que se le debe dar al estudio de la subrasante. Tales segmentos homogéneos
podrían ser:
- Segmento A. Corresponde a una longitud de vía en la que la rasante del proyecto es
sensiblemente paralela al afirmado existente, siendo viable la utilización de dicho
afirmado como parte de la estructura del pavimento.
- Segmento B. Corresponde a una longitud de vía en la que la subrasante la constituye
el suelo natural del fondo de una explanación o cajeo.

52
- Segmento C. Corresponde a una longitud de vía en la que la subrasante la constituye
la corona de un terraplén.
La cadena de segmentos constituye un tramo. La definición de las fronteras entre
segmentos se realiza analizando el proyecto de rasante.
Cada uno de los segmentos deberá ser analizado desde el punto de vista de la
homogeneidad de la capacidad de soporte de su subrasante para así establecer las
Unidades definitivas de diseño que lo integran.
- Unidad definitiva de diseño. Corresponde a una longitud de vía en la que existe
homogeneidad en el tránsito, el clima, las posibilidades de utilizar o no el afirmado
existente como parte de la estructura del pavimento, los requerimientos de un eventual
mejoramiento de la subrasante y la capacidad de soporte de la misma.
4.2 Criterios generales para la interacción entre el proyecto geométrico y el
diseño del pavimento cuando se trata de la rectificación y pavimentación de
vías existentes
Los comentarios que se indican a continuación tienen como propósito plantear algunos
criterios y recomendaciones básicos que debe atender el ingeniero de diseño geométrico
al momento de llevar a cabo el proyecto.
1. El criterio dominante para el diseño geométrico deberá ser, hasta donde sea posible,
conservar el alineamiento en planta de la vía existente, mantener inalterado su
afirmado y, además, poder utilizarlo como parte de la estructura del pavimento a
construir. Se tendría l
a invaluable ventaja de cimentar la estructura de pavimento
sobre una superficie ya estabilizada a lo largo de varios años, se contaría con
condiciones de mayor limpieza para los procesos constructivos, sobre todo en
regiones con climas lluviosos y suelos blandos, y además se obtendrían ahorros en
los costos del proyecto.
Para lograr lo anterior, el ingeniero encargado del diseño geométrico deberá buscar la
mayor conciliación posible con la carretera existente sin incumplir las especificaciones
geométricas mínimas que se deben observar para garantizar la SEGURIDAD de los
usuarios.
2. Se deberá tratar, respetando las especificaciones geométricas en perfil y las cotas
obligadas para alojar las estructuras de drenaje, de ajustar el diseño de la rasante en
el eje a una línea sensiblemente paralela al afirmado existente, trazada por encima de
dicha superficie una distancia vertical razonable para alojar la futura estructura del
pavimento. Como es obvio, ésta línea de rasante se tendría que desplazar
verticalmente algunos centímetros, dependiendo del espesor final de la estructura del
pavimento, pero esto no constituiría un problema relevante al momento de la
construcción.
3. Se deberá tener especial cuidado al momento de definir la posición de la rasante en el
eje en longitudes de vía que incluyan curvas horizontales, en donde el peralte

53
requerido por el diseño geométrico obliga a desniveles importantes entre los bordes
externos de las bermas. Para definir la posición de la rasante de proyecto en el eje se
deberá dibujar la sección transversal de la carretera existente en varias abscisas
dentro de la curva horizontal, en las que aparecerá el espesor del afirmado. Para ello
el personal de campo del ingeniero de diseño geométrico deberá realizar, en forma
preliminar, una serie de pequeños sondeos (al menos tres por sección) para
establecer dicho espesor.
Al dibujo de la vía existente en cada abscisa se superpondrá la sección transversal
que se desea proyectar, la cual deberá partir de una cota tentativa de rasante en el eje
y permitir visualizar el peralte requerido por la carretera ya pavimentada. A
continuación, el ingeniero de diseño geométrico deberá ajustar la cota de rasante en el
eje teniendo en cuenta lo siguiente:
3.1 Si es viable proyectar la rasante en forma paralela al afirmado, utilizarlo como
parte de la estructura del pavimento y, además, el peralte de la vía existente es
parecido al peralte requerido para la calzada ya pavimentada, la cota de rasante
en el eje sería la del afirmado más el probable espesor de las capas superiores
del pavimento. En este caso el espesor del afirmado quedaría aproximadamente
constante en el sentido transversal. Lo anterior es importante porque el diseño de
la estructura se basa en el espesor del afirmado medido sobre el eje y si una
parte del ancho de la calzada posee un menor espesor de afirmado y otra parte
uno mayor no se estaría cumpliendo con la premisa del diseño, corriéndose el
riesgo de que el área subdiseñada presente fallas prematuras.
3.2 Si es viable proyectar la rasante en forma paralela al afirmado, utilizarlo como
parte de la estructura del pavimento y, además, el peralte de la vía en afirmado
es razonable, pero difiere del peralte diseñado para la calzada ya pavimentada,
habría que estudiar si el peralte de la vía existente se podría mantener sin poner
en riesgo la SEGURIDAD de los vehículos una vez esté pavimentada la
carretera. Para ello se tendría que revisar los parámetros de diseño de la curva
tales como su velocidad específica y su radio. Si lo anterior es posible, estaría
solucionado el problema y la cota de rasante en el eje sería la del afirmado más
el probable espesor de las capas superiores del pavimento.
3.3 Si es viable proyectar la rasante en forma paralela al afirmado y utilizarlo como
parte de la estructura d
el pavimento pero el peralte de la vía existente difiere
sustancialmente del peralte diseñado para la vía ya pavimentada y éste es
inmodificable, se tendría que optar por una de dos posibilidades:
a. Prescindir del afirmado realizando un cajeo que permitiese conformar sobre la
subrasante en terreno natural el peralte requerido.
b. Lograr el peralte de diseño adicionando material de afirmado o de subbase
granular. En éste caso el ingeniero de pavimentos tendría que tener la precaución
de asumir para el diseño estructural del pavimento los espesores del afirmado, y
eventualmente de la subbase, presentes en el lado más deficitario de la calzada.

54
4. Si se requiere de ampliación lateral, la recomendación es realizar la excavación en el
ancho necesario, llevarla hasta el nivel de la subrasante del afirmado adyacente y
colocar una capa del mismo material de afirmado y con el mismo espesor. Si la
sección es en terraplén, la solución sería similar, solo que en vez de excavar se
construiría la porción faltante de dicho terraplén. Una vez realizada esta tarea se
tendría la vía con una superficie de apoyo relativamente homogénea en el sentido
transversal, lista para recibir las otras capas del pavimento.
5. El Informe Final del proyecto geométrico deberá incluir la siguiente información
gráfica, requerida por el ingeniero de pavimentos para la identificación de las
Unidades definitivas de diseño. Tal información es la siguiente :
- El plano con el eje de la carretera en planta, tal como va a quedar una vez se
rectifique su alineamiento y se pavimente, complementado con la calzada y las
bermas.
- La rasante proyectada en el eje, incluyendo el perfil de los bordes externos de las
bermas en los que se deberá visualizar la transición de los peraltes.
- Las secciones transversales de proyecto, es decir de la carretera una vez
pavimentada, principalmente de secciones ubicadas en curvas horizontales.
Si se trata de un Tramo 1, los planos deberán tener superpuesta la siguiente
información:
- La traza, en planta, de los bordes del afirmado existente.
- El perfil del afirmado existente a lo largo del eje del proyecto así como el perfil de
sus bordes.
- La sección transversal de la carretera existente, donde sea posible observar el
espesor del afirmado en todo el ancho de la sección.
4.3 Metodología para la identificación de Segmentos homogéneos
4.3.1 Identificación de Sectores
Para ello se deberá analizar el proyecto en toda su extensión y establecer si a todo lo
largo del mismo existe homogeneidad en cuanto al tránsito y el clima. Podría suceder que
en algún punto del proyecto confluya un ramal con un volumen de tránsito significativo
que obligue a considerar sectores con categoría de tránsito diferente. Así mismo, se
podría dar la situación que en un terreno montañoso se presente en pocos kilómetros un
cambio de piso térmico o un cambio de vertiente hidrográfica que conlleven a condiciones
climáticas diferentes. Como resultado de este análisis el ingeniero diseñador deberá
decidir si el proyecto lo constituye un único sector homogéneo desde el punto de vista del

55
tránsito y el clima, o si se requiere subdividirlo en dos o más sectores homogéneos,
identificando claramente sus fronteras.
4.3.2 Identificación de Tramos
Como ya se indicó en un numeral anterior, el Informe Final del diseño geométrico deberá
contener un plano en el que aparezca, en planta, el eje de la carretera tal como va a
quedar una vez se rectifique su alineamiento y se pavimente, complementado con la
calzada y las bermas. Además, deberán estar d
ibujadas las trazas de los bordes del
afirmado existente.
Con base en dicho plano, el ingeniero de pavimentos deberá identificar, en forma precisa,
los tramos en los que el eje del proyecto se encuentra sobre la vía actual y aquellos en los
que el proyecto geométrico, en virtud de una rectificación al alineamiento en planta, se
sale de la vía existente.
Del análisis anterior se deberá llegar a la identificación de tramos de vía homogéneos que
darán lugar a fronteras entre unidades de diseño. Tales tramos son:
Tramos 1. Corresponden a tramos de vía en los que el proyecto geométrico está montado
sobre la carretera en afirmado existente.
Tramos 2. Corresponden a tramos de vía en los que el proyecto geométrico obliga a
construir una explanación nueva, desechándose totalmente la carretera existente. Sería el
caso de una variante.
4.3.3 Identificación de Segmentos homogéneos
Para establecer los segmentos que integran cada tramo identificado, el ingeniero de
pavimentos deberá analizar el proyecto de la rasante y de la sección transversal
elaborado por el ingeniero que llevó a cabo el diseño geométrico, cuyo Informe Final
deberá contener planos en los que aparezcan, en perfil y en sección transversal la
información descrita al final del numeral 4.2 de éste capítulo.
Como resultado del análisis de dicha información gráfica, el ingeniero de pavimentos
podrá identificar segmentos homogéneos que darán lugar a fronteras entre unidades de
diseño. Tales segmentos podrían ser:
- Segmento A. Corresponde a longitudes de vía en las que la rasante del proyecto es
sensiblemente paralela al afirmado existente y, en principio, dicho afirmado podría
formar parte de la estructura de pavimento a construir, aprovechándose la ventaja de
cimentar, al menos una parte significativa del ancho de la calzada, sobre una
superficie ya estabilizada.
- Segmento B. Si se trata de un Tramo 1, corresponde a longitudes de vía en las que
para corregir el perfil longitudinal del afirmado es indispensable realizar una
excavación o cajeo. En este caso, como es obvio, el afirmado deberá ser retirado y la

56
subrasante estará constituida por el terreno natural. Si se trata de un Tramo 2,
corresponde a longitudes de vía en corte.
- Segmento C. Si se trata de un Tramo 1, corresponde a longitudes de vía en los que
para corregir el perfil longitudinal del afirmado se requiere la construcción de un
terraplén. La subrasante del pavimento será la corona de dicho terraplén. Si se trata
de un Tramo 2, corresponde a longitudes de vía en terraplén.
4.4 Determinación de la capacidad de soporte de la subrasante de un Segmento
homogéneo. Eventual división en dos o más Unidades definitivas de diseño.
Una vez identificadas las fronteras entre los segmentos a lo largo del proyecto, se
procederá a realizar la investigación geotécnica, según corresponda en cada caso, para
establecer la capacidad de soporte de la subrasante. Con base en dichos resultados se
deberá decidir si todo el segmento se puede considerar como una única Unidad definitiva
de diseño, o si es necesario establecer dos o más Unidades definitivas de diseño.
Es pertinente manifestar que ha primera vista pareciese que la metodología
propuesta conduce a una subdivisión excesiva del proyecto, dando como resultado
un número alto de Unidades definitivas de diseño de corta longitud que harían
difícil y complejo el proceso constructivo. Sin embargo, los criterios y las
estructuras de pavimento propuestos en el presente Manual parten de un mismo
tipo de estructura de pavimento a lo largo del proyecto y de espesores constantes
de las capas superiores, sensibilizando el efecto de las variaciones en la capacidad
de soporte de la subrasante, y eventualmente en el tránsito y el clima, modificando
ligeramente los espesores requeridos por las capas de afirmado, si se utiliza, y de
la subbase. Lo anterior, sumado a la recomendación al diseñador para que utilice su
buen juicio para tratar de minimizar racionalmente el número de unidades de
diseño, permiten considerar que no existen razones para prever dificultades
logísticas al momento de la construcción.
4.4.1 Análisis de un Segmento A
Corresponde a un segmento en el que el pavimento se construirá sobre el afirmado
existente, siendo en la mayoría de los casos necesario ampliar la calzada para adecuarla
a las especificaciones geométricas del proyecto.
La metodología que se sugiere para el estudio de este tipo de segmentos es la siguiente:
1. Establecer si el segmento lo constituye una única Unidad definitiva de diseño o si es
necesario considerar dos o más Unidades.
Para ello se requiere:
1.1. Elegir las abscisas para la realización de los sondeos a lo largo del eje del proyecto.

57
Se recomienda evaluar, como mínimo, cinco (5) puntos en cada segmento,
uniformemente espaciados a lo largo del mismo. Si la longitud del segmento es
mayor de mil metros (1.000 m) se deberán hacer sondeos cada doscientos metros
(200 m).
1.2. Ejecutar los sondeos, hacer los ensayos de campo y tomar las muestras para los
ensayos de laboratorio.
Mediante sondeos, determinar el espesor medio del afirmado existente, calificar la
homogeneidad de la subrasante a lo largo del subtramo mediante la utilización del
Penetrómetro Dinámico de Cono (PDC) y tomar muestras alteradas del material de
afirmado y del suelo de la subrasante. El tamaño de las muestras deberá ser
suficiente para realizar los ensayos de granulometría y límites de Atterberg.
Los sondeos deberán tener un diámetro tal que permita llevar a cabo las tareas
descritas en el párrafo anterior. El ensayo con el PDC se deberá extender hasta una
profundidad mínima de ochenta centímetros (0.80 m) y ejecutarse siguiendo la
Norma INV E-172.
Si la utilización del PDC no es posible porque al momento de realizar el ensayo se
encuentran partículas con tamaños mayores a cincuenta milímetros (50 mm), que
obstaculizarían el paso de la varilla de penetración distorsionando los resultados, la
determinación del CBR se haría mediante correlaciones con las propiedades índice
del material, tales como su granulometría y su plasticidad. La ejecución misma del
ensayo le irá indicando al ingeniero y al operario del equipo si el suelo permite o no la
realización del ensayo con resultados confiables.
En cada una de las abscisas en las que se haya realizado el ensayo de PDC, el
ingeniero, con base en el análisis del perfil del Número de golpes v.s. Profundidad
de penetración, deberá adoptar, con un criterio razonablemente conservador, el valor
del Índice PDC en mm/golpe que represente la resistencia a la penetración en dicha
abscisa.
Con los resultados de los sondeos se deberá dibujar el perfil de espesores de
afirmado y el perfil del Índice PDC. De su análisis el ingeniero deberá decidir si el
subtramo es lo suficientemente homogéneo como para considerarlo como una única
Unidad definitiva de diseño o si es necesario subdividirlo en dos o más Unidades
definitivas de diseño. La imposibilidad de llevar a cabo el ensayo de PDC por las
condiciones granulométricas del suelo también será criterio válido para la definición
de dichas Unidades.
El resultado de esta actividad será la identificación de las Unidades definitivas de
diseño, indicando en forma precisa las abscisas que corresponden a sus fronteras.
2. Establecer la posición del nivel freático.
Para cada Unidad definitiva de diseño, elegir en qué abscisa o abscisas se deberá
profundizar el sondeo con el propósito de definir si el nivel freático se encuentra a
menos de un metro con cincuenta centímetros (1.50 m) del nivel de la subrasante,

58
caso en el cual se tendrían que proveer subdrenes longitudinales para abatir dicho
nivel freático. Una vez definidas las abscisas se deberá ejecutar la investigación de
campo respectiva.
3. Calificar las características del material de afirmado.
Las características del afirmado se requieren para estimar la capacidad de aporte
estructural de ésta capa, en el evento de que la subrasante no posea características
expansivas y dicho afirmado pueda ser utilizado como parte del pavimento.
Si el ingeniero considera que el material del afirmado presenta unas condiciones
similares al encontrado en longitudes de la carretera ya evaluadas, podría omitir la
realización de los ensayos de laboratorio e incluso hasta la toma de las muestras.
El criterio para calificar la capacidad de aporte estructural del afirmado existente se
indica en un capítulo posterior.
4. Clasificar los suelos de subrasante.
A las muestras tomadas en los sondeos se les deberá realizar ensayos de
granulometría (Norma INV E
-123) y límites de Atterberg (Normas INV E
-125 y E-
126). Con los resultados de dichos ensayos se deberá clasificar el suelo utilizando el
sistema Unificado.
Para ello se deberá hacer uso de la Tabla 4.1 y de la Figura 4.1. A continuación se
presentan tres ejemplos de clasificación de suelos partiendo de los resultados de los
ensayos de granulometría, límite líquido y límite plástico.
Ejemplo No. 1. Gravas
Se tiene un suelo con las siguientes características:
Tamiz
Normal (mm) Alterno
% Pasa
12.7 (½”) 100
19.05 (3/4") 60
4.76 (No.4) 38
2.0 (No.10) 25
0.425 (No.40) 18
0.15 (No.100) 10
0.074 (No.200) 4
LL 14
LP 10
Los pasos a seguir para la clasificación de este suelo son los siguientes:

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