MOVIMIENTO DE TIERRAS

Transcripción

1 CAMINOS I 17 MOVIMIENTO DE TIERRAS ING. AUGUSTO GARCIA MOVIMIENTO DE TIERRAS Para el proyectista de carreteras, una de las principales metas es lograr la combinación de alineamiento y pendientes que, cumpliendo con las normas de trazado permita la construcción de la carretera con el menor movimiento de tierras posible y con el mejor balance entre el volumen de corte y relleno que se produzca.

2 MOVIMIENTO DE TIERRAS Para el constructor de carreteras, el trabajo de mayor envergadura radica esencialmente en la ejecución del movimiento de tierras, partida que, generalmente, es la que tiene mayor incidencia dentro del presupuesto de obra, de cuya correcta ejecución y control dependerá no solo el éxito técnico de la obra, sino también los beneficios económicos que de su trabajo derive. MOVIMIENTO DE TIERRAS Al aplicar en gran escala esta partida exige la experiencia y los conocimientos de un ingeniero especialista en el tema. Ingeniero en explanaciones y movimiento de tierras

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4 COMPUTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Cuando se dibuja en cada progresiva la sección o perfil transversal del terreno y de la plataforma de explanación con todos los elementos, se dice que se tienen la cajas colocadas, luego se procede a calcular o medir las áreas de corte AC y las del relleno AR. Teniendo el valor de las áreas se usa para el calculo de volúmenes el procedimiento de las areas medias. COMPUTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

5 COMPUTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS COMPUTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

6 COMPUTO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Método 1. Cálculo del volumen por la regla de Simpson Una vez calculada el área de las distintas secciones, puede hallarse el volumen del material contenido en el corte o relleno por medio de la regla de Simpson, Volumen = L [ A 1 + A x A 3 + 4(A 2 + A 4 ) ] m 3 3 Si llamamos M a la sección media, el volumen por la regla de Simpson será : Volumen = 1(L / 2)[A 1 + A 2' + 2(cero) + 4 M] 3 Volumen = L [A 1 + A 2 + 4M] 6 Nota: el área M noes el promedio de las áreas A1 y A2.

7 Método 2. Cálculo del volumen por la regla del prismoide El prismoide se define como un sólido que tiene dos caras planas y paralelas de forma regular o irregular, unidas por superficies planas o alabeadas, en las que se puedan trazar rectas desde una hasta la otra cara paralela. Algunos ejemplos de prismoides se presentan en la figura siguiente. A partir del eje del proyecto y de la nivelación por franjas de un terreno, se puede calcular el volumen entre dos secciones transversales consecutivas, multiplicando el promedio de las áreas de las secciones por la distancia que las separa (para estar más cerca de la realidad, se recomienda tramos de 20 metros) El volumen entre las secciones A1 y A2 está dado por: donde : Volumen = (A 1 + A 2 ). D 2 A 1 y A 2 = Áreas de las secciones transversales (m 2 ) d = Distancia entre las secciones A 1 y A 2 Método 2. Cálculo del volumen por la regla del prismoide En el Caso de encontrarnos en zonas de cambio de Relleno a Corte, el Volumen Total se calcula de la siguiente manera:

8 CLASIFICACIÓN DE LOS VOLUMENES DE CORTE En los trabajos de carreteras en el Perú se admiten tres tipos para clasificar el material de corte, siendo estos: TierrasueltaTS omaterialsueltoms. RocasueltaRS. RocafijaRF. CLASIFICACIÓN DE LOS VOLUMENES DE CORTE 1. Para MS se considera el empleo de tractores (Bulldozer y Angledozer) en base a los cuales se realiza íntegramente la excavación. 2. Para R.S se considera el uso de tractores y cierta proporción de explosivos. 3. Para RF se considera el uso de explosivos y de un equipo mecánico para remoción de escombros. Luego de aplicar a cada volumen total de TS, RS y RF, los PU respectivos, se tienen tres montos parciales de costo, uno para cada tipo de material. La suma de esos tres montos se divide entre el volumen total de excavación y se obtiene el precio unitario ponderado de escavacion no clasificada.

9 METRADO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Una vez obtenida las áreas de las secciones transversales y definida el método de calculo se elabora la planilla de metrados de explanaciones. De un formato tal segregamos las siguientes columnas: Progresiva, distancia entre secciones transversales, área de corte y relleno y Volúmenes de corte y relleno. Progresiva Distancia m Área Relleno m2corte m2relleno m Volumen Corte m , , ,714.0 TOTAL DIAGRAMA DE VOLUMENES

10 DIAGRAMA DE MASAS La curva masa busca el equilibrio para la calidad y economía de los movimientos de tierras, además es un método que indica el sentido del movimiento de los volúmenes excavados, la cantidad y la localización de cadaunodeellos. Las ordenadas de la curva resultan de sumar algebraicamente a una cota arbitraria inicial el valor del volumen de un corte con signo positivo y el valor del terraplén con signo negativo; como ábcisas se toma el mismo cadenamiento utilizado en el perfil. Los volúmenes, ya sean de corte o de préstamo, deben ser transportados para formar los terraplenes; sin embargo, en algunos casos, parte de los volúmenes de corte deben desperdiciarse, para lo cual se transportan a lugares convenientes fuera del camino. OBJETIVO DE LA CURVA MASA Los objetivos principales de la curva masa son: a. Compensar volúmenes. b. Fijar el sentido de los movimientos de material. c. Fijar los límites de acarreo libre. d. Calcular los sobreacarreos. e. Controlar préstamos y desperdicios.

11 DIAGRAMA DE MASAS El diagrama de masas es el mejor recurso existente para estudiar la disposición de volúmenes de tierra en exceso a lo largo de la carretera y ayudar en la determinación del equipo a asignar a un trabajo Sin embargo los resultados obtenidos del análisis deben de ser considerados como indicativos del trabajo a realizar y los valores que de el se deduzcan serán aproximaciones a la realidad No obstante, aun no se ha desarrollado ningún otro método mas preciso y confiablequeel diagramademasasparala compensación de los volúmenes de tierra y la determinación de las distancias de transporte PROGRESIVA Ordenadas de curva masa. La ordenada de curva masa en una Estación determinada es la suma algebraica de los volúmenes de terraplén y de corte, estos últimos afectados por su coeficiente de variación volumétrica, considerados sus volúmenes desde su origen hasta esa estación; se establece que los volúmenes de corte son positivos y los de terraplén negativos. El coeficiente de variación volumétrica a utilizar será el correspondiente para obtener volúmenes compactados, que generalmente es menor que la unidad, esto es: Cnc = γdn/γdc; Vc = Vn. Cnc

12 CALCULO DE LA CURVA DE MASAS Progresiva Distancia m Area Volumen DIAGRAMA DE MASA Relleno m2 Corte m2 Relleno m3 Corte m3 Cnc Fx(vol neto)m , , , , , , , , , , , , , , ,114-1, , , , ,850 3,671 TOTAL (M3) COMPENSACION DE VOLUMENES COMPENSACION TRANSVERSAL Cuando el volumen de corte es justo el necesario para formar el relleno lateral, la cantidad de tierras movida es, entonces la precisa para formar la plataforma, la tierra pasa directamente del corte al relleno. Existiendo en estos casos la compensación transversal de volúmenes, la distancia de transporte de los volúmenes del movimiento es entonces la mínima.

13 COMPENSACION DE VOLUMENES COMPENSACION LONGITUDINAL Si después de ejecutada la compensación transversal sobra material de corte, o si la sección esta íntegramente en corte, los materiales excedentes pueden ser transportados para formar rellenos contiguos. La utilización del material excedente que se acaba de mencionar y el estudio de su transporte a lo largo del eje, es lo que se denomina la compensación longitudinal de los volúmenes. DIAGRAMA DE MASAS El diagrama de masa no es un perfil, pues no tiene ninguna relación con la topografía del terreno. Esta esta formada por una serie de ondas y estas por ramas, la curva es ascendente en tramos donde predomina el corte y es descendiente cuando predomina el relleno A su vez, la pendiente de la rama esta relacionada con la magnitud del volumen, pendiente muy pronunciada indica grandes movimientos de tierras PROGRESIVA Los puntos del diagrama de masas donde la pendiente de la rama cambia de signo corresponden a vértices o máximos o mínimos de la curva, estos coinciden con los puntos en los que el perfil longitudinal pasa de corte a relleno

14 TRANSPORTE Y DISTANCIA MEDIA El área enmarcado entre la curva masa y el eje de las abscisas de un sector compensado, representa el volumen transportado en M3.M O M3.KM D =distancia dv = diferencial de volumen dtv=d.dv=da Integrando se obtiene: Tp = A D dv h Donde: DMT= Tv h Tv= transporte m3.km DMT= distancia media de transporte PROGRESIVA DISTANCIA LIBRE DE PAGO (DLP) EnelPerúesafijadoen 120 m D =distancia dv = diferencial de volumen dtv=d.dv=da Integrando se obtiene: Tp = (A ABCD -DLP.h)(100+e) 100F DMT= Tp h Donde: DLP=Distancia libre de paga Tp= transporte pagado m3.km DMT= distancia media de transporte e=factor de esponjamiento A B DLP Si 1m3 corte rinde 1.05m3 de relleno entonces f=1.05 h C D