Conceptos Básicos 3
• Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de pavimentación establecen la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo necesario en algunos casos rebajar dichas cotas, y en otros casos elevarlas. • En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o excavación", y en el segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén". 4
Conceptos Básicos …..Movimiento de Tierras ? • Se entiende por Movimiento de Tierras al conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Dicho conjunto de actuaciones puede realizarse en forma manual o en forma mecánica.se mueve suelo de una parte de la superficie de la tierra, de un lugar a otro, y en su nueva posición, crear una nueva forma y condición física deseada al menor costo posible. 5
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7 Proyecto Típico de Movimiento de Tierras
Preparación del Banco Requiere Si Barrenado Requiere Clasificación ? Si Zarandeo y/o Trituración Voladura ? explosivos Voladura No
No Ripeo o Carga con Excavadora y/o Distancia de Acarreo Tendido Mezcla Cargador Compactación
Acarreo Edificación Pavimentación Posición Original Nueva Posición
Cuando un cartucho explota los gases son aproximadamente 10.000 veces el volumen inicial del cartucho. Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más encerrado posible. Para hacer una voladura barrenaremos el terreno, a continuación llenamos el barreno con explosivo, y el espacio que quede del barreno sin rellenar se retaca, es decir, tapar el agujero lo mejor posible, lo que permitirá una voladura mucho más efectiva. En caso de no realizar este retacado, la voladura “pegará bocazo”, es decir, los gases producidos en la reacción se escaparán por la parte superior del agujero abierto, con lo cual perderemos mucha efectividad en la voladura 8
Preparación del Banco 9
Ripeo o Carga con Excavadoray/o Cargador 10
Unidades de Acarreo o Transporte 11
Requiere Clasificación Zarandeo y/o Trituración 12
Tendido Mezcla 13
Compactación 14
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Pavimentación Edificación Máquinas para extendido de lechada bituminosa Fresadora 16
Sistemas de Acarreo y sus distancias más economicas 100 mts. 150 mts. 1,500 mts. 1,600 mts 5,000. mts 17
Trabajos en Tierra y en Roca Factores a tener en cuenta para su mediación y valoración. Se diferencian dos tipos de trabajos: en tierra y en roca. Trabajos en Tierra Características del terreno, tales como: cohesión, densidad, compacidad; son factores que influyen en el rendimiento de la maquinaria. Factores intrínsecos del terreno, tales como: asentamientos, niveles freáticos, zonas plásticas, que pueden incrementar la medición. Factores externos, tales como factores climáticos, tendidos aéreos o subterráneos, edificaciones vecinas, tráfico, que pueden hacer que se paralice la excavación. Formas de ejecutar las excavaciones, teniendo en cuenta profundidad, sección, altura, etc.; ésto nos orientará hacia el tipo de maquinaria mas adecuada a emplear. . 18
Trabajos en Roca Tendrá en consideración los siguientes ítems: Características de la roca, su dureza, forma geológica, estratificación, etc., de estos datos sabremos el precio del metro lineal de barreno, el número de unidades, cantidad y tipos de explosivos. Factores externos tales como: edificaciones lindantes, tráfico, etc.; datos para saber cantidad y tipos de explosivos a utilizar. Obtener los permisos requeridos con suficiente antelación; aunque las operaciones con explosivos son realizadas por empresas especializadas, las mismas deben aportar las autorizaciones requeridas para su ejeución en tiempo y forma. La ejecución en roca depende de la dureza de la roca; si esta es blanda, se puede excavar con máquinas con martillos rompedores o con explosivos, si son rocas de gran dureza, su escavación solo se logra con explosivos. 19
Concepto -Rendimiento Óptimo Menor Costo por Hora Posible ……… M3 Mínimo Costo / hr. $/M3 = ———————————- Máxima producción Máxima Producción / hr. por Hora Posible ……… 20
Características de los Materiales • Las características y propiedades de los materiales afectan directamente la producción y el rendimiento de las máquinas. 21
Suelos. • El suelo es el material procedente de la descomposición físico- química de las rocas. • Los suelos están formados por depósitos de rocas desintegradas que los fenómenos físicos y químicos han descompuesto lentamente. • Los fenómenos físicos como son: la congelación y descongelación, rozamiento, arrastre, transporte por el viento y el agua, etc. • Las gravas, arenas y limos son producidos por estos fenómenos. Los fenómenos químicos producen habitualmente las arcillas que son láminas diminutas y planas de diversos materiales. • El crecimiento de las plantas contribuye también a la formación del suelo, sus residuos en forma de materia orgánica constituyen suelos esponjosos y débiles para soportar estructuras. 22
Los suelos están constituidos por mezclas de grava, arena, arcillas, limos y materia orgánica en proporciones variables y con un determinado contenido de agua, según la proporción de materiales tendremos un tipo de suelo distinto. • Grava: Partículas individuales de tamaño que varía entre 2 y 76,2 milímetros de diámetro y de aspecto redondeado. • Arena: Rocas o piedras pequeñas o fragmentos minerales de tamaño inferior a 2 milímetros de diámetro y con aristas cortantes. • Limo: Partículas finas de aspecto suave y harinoso en seco. • Arcilla: Suelos de textura muy fina que forman terrones duros al secar. La arcilla es la que determina el grado de plasticidad y le da cohesión a los suelos. • Materia orgánica: Vegetación descompuesta en parte o materias vegetales divididas en partículas muy finas. 23
Los suelos pueden tener una estructura: Granular si están constituidos por grano redondos o angulares individualizados, con bajo contenido de arcilla, como es el caso de las arenas, por lo que son difíciles de compactar. Requieren máquinas con vibración para su compresión. Flocular si están agrupados en forma de racimos o panales, como en el caso de las arcillas, que dejan espacios huecos entre ellos, por lo que permiten la compresión del suelo. en estos tiene mayor influencia el amasado por lo que se requieren máquinas distintas para su compactación como son los rodillos de pisones. 24
Características de los suelos. Porosidad. Es el volumen de poros expresado en porcentaje (%) del volumen total, es decir la relación de dividir el volumen sólido entre el volumen de sólido más aire más agua que contiene el material. Contenido de humedad. Es la relación porcentual (%) del peso del agua al peso sólido. Las arenas suelen tener entre un 12% y un 36% de humedad, las arcillas pueden variar entre un 12% y un 325%. Densidad. Es la relación del peso por unidad de volumen. La máxima densidad de un suelo se obtiene si los huecos entre partículas de un diámetro determinado se rellenan con partículas de diámetro menor. 25
Compresibilidad. Indica el porcentaje de reducción en el volumen del suelo, debido a perdida de parte del agua entre sus granos, cuando esta sometido a una presión. Los materiales arcillosos tienen mayor compresibilidad que los granulares, por lo que al ser compactadas quedan con menor capilaridad, son por tanto menos adecuadas para construir bases. Elasticidad. Es la tendencia del suelo a recuperar su forma original al quitar la carga que lo comprime. Un suelo muy elástico es muy difícil de compactar y requiere técnicas especiales. 26
Permeabilidad. Característica del suelo que indica la facilidad del suelo para permitir el paso de agua a su través. Depende de su textura, granulometría y grado de compactación, cuanto mas gruesas sean las partículas mayor será su permeabilidad. Plasticidad. Es la propiedad de deformarse rápidamente el suelo bajo la acción de una carga, sin llegar a romperse o disgregarse, y sin que se recupere la deformación al cesar la acción de la carga. Asentamiento. Indica la disminución de la cota o altura del nivel del suelo debido a la consolidación del material de relleno. Generalmente suele ser consecuencia de una mala compactación. 27
28 Resistencia al cizallamiento. Es la resistencia que oponen las partículas a deslizarse entre si. Es consecuencia de la fricción interna y la cohesión del material. cuanta mas resistencia al cizallamiento más difícil será la compactación. Esponjamiento. Capacidad del material para aumentar o disminuir su volumen por la perdida o acumulación de humedad. Consistencia. Es el grado de resistencia de un suelo a fluir o deformarse. Con poca humedad los suelos se disgregan fácilmente, con más humedad el suelo se torna más plástico. Las pruebas de Atterburg determinan los limites de consistencia del suelo que son: Liquido, plástico y sólido, se expresan generalmente por el contenido de agua. Limite liquido. Nos indica el contenido de humedad en que el suelo pasa del estado plástico al liquido e indica también si el suelo contiene humedad suficiente para superar la fricción y cohesión interna.
Limite plástico. Cuando el suelo pasa de semi-sólido a plástico porque contiene humedad suficiente se dice que ha traspasado su limite plástico. La resistencia del suelo disminuye rápidamente al aumentar el contenido de humedad más allá del limite plástico. Índice de plasticidad. Refleja la diferencia numérica entre el índice plástico del suelo y el límite líquido. Permite medir la capacidad de compresión y la cohesión del suelo. Límite sólido. Constituye el límite en el cual el suelo pierde su plasticidad por secado y aumenta su fragilidad hasta que las partículas quedan en contacto. Limite de retracción. Es el porcentaje de agua que separa el estado semi-sólido del suelo del estado sólido. 29
Propiedades del suelo 30
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Propiedades del suelo 32
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Propiedades de los Suelos • La principal propiedad que afecta el rendimiento de las máquinas en el movimiento de tierras es la: – DENSIDAD • Densidad en Banco y Densidad Suelto. 34
DENSIDAD 35
Banco Suelto Compactado 36
1m 1,2m Densidad • Densidad = Peso (Kg) / volumen (m3)
•Densidad en el banco = 1.000 Kg/m3
= 1.000 Kg
1m •Densidad del material suelto = 578 Kg / m3
Densidad del material suelto /Densidad en el banco=Factor de carga 1,2 m = 1.000 Kg Factor de carga = 0,578
( Factor Volumétrico ) 37
Medición de la densidad Los instrumentos nucleares para medir la compactación nos incluyen datos como: ? % de Compactación ? Contenido de Humedad ? Densidad Estos instrumentos miden profundidades hasta de 30 Cm. 38
Factor de Carga ( Factor Volumétrico ) Densidad del material suelto /Densidad en el banco=Factor de carga • Densidad en Banco x Factor de Carga = Densidad del material suelto 1.000 Kg/m3 x 0.578 = 578 Kg/m3 • Volumen en Banco / Factor de Carga = Volumen del material suelto 1m3 / 0.578 = 1.73 m3 39
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES FACTOR DE CONTRACCIÓN : SE CALCULA DIVIDIENDO LA DENSIDAD DEL MATERIAL COMPACTADO, ENTRE LA DENSIDAD DEL METRO CUBICO BANCO. KG. / M3. COMPACTADO. FACTOR DE CONTRACCIÓN = ———————————– KG. / M3. BANCO. 40
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