EQUIPO DE CONSTRUCCION PARA OBRAS VIALES

TRABAJO DE EXPLANACION EN OBRAS VIALES

Conceptos, propiedades, utilidades del Diagrama de Masa, as como

sus limitaciones, inclusive la realizacin de un ejercicio de aplicacin.

Cotizar la renta horaria de los diferentes equipos usados en la

construccin de obras viales.

Investigacin acerca de los diferentes tipos de maquinaria utilizadas

en el desarrollo de las obras horizontales, como: caminos (apertura o rehabilitacin), adoquinados, inclusive los grandes proyecto de la era moderna.

El presente documento consiste en una investigacin ms a fondo de temas,

referentes a la ejecucin de proyectos de obras horizontales, tales como:

Otro aspecto de gran importancia al momento de ejecutar un proyecto carretero es

la seleccin del equipo adecuado para la realizacin de las diferentes actividades, ya que de no tomarse en cuenta, incrementa los costos (que afectan directamente la economa del constructor), adems de provocar retrasos respecto al perodo de ejecucin, no olvidemos que la mala distribucin del equipo puede tambin, provocar una aceleracin del deterioro del mismo.

La ciencia de la ingeniera, ha determinado varios mtodos para el clculo de los

volmenes de tierra, siendo uno de los ms aplicados el del Diagrama de Masa, que presenta muchas ventajas, siempre y cuando sea bien interpretado (uno de los objetivos de este mtodo es reducir al mximo los movimientos de tierra, mediante la realizacin de compensacin de volmenes).

Segn los constructores y consultores de obras viales, de acuerdo a la

experiencia, la actividad de movimiento de tierra en los proyectos horizontales, oscila cerca del 50% del costo total del mismo. Por lo anterior, tanto el supervisor, que representa al dueo del proyecto en la obra, as como el contratista que ejecuta la misma, deben tener sumo cuidado al momento de determinar los diferentes volmenes que sern excavados, removidos, acarreados, compactados y hasta retirados de la obra, segn sea el caso.

Los altos costo de la construccin de proyectos de obras horizontales, exigen que

se tenga la mayor precisin en los clculos de cantidades de obras, ya que el menor detalle puede afectar la aceptacin o denegacin de estos.

INTRODUCCION

Los equipos de excavacin y movimiento de tierra en su mayora componen la

familia de palas y excavadoras, las que se desarrollaron a partir de la creacin de una mquina mecnica (alrededor de 1836) que duplic el movimiento y

Equipos de excavacin y movimiento de tierras

Otra forma de clasificar los equipos de construccin, es atendiendo a la actividad

que desempean en el desarrollo de la obra, por lo que se dividen en:

Equipo o maquinaria estndar: es aquel tipo de maquinaria especializada

que se fabrica en serie, de la cual existe en el mercado variedad de modelos, tamaos y formas de trabajo, las que se adecuan a diversas labores, tienen la ventaja adicional de que para ellas normalmente existen repuestos y su operacin es relativamente estndar.

Equipos o maquinaria especial: son aquellos que se fabrican para ser usados en una sola obra de caractersticas especiales o para un tipo de operacin especfica, es decir, que su origen est en una necesidad puntual que es satisfecha mediante su diseo y construccin.

Existen bsicamente dos clases de equipos o maquinarias para la construccin:

CLASIFICACIN DE EQUIPOS DE CONSTRUCCION

Clasificacin general de los equipos de construccin

En los proyectos que se emprenden actualmente, las mquinas se imponen,

teniendo en cuenta que el movimiento de tierra debe ser de una manera rpida y eficiente as como la calidad de la terraza donde irn los cimientos de la obra.

Las mquinas se imponen tambin prescindiendo de las cuestiones econmicas,

cuando los volmenes de obra diaria a realizar para satisfacer los programas, son altos.

Se recurre a las mquinas o equipos para la ejecucin de movimiento de tierra

teniendo en cuenta todos los elementos del precio, recordemos que las labores de movimiento de tierra, constituyen el 50% del monto total de los proyectos, aproximadamente.

EQUIPO DE CONSTRUCCION PARA OBRAS VIALES

Las Mquinas de gran potencia sirven de apoyo en la ejecucin de obra viales (carretera), mayormente en la preparacin del terreno, excavacin o terraza, estas actividades son: limpieza, corte, traslado de material, compactacin, etc.

Son los equipos que sirven como accesorios para los equipos, para que estos puedan desempear otras funciones, entre ellos tenemos: Compresores de aire

(Estacionaria, Mvil o Porttil), Bombas de agua, Martinetes, Perforadores.

Otros equipos y herramientas

Entre estos equipos podemos mencionar a: Plantas mezcladoras, Betoneras,

Camiones mixer, Bombas, Vibradores.

Equipos de produccin de hormign

Como equipos de compactacin se incluyen los siguiente: Placas compactadoras

vibratorias y compactadores neumticos, Rodillos lisos, Rodillos neumticos, Rodillos pata de cabra.

La compactacin es el proceso de incrementar la densidad de un suelo mediante

la aplicacin de fuerzas mecnicas. Las cuatro fuerzas que se usan para compactar son: carga esttica, vibracin, impacto y amasado.

Equipos de compactacin y terminacin

El principal equipo de transporte vertical de materiales es la gra, que se usa para

alzar, bajar y transportar carga de un punto a otro dentro de la zona de trabajo, existen gras fijas o mviles, hidrulicas, telescpicas y con pluma la que se conoce como de tipo de torre y es la que se usa ms en construccin.

Equipos de transporte vertical de materiales

Se considera dentro de este grupo a todos aquellos equipos destinados al acarreo de material dentro de una obra. Entre estos se cuentan: Camiones, Vagones,

Traillas, Cintas transportadoras, Trenes.

Equipos de transporte horizontal de materiales

Retroexcavadora, Zanjadora.

Draga,

Mecnica,

Pala

frontal,

Cargador

Buldzer,

tenemos:Tractor,

efectividad del trabajo de un hombre cavando con una pala de mano. Entre ellos

permite la remocin de roca o terrenos duros.

Algunos modelos poseen un rooter o diente escarificador, que

construccin.

Estas mquinas se utilizan durante el proyecto de construccin en operaciones

tales como: limpieza del terreno de rboles y maleza, apertura de brechas en terrenos rocosos, movimientos de tierra en estanques, cortes carreteros u otros, esparcimiento de rellenos de tierra y limpieza de escombros en sitios de

Definicin Mquina para movimiento de tierra con una gran potencia y robustez

en su estructura, diseado especialmente para el trabajo de corte (excavando) y al mismo tiempo empuje con la hoja (transporte). En esta mquina son montados diversos equipos para poder ejecutar su trabajo, adems, debido a su gran potencia, tiene la posibilidad de empujar o apoyar a otras mquinas cuando estas lo necesiten (Ej. una mototrailla).

BULLDOZERS O TOPADORAS

Detallaremos un poco ms acerca de las mquinas que comnmente son

utilizadas en Nicaragua para la ejecucin de obras viales, as sea para el movimiento de tierra, compactacin, corte excavacin u otra actividad, siendo los siguientes:

BULLDOZERS MOTONIVELADORA EXCAVADORAS RETROEXCAVADORA CARGADORES FRONTALES VIBROCOMPACTADORAS CAMIONES

Una empresa que tenga un mdulo como el detallada anteriormente, sera ideal

para ejecutar cualquier obra vial, sin embargo en Nicaragua no se cuenta con empresas que presten estas condiciones.

625 a 850

12.5 a 17.

Potencia hp:

Radio de giro:

Tractores neumticos grandes

220 a 440

9.91 m

18,611 a 46,355

Potencia hp:

Radio de giro: Peso kg:

Tractores neumticos medianos

305 a 850

37,580 a 111,590

Potencia hp:

Peso kg:

110 a 140

13,100 a 27,776

Potencia hp:

Peso kg:

Tractores de cadena grandes

Tractores de cadena medianos

78 a 100

4,998 cm

7,640 a 8,821

cadena

de

Tractores

de modelos Caterpillar,

Especificaciones tcnicas

pequeos

Potencia hp: Cilindrada:

Peso kg:

Sobre cadena

Sobre neumtico (Bastidor rgido o articulado)

De acuerdo a la forma de rodamiento:

tildozer

push dozer angledozer tipdozer

Por la forma en que mueve su hoja

Pequeos

Medianos

Grandes

Clasificacin por su envergadura

Distancia mxima econmica=150-

Distancia mxima econmica=100mt.

Con fango patina

Trabaja bien en suelos arcillosos, mojados

Trabaja mejor en un ro, suelos granulares, dunas

Funciona bien en grandes volmenes de tierra

Se desestabiliza ms rpido

Tiene que ser transportado en un camin

No deteriora el pavimento

En un ro se deteriora la oruga

Mayor traccin (fuerza)

NEUMTICOS

ORUGAS

versatilidad esta dada por los diferentes movimientos de la hoja, como por la serie

de accesorios que puede tener.

Su

que trabaja. Se considera como una mquina de terminacin superficial.

Definicin: Mquina muy verstil usada para mover tierra u otro material suelto.

Su funcin principal es nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en

MOTONIVELADORA

Velocidades mximas de avance y retroceso de un tractor de cadena

CATERPILLAR modelo D9N:

Velocidad mxima de avance:12,1 km/h

Velocidad mxima de retroceso: 14,9 km/h

180 mt.

Algunas diferencias entre tractor de oruga y uno neumtico

8,2

43,6

43,6

3406

205

16G

7,9

50,1

43,0

3406

149

14G

7,8

41,0

41,0

3406

134

140G AWD

7,3

41,0

41,0

3406

112

140G

7,3

39,4

39,4

3406

101

12G

7,3

36,9

39,4

3304

101

130G

6,7

38,3

40,9

3304

93

120G

Radio

giro(m)

Velocidad mxima de retroceso (km/h)

Velocidad mxima de avance (km/h)

Modelo

Motor

Potencia neta al volante(KW)

MODELO

mnimo de

Especificaciones tcnicas de modelos Caterpillar

La motoniveladora permite:

Extender y nivelar materiales sueltos

Excavar las cunetas de una carretera, llevando los materiales extrados hacia el eje de la carretera despus de nivelarlos.

Regularizar los taludes de una excavacin, nivelando los materiales extrados sobre el fondo.

Conservar las pistas seguidas por las mquinas de movimiento de tierra. En arrancar mediante escarificador y eliminar los elementos demasiados gruesos mediante rastrillos para rocas.

Puede imitar todo los tipos de tractores, pero su diferencia radica en que la

motoniveladora es ms frgil, ya que no es capaz de aplicar la potencia de movimiento ni la de corte del tractor. Debido a esto es ms utilizada en tareas de acabado o trabajos de precisicin.

La definicin anterior, precisa que si la mquina descrita no es capaz de girar

su superestructura una vuelta completa (360), no es considerada como excavadora. La precisin de los planos de trabajo, tales como pluma, balance, estructura portante, etc.; fija y unifica los criterios clasificadores.

Definicin: Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una

superestructura capaz de efectuar una rotacin de 360, que excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la accin de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balance, sin que el chasis o la estructura portante se desplace.

EXCAVADORAS

Mayor capacidad de trabajo con la

Reubicacin ms rpida de la mquina

Nivelacin de la mquina con estabilizadores

Mejor maniobrabilidad para terrenos muy difciles

Mejor estabilidad con estabilizadores

Mayor traccin

No daan el pavimento

Mayor flotacin

Mayor movilidad

RUEDAS

CADENAS (ORUGAS)

hoja

Principales diferencias entre una excavadora montada sobre orugas y una

sobre ruedas

capacidad, otros accesorios para desempear otras labores, tal es el caso

de los martinetes que se ubican en vez del cucharn, lo que permite al equipo, realizar labores de excavacin en suelos rocosos.

Adems a esta mquina se le pueden adaptar segn la

retrocediendo.

Se utiliza mucho tambin para el trabajo en zanjas en el que trabaja

Excavadoras montadas sobre cadenas (orugas)

Excavadoras montadas sobre ruedas (neumticos)

Por su sistema de traslacin:

Excavadoras de cable o mecnicas.

Excavadoras Hidrulicas.

Por su accionamiento:

Clasificacin de las Excavadoras

310 lt

Capacidad del tanque de combustible

2380 mm

Ancho de la zapata estndar

4455 mm/min.

Velocidad mxima de desplazamiento

31400 kpa

34300 kpa

23000 kpa

3400 kpa

Ajuste de las vlvulas de alivio Circuitos del implemento Circuitos de desplazamiento Circuitos de giro

Circuitos auxiliares

2x185 l/min

Caudal mximo de la bomba hidrulica del implemento a las R.P.M. nominales

6.4 L

Cilindrada

130 mm

Carrera

102 mm

Calibre

6

N de cilindros

3066 T

Modelo del motor

96 KW

Potencia al volante

RETROEXCAVADORAS

Definicin: Mquina autopropulsada, la que se caracteriza por su versatilidad y la ventaja de trabajar en espacios reducidos. Esta mquina, se encuentra montada sobre ruedas con bastidor especialmente diseado que porta a la vez, un equipo de carga frontal y otro de retroexcavacin trasero, de forma que pueden ser utilizados para trabajos de excavacin y carga de material.

Especificaciones tcnicas de una Excavadora 320L

180

Arco de giro

1711 mm

e) Alcance de carga

3815 mm

d) Altura de carga

5752 mm

c) Altura total de operacin

4696 mm

b) Fondo plano de 61 mm.

4721 mm

a) Profundidad mxima de excavacin

7,88 m

Radio mnimo de giro

33,5 km/h

Velocidad mxima de retroceso

33,2 km/h

Velocidad mxima de avance

6790 kg

Peso en orden de trabajo

61 KW

Potencia al volante

Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavacin en el

caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas.

ruedas, que tiene un cucharn de gran tamao en su extremo frontal.

o en

montado en orugas

Definicin: El cargador frontal es un equipo tractor,

CARGADORES FRONTALES

Especificaciones tcnicas de una retroexcavadora Caterpillar

Modelo 426B

De Neumticos (Bastidor rgido o articulado)

De Orugas

De acuerdo a la forma de rodamiento:

Descarga Frontal

Descarga Lateral

Descarga Trasera

De acuerdo a la forma de efectuar la descarga:

Clasificacin de los cargadores frontales:

Algunos modelos de pala pueden utilizar diversos accesorios que la

conviertan en una mquina de trabajo de utilidad mltiple.

Pala cargadora para trabajo normal

Pala retroexcavadora para trabajo de zanjas y pozos

Pala Niveladora para el trabajo de regularizacin o nivelacin Como esta maquina tambin puede trabajar como gra o utilizar un dispositivo especial de martinete para la inca de pilotes, el nmero de utilizaciones que se admiten son siete.

Los cucharones del cargador frontal vara en tamao desde 0.19 m hasta

modelos de 19.1 m de capacidad, colmado. El tamao del cucharn est estrictamente relacionado con el tamao de la mquina.

Originalmente los tractores cargadores slo tenan movimiento de giro del

cucharn y vertical a lo largo de un marco que le serva de gua al cucharn, que se colocaba en la parte delantera del tractor. Cuando el cucharn estaba a nivel de piso, el tractor avanzaba hacia adelante y este se introduca en el material para cargar; despus se suba el a base de cables y poleas accionadas por una toma de fuerza del motor del tractor, y con el cucharn en esta posicin, el tractor se mova hasta colocarlo en la parte superior del vehculo, que se deseaba cargar y se dejaba que el cucharn girara por el peso del material, y del mismo, aflojando uno de los cables de control.

El uso de cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y carga

de materiales, con la finalidad de reducir los costos y aumentar la produccin. En el caso de excavaciones con explosivos, la buena movilidad de ste le permite moverse fuera del lugar de voladura rpidamente y con seguridad; y antes de que el polvo de la explosivo se disipe, el cargador puede estar recogiendo la roca regada y preparndose para la entrega del material.

6,42 m

f) longitud total

90 mm

e) Profundidad mxima de excavacin

4,66 m

d) Altura total mxima

3,14 m

c) Altura hasta el techo ROPS

2,7 m

b) Altura hasta el capo del motor

3,08 m

a) Altura hasta el tubo de escape

157 L

Capacidad combustible

24,5 km/h

Velocidad mxima de retroceso

37 km/h

Velocidad mxima de avance

3114 T

Modelo de motor

73,1 KW

Potencia en el volante

Compactadoras BITELLI TIFONE C120: de rulo, y de pata de cabra.

La maquinaria vibrante puede ser apisonadoras autopropulsadas o rodillos

vibrantes remolcados por tractor, pisones manuales, planchas o bandejas vibrantes, etc. Puede compactar adecuadamente gravillas, arenas y, en general, terrenos con poco o ningn aglomerante, en espesores hasta 25 cm. No son aptos para terrenos arcillosos.

emplean en la compactacin de tierras con espesores de 20 - 30 cm. Su peso

vara de 5 a 15 t y la velocidad de trabajo entre 2 y 10 Km/h.

que se

Las apisonadoras son mquinas autopropulsadas de 2 3 rodillos,

COMPACTADORES Y VIBROCOMPACTADORAS

Especificaciones tcnicas de modelos Caterpillar

Otros equipos de compactacin de uso manual y para actividades menores y

obras de drenajes son como las siguientes:

Los rodillos pata de cabra son mquinas remolcadas por tractores de pequea o

mediana potencia, que pueden ser normales o vibrantes, y que se utilizan para la compactacin de terrenos con excepcin de arenas, gravas y piedra partida. Disponen de depsitos para lastre, que pueden estar vacos o llenos de agua o arena, lo que permite aumentar la presin que transmiten al terreno.

Los compactadores de neumticos pueden ser autopropulsados o remolcados,

con suspensin independiente en cada rueda, lo que asegura una buena compactacin. Todos los neumticos deben llevar la misma presin y su velocidad oscila entre 10 y 24 Km/h.

Mdulo de Deformacin

Edomtrico

Limitacin de asientos y cambios de volumen

Resistencia a la deformacin

Permeabilidad

Impermeabilidad

Disminucin del volumen de Huecos

- De penetracin ndice

CBR

- Corte

- Compresin simple

- Capacidad portante

- Estabilidad del terrapln

Aumento de la resistencia

CONTROL, ENSAYOS

EFECTO

OBJETIVOS

Tanto camiones (foto a la izquierda), como dmper (derecha), son medios de

transporte para largas distancias, con una serie de peculiaridades. Mientras los primeros no pasan de un peso de 13 toneladas por eje (pueden circular por carreteras convencionales), los segundos no. Los segundos, adems de su gran

otros que

de bombeo y

con equipo

cisterna(deestosltimos,existen

quesehaceusodeloscamiones

autopropulsados y remolcados; los hay funcionan por gravedad).

El transporte de material excavado a vertedero o al lugar de empleo es muy usual

en las obras. Esta operacin comprende el transporte de tierras sobrantes de la excavacin a vertedero, o bien el transporte de las tierras necesarias para efectuar un terrapln o un relleno. En otras situaciones, es necesario transportar agua para realizar la construccin de obras de drenaje o para el riego en terracera, para lo

CAMIONES

- Triaxiales

Objetivos de la compactacin

caminos

Volquetes.

Camiones Planchas. Camiones cisternas o pipas

Camiones de Volteo.

Camiones fuera de

(Dmper).

En general los camiones tambin se pueden clasificar de acuerdo a la forma que

realizan una determinada actividad, teniendo as la siguiente clasificacin:

transporte, oscilando los pesos netos entre 30 y 40 toneladas con cargas tiles

entre 40 y 60 toneladas.

Suelen tener una elevada capacidad de

capacidad de carga muy variable.

Dmper: Vehculos de caja basculante muy reforzada (tara mayor o igual a la

carga til). Suelen tener varios ejes tractores y calzar neumticos todo terreno. Se emplean para transportes cortos, fuera de carreteras o caminos y tienen

Camiones: Vehculos de caja descubierta, destinados al transporte de cargas

superiores a 500 Kg, siempre han de ser basculantes.

capacidad, tienen un diseo especial que los compatibilizan para soportar cargas

bruscas, terrenos accidentados, etc.

1. El tiempo permitido por el contrato de construccin.

2. La sincronizacin de las operaciones secuenciales.

3. Las variaciones de las tarifas de renta del equipo, con el tiempo que toma a los equipos realizar la operacin.

El tiempo tambin se debe tomar en cuenta, al momento de realizar la seleccin

del equipo, ya que esta depende directamente de las siguientes consideraciones de tiempo:

-

-

-

-

-

Productividad Normal (Qn): es la operacin del equipo no automatizado

con un rgimen de produccin un poco ms bajo. Puede suponerse igual a la productividad ptima, durante 45 50 min. de cada hora.

Qn = fw * Qp

Productividad real (Qr): Qr = fp * Qn = fw * fp * Qp = fa * Qp

Factor de eficiencia del trabajo (fw): su promedio normal es 0.8 y su origen est en el porcentaje de trabajo de un equipo en una hora.

Factor de direccin del trabajo (fp): toma en cuenta las interrupciones de operacin del equipo relacionados con la organizacin del trabajo y de la direccin del mismo.

Factor de productividad real (fa): es un factor de eficiencia general de operacin que es el producto de fw*fp.

-

- ProductividadOptima(Qp):eslamejorproductividadquepuede

esperarse de un equipo, est regida por las limitaciones de diseo del equipo y su determinacin se basa en la situacin ideal de que el equipo trabaje los 60min. de cada hora.

La productividad del equipo de construccin es una base primordial para su

seleccin al planear una operacin. Es la expresin empleada para asignar el rendimiento del equipo en una unidad de tiempo (normalmente una hora), donde la cantidad de tiempo depende principalmente de las condiciones del trabajo y de la direccin del mismo, as como de la destreza del operador, y de la coordinacin con las dems fuerzas de construccin. En este sentido es necesario manejar los siguientes conceptos:

Productividad y eficiencia del equipo

Para la seleccin de equipos de construccin, depende de varios factores, como

la productividad, la renta horaria, entre otros.

Como se explic al inicio, los equipos detallados anteriormente, son los que

comnmente son utilizados por los contratistas, para ejecutar las diferentes obras horizontales; pero cabe sealar que esto no cumple con lo que la ingeniera de transporte exige.

U$$ 25.00

U$$ 25.00

Camin de 8 M

B, no posee este equipo

U$$ 35.00

Camin de 10 M

De la misma capacidad

U$$ 40.00

U$$ 35.00

Vibrocompactador

A, no tiene este equipo

U$$ 70.00

Retroexcavadora

Capacidad de pala A > B

U$$ 35.00

U$$ 50.00

Cargador Frontal

U$$ 45.00

U$$ 45.00

Motoniveladora

B, no tiene este equipo

U$$ 40.00

Buldzer D4

A, no tiene este equipo

U$$ 40.00

Buldzer D5

B, no tiene este equipo

U$$ 60.00

Buldzer D6

U$$ 70.00

U$$ 85.00

Buldzer D8

B, no tiene este equipo

U$$ 100.00

Buldzer D9

Observaciones

Renta B

Renta A

Equipo

Cabe mencionar que las rentas investigadas corresponde a un mdulo (A), que se

encuentra ubicado en la ciudad de Sbaco, en el departamento de Matagalpa y el segundo mdulo (B), se encuentra en la ciudad de Jinotega; como se puede observar, ambos se localizan en la zona norte del pas.

Detalle de Renta Horaria

Como parte del presente trabajo, se han investigado algunos valores de renta

horaria (como ya se ha aclarado, generalmente los mdulos son incompletos), por lo que los datos siguientes no encierran todos los equipos.

Movimiento de terracerias.- Esta fundamentado en los volmenes a mover en

relacin a las distancias de acarreo, para ello intervienen diferentes conceptos de los cuales depender la economa del proyecto.

Clculo de volmenes: Con el rea de cada una de las secciones se integran los

volmenes por el mtodo del promedio de reas extremas sumando dos reas de seccin contiguas, promedindolas y multiplicndolas por la mitad de la distancia entre ambas.

ENTRE

TIERRA

DE

VOLUMENES

LOS

DE

DETERMINACION

ESTACIONES.

Por lo antes expuesto se convierte en asunto de especial importancia en la

construccin de proyecto viales, el clculo de los volmenes de tierra a mover, segn las experiencias, el 50% del monto total de una obra vial, corresponde a la actividad de movimiento de tierra, por ello la mayor exactitud en la obra es de inters para el dueo de la obra como para el constructor de la misma.

Excavacin de los materiales.

Extraccin de los materiales.

La carga de los materiales para su transportacin. La transportacin de los materiales.

La descarga o amontonamiento del material en terraplenes. El esparcimiento o extensin del material en los terraplenes. Eventualmente la compactacin de los terraplenes.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Una operacin completa del movimiento de tierra, exige de siete operaciones

elementales:

En ambos casos debe efectuarse lo que constituye propiamente un "movimiento

de tierras.

Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de pavimentacin

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 excavacin", y en el segundo, un trabajo de "relleno o de terrapln".

DIAGRAMA DE MASA

MOVIMIENTO DE TIERRA

7.

6.

5.

4.

3.

se proyecta la subrasante sobre el dibujo del perfil del terreno.

se determina en cada estacin, o en los puntos que lo ameriten, los espesores de corte o terrapln.

se dibujan las secciones transversales topogrficas (secciones de construccin)

se dibuja la plantilla del corte o del terrapln con los taludes escogidos segn el tipo de material, sobre la seccin topogrfica correspondiente, quedando as dibujadas las secciones transversales del camino.

se calculan las reas de las secciones transversales del camino por cualquiera de los mtodos ya conocidos.

se calculan los volmenes abundando los cortes o haciendo la reduccin de los terraplenes, segn el tipo de material y mtodo escogido.

se dibuja la curva con los valores anteriores.

1.

2.

EL PROCEDIMIENTO PARA EL PROYECTO DE LA CURVA MASA ES COMO SIGUE:

Los volmenes se corrigen aplicando un coeficiente de abundamiento a los cortes

o aplicando un coeficiente de reduccin para el terrapln.

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 terrapln con signo negativo; como bsidas se toma el mismo cadenamiento utilizado en el perfil.

La curva masa busca el equilibrio para la calidad y economa de los movimientos

de tierras, adems es un mtodo que indica el sentido del movimiento de los volmenes excavados, la cantidad y la localizacin de cada uno de ellos.

DIAGRAMA DE MASA

d.

c.

b.

Acarreo libre.- Es la distancia a la que se hace el movimiento de un

volumen sin requerir de trabajos elaborados o en el caso de contratos sin llegar a un pago adicional, actualmente en Nicaragua est fijado para una longitud no mayor de 600 metros.

Sobre acarreo.- Es el transporte de los materiales a una distancia mayor a la del acarreo libre y se obtiene multiplicando el volumen a mover por la distancia que hay del centro de gravedad del corte al centro de gravedad del terrapln; de acuerdo a la distancia que se tenga que mover se puede hacer con camin o maquinaria.

Prstamo lateral.- La diferencia que se necesite para formar un terrapln al nocompensarloconuncorterequerirdeunvolumenadicional, denominado prstamo que se obtendr de la parte lateral del camino. Prstamo de banco.- Se presenta en las mismas condiciones que el anterior solo que por la calidad del material o por no encontrarlo sobre el camino se utilizara de un lugar especial segn convenga, por lo general

este acarreo se realiza con camiones.

a.

proporcionado por los laboratorios de suelo. Como resultado se obtiene que los

volmenes de relleno son mayores a los calculados inicialmente. Esto se debe a que el volumen necesario del lugar, donde se va a rellenar para luego ser compactado, es mayor que el volumen suelto.

de

es

Consisteenafectarlosvolmenesderellenoporuncoeficiente

abundamientodelmaterialexcavadoestecoeficientegeneralmente

los

Clculo de la curva masa por el procedimiento de abundar

terraplenes.

Los volmenes de los cortes en este caso no sufrirn modificaciones. En

cambio los volmenes de los terraplenes se multiplicarn por coeficientes generalmente menores que la unidad para convertirlos en volmenes compactos.

Con este procedimiento los volmenes sobreacarreados quedan a base de material compacto.

En Nicaragua, el procedimiento de abundar los terraplenes es el que utilizan normalmente las empresas consultoras para calcular el diagrama de masas.

Clculo de la curva masa para el procedimiento de corregir los

volmenes de los terraplenes.

Los volmenes de corte de cada estacin se multiplican por un coeficiente

mayor que la unidad que corresponden al abundamiento que sufrir el material. Los volmenes de los terraplenes no sufrirn modificaciones.

Al calcular los sobreacarreos habr que tomar los volmenes sobreacarreados del material compacto. Para esto, se dividir la ordenada del volumen sobreacarreado entre el coeficiente usado.

Otros autores presentan diferentes procedimientos para el clculo del diagrama de

masa, los que se detallan a continuacin:

Clculo del diagrama de masas por el procedimiento de abundar los cortes.

DIAGRAMA DE

PROCEDIMIENTOS OPTATIVOS PARA EL CALCULO DEL

MASAS

En el dibujo del diagrama de masas se presentan dos casos de discontinuidad:

Cerca de las proximidades de un puente, el material de corte si lo hubiera, no puede ser transportado hacia el otro lado del ro a menos que hubiera un puente provisional o un desvo, en este caso la ordenada de la curva queda en el aire, as es que si no hay compensacin, este material tendra que botarse y tomarse como un desperdicio extra.

En el caso de la curva se haya dibujado en un tramo largo y posteriormente se detecte que en un tramo intermedio no hay balance de suelo y se tenga que subir o bajar la subrasante, se deja un corte en la curva en el sitio hasta donde no hay perturbacin, se efectan de nuevo los clculos y se hace el balance. Si se logra el balance en un nuevo tanteo se coloca la ordenada de la ltima estacin perturbada y se coloca una ecuacin de masas.

Podrn dibujarse diferentes alternativas de lnea compensadora para mejorar los

movimientos, teniendo en cuenta que se compensan ms los volmenes cuando la misma lnea compensadora corta ms veces la curva, pero algunas veces el querer compensar demasiado los volmenes, provoca acarreos muy largos que resultan ms costosos que otras alternativas.

Cuando est dibujada la curva se traza la compensadora que es una lnea

horizontal que corta la curva en varios puntos.

Se dibuja la curva masa con las ordenadas en el sentido vertical y las absisas en

el sentido horizontal utilizando el mismo dibujo del perfil.

DIBUJO DE LA CURVA MASA.

El volumen se obtendr restando la ordenada de la lnea compensadora A B a la

de la lnea de acarreo libre a-b.

La diferencia de absisas X B ser la distancia a la que hay que restarle el

acarreo libre para obtener la distancia media de sobre acarreo convertida en estaciones y aproximada al dcimo.

Se traza una lnea en la parte media de la lnea horizontal compensadora y la lnea

horizontal de acarreo libre.

Determinacin del sobre acarreo:

Se corre horizontalmente la distancia de acarreo libre 600 metros, de tal manera

que toque dos puntos de la curva, la diferencia de la ordenada de la horizontal al punto ms alto o mas bajo de la curva, es el volumen.

Determinacin del acarreo libre:

Si la curva masa se presenta en el sentido del cadenamiento en forma ascendente

la diferencia indicara el volumen de material que tendr que desperdiciarse lateralmente al momento de la construccin, por lo regular resultan muy costosos.

la necesidad de

Cuando la lnea compensadora no se puede continuar y existe

iniciar otra, habr una diferencia de ordenadas.

Determinacin del desperdicio:

El contratista lo utiliza para:

Distribucin del equipo

Determinar el sentido de los movimientos. Cuantificar los volmenes movidos.

UTILIZACION DEL DIAGRAMA DE MASAS

El proyectista lo utiliza para:

Comparar alternativas y escoger la subrasante ms econmica. Para seleccionar el equipo ms econmico.

Determinar los sobreacarreos y seleccin adecuada de los bancos de prstamo.

6)

5)

4)

3)

2)

La curva crece en el sentido del cadenamiento cuando se trata de cortes y

decrece cuando predomina el terrapln.

En las estaciones donde se presenta un cambio de ascendente a descendente o viceversa se presentara un mximo y un mnimo respectivamente.

Cualquier lnea horizontal que corta a la curva en dos extremos marcara dos puntos con la misma ordenada de corte y terrapln indicando as la compensacin en este tramo por lo que sern iguales los volmenes de corte y terrapln. Esta lnea se denomina compensadora y es la distancia mxima para compensar un terrapln con un corte.

La diferencia de ordenada entre dos puntos indicara la diferencia de volumen entre ellos.

El rea comprendida entre la curva y una horizontal cualquiera, representa el volumen por la longitud media de acarreo

Cuando la curva se encuentra arriba de la horizontal el sentido del acarreo de material es hacia delante, y cuando la curva se encuentra abajo el sentido es hacia atrs, teniendo cuidado que la pendiente del camino lo

permita.

1)

PROPIEDADES DE LA CURVA MASA:

Subrasante econmica: es aquella que ocasiona el menor costo de la obra,

entendindose como esto, la suma de las erogaciones ocasionadas durante la construccin y por la operacin y conservacin del camino una vez abierto al trnsito.

5)

6)

7)

volumtricca

Relleno Abundado : Vr * %

Ordenada = Vc (Vr * % ) + ordenada de la estacin anterior

Ordenada Masa Final = Ord.inicial + Vcorte - Vrabundado

variabilidad

de

coeficiente

o

abundamiento

de

porcentaje

%

2)

3)

4)

2

Vc = (Ac1 +Ac2 ) * SD estacin. Vr = (Ar1 + Ar2 ) * SD estacin

SD = Estacin siguiente Estacin anterior

1)

FORMULAS A UTILIZAR PARA EL CALCULO DEL DIAGRAMA DE MASAS

En la utilizacin del diagrama de masa, para el anlisis de movimiento de tierra de

determinado proyecto, se debe tener cuidado en considerar la capa de suelo natural (oscila entre 5 y 10 centmetros), ya que esto representa grandes volmenes de corte; que generalmente no se toma en cuenta, convirtindose en una desventaja del mtodo.

e)

f)

c)

d)

b)

En terrenos planos en que la superficie natural se aproxima mucho a la

subrasante, el diagrama presenta una pendiente negativa pronunciada demandando grandes volmenes de prstamos.

En terrenos en los que la subrasante debe tener cierta altura para quedar a salvo de las inundaciones o de la humedad que por capilaridad puede llegar a perjudicar las terraceras.

En terrenos en donde es necesario alojar la carretera en firme.

En aquellos tramos de la carretera con pendiente mxima sostenida; donde las excavaciones son excesivas y dificultosas.

En los accesos a los puentes. En las intersecciones a nivel.

a)

LIMITACIONES DEL USO DEL DIAGRAMA DE MASAS

El diagrama no puede ser aplicado o no es de mucha utilidad, cuando la subrasante est obligada a proyectarse en determinada forma por circunstancias especiales tales como:

-176.75

4.00

1.00

0 + 300

78.00

60.00

60.00

10.0

-158.75

2.00

5.00

0 + 280

13.00

10.00

75.00

5.0

-220.75

0.00

10.00

0 + 270

0.00

0.00

90.00

5.0

-310.75

0.00

8.00

0 + 260

0.00

0.00

140.00

10.0

-450.75

0.00

6.00

0 + 240

39.00

30.00

80.00

10.0

-491.75

3.00

2.00

0 + 220

117.00

90.00

20.00

10.0

-394.75

6.00

0.00

0 + 200

182.00

140.00

0.00

10.0

-212.75

8.00

0.00

0 + 180

182.00

140.00

0.00

10.0

-30.75

6.00

0.00

0 + 160

130.00

100.00

0.00

10.0

99.25

4.00

0.00

0 + 140

65.00

50.00

40.00

10.0

124.25

1.00

4.00

0 + 120

6.50

5.00

45.00

5.0

85.75

0.00

5.00

0 + 110

0.00

0.00

60.00

5.0

25.75

0.00

7.00

0 + 100

0.00

0.00

150.00

10.0

-124.25

0.00

8.00

0 + 080

65.00

50.00

150.00

10.0

-209.25

5.00

7.00

0 + 060

35.75

27.50

32.50

2.5

-206.00

6.00

6.00

0 + 055

136.50

105.00

82.50

7.5

-152.00

8.00

5.00

0 + 040

182.00

140.00

90.00

10.0

-60.00

6.00

4.00

0 + 020

130.00

100.00

70.00

10.0

0.00

4.00

3.00

0 + 000

R. Abundado

RELLENO

CORTE

RELLENO

CORTE

ORDENADA

VOLUMENES (M)

AREAS (M)

S.D. (M)

ESTACION

Los datos en color negro son propios del levantamiento, mediante el uso de las

frmulas antes expuestas se ha realizado los clculos correspondientes tabulados

desechable, por lo que no se considera al momento de los clculos respectivos.

de material

detalles

no presenta

Como se puede observar el levantamiento

Bocana de Paiwas, R.A.A.S.

Enero/2004

Apertura de camino Finca San Jos.

Proyecto:

Municipio:

Fecha de Levantamiento:

masa

de

A continuacin se presenta un ejercicio de aplicacin del diagrama

realizado a un proyecto de camino.

DIAGRAMA DE MASA

ESTACION

ORDENADA

-550

-450

-350

-250

-150

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

20 40

0

-50

50

150

250

Diagrama de Masas, bien pudo ser otro valor (Por ejemplo

realizan mediante el

1000 u otro).

Se ha iniciado con una ordenada cero 0, lo que no afecta los anlisis que se

en la tabla anterior; con el fin de obtener los valores de las ordenadas que

permiten construir el Diagrama de Masas, que se presenta a continuacin: