Saludos a los ingenieros y a todos aquellos interesados en la construcción relacionada a vías, en esta oportunidad compartimos la Tesis de Master en Ingenieria civil con Mención en Ingenieria Vial titulada “Análisis y Ejecución de Movimiento de Tierras en una Obra Empleando el Diagrama de Curva Masa” elaborada por Francisco Guevara-Martinez a quien damos todo el crédito y agradecimiento correspondiente. El documento fue presentado en la Facultad de Ingeniera de la Universidad de Piura (Lima, Perú) y se comparte bajo licencia: Creative Commons Atribución-Nocomercial-SinDerivadas 2.5 Perú; El documento compartido es la versión original mencionar que no se le han realizado cambios, respetando además todos los términos de la mencionada licencia.
Tabla de Contenidos
Resumen del documento
Dentro el resumen del presente documento se menciona lo siguiente:
En un proyecto de vía terrestre de comunicación, sea ésta un acceso minero, se establece un diseño que se adecúe a las necesidades de la Compañía Minera, en base a una serie de datos recopilados en campo. Una vez definido el proyecto bajo todos los parámetros necesarios y previos a la construcción, se procede a la determinación de volúmenes de material que serán removidos o reubicados con el fin de ajustar el nivel de sub rasante del terreno al diseño establecido. Este paso se conoce como “Movimiento de Tierras”, y es de vital importancia, pues de su correcta planificación depende la pérdida o ganancia de tiempo y dinero.
El movimiento de tierras comprende el grupo de actividades que producen las modificaciones necesarias para llegar al nivel de diseño de la sub rasante, mediante el empleo de maquinaria pesada tal como: excavadoras, cargadores frontales, tractores, volquetes, rodillos, motoniveladoras, etc, cuyas funciones y rendimientos serán analizados en la presente tesis.
Previo al movimiento de tierras, es necesario ejecutar una serie de trabajos en campo para poder indicar claramente a los Ingenieros de Producción y a los operadores de maquinarias los sitios por donde atraviesa la vía y los niveles a los cuales deben regirse para construir los rellenos o cortes.
El desarrollo de esta tesis se realiza de la siguiente manera:
– Detalle de las actividades en campo previas al movimiento de tierras, las cuales serán fundamentales para la correcta ejecución de los trabajos por parte del contratista.
– Diseño del movimiento de tierras mediante el uso del diagrama de masas, que comprende el cálculo de áreas de corte y relleno, de acuerdo a las secciones transversales, volúmenes y distancias de acarreo y sobreacarreo.
– Elección del tipo de maquinaria más adecuada de acuerdo al tipo de trabajo a realizar.
– Análisis del rendimiento de los equipos que intervienen en los movimientos de tierras.
– Proceso constructivo de la plataforma sobre el cual se colocará el material de afirmado incluyendo los equipos necesarios.
– Análisis de precios unitarios de las actividades ejecutadas, en base a ellos se determinará un presupuesto referencial del movimiento de tierras.
Los puntos que se desarrollan en este documento son los siguientes:
1. Movimiento de tierras
1.1. Definición
1.2. Estados de los materiales durante el proceso
1.2.1. Material en banco
1.2.2. Material suelto
1.2.3. Material compacto
1.3. Esponjamiento
1.4. Compresibilidad
1.5. Ecuación general de pesos unitarios y volúmenes
1.6. El suelo
1.7. Tipo de materiales geotécnicos
1.8. Clasificación según el suelo
1.8.1. El sistema AASHTO (The American Association of State Highway and Transportation Officials)
1.8.2. El sistema SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos)
1.9. Tipos de suelos
1.9.1. Suelos finos
1.9.2. Suelos plásticos
1.9.3. Suelos granulares
1.9.3.1. Suelos granulares sin finos
1.9.3.2. Suelos granulares con finos
1.9.4. Suelos permeables
1.9.5. Suelos impermeables
1.10. Excavaciones
1.10.1. Excavación para la explanación
1.10.2. Excavación complementaria
1.10.3. Excavación en zonas de préstamo
1.10.4. Clasificación de las excavaciones
1.10.4.1. Excavación en roca fija
1.10.4.2. Excavación en roca suelta
1.10.4.3. Excavación en material suelto
1.11. Extendido
1.12. Compactación
1.12.1. Prueba Proctor Estándar
1.12.2. Factores que afectan la compactación
1.12.2.1. Efectos del tipo de suelo
1.12.2.2. Efectos del esfuerzo de compactación
1.12.3. La compactación según la estructura física y los parámetros de los suelos
1.12.4. Prueba Próctor Modificada
1.12.5. Compactación en campo
1.12.5.1. Compactador de rodillos de tambor liso
1.12.5.2. Compactador de neumáticos de hule
1.12.5.3. Compactador con rodillos de pata de cabra
1.12.5.4. Compactador de rodillos vibratorios
1.13. Terraplenes
1.14. Pedraplenes
1.15. Afirmado
2. Diagrama de curva masa
2.1. Definición
2.2. Objetivo de la curva masa
2.3. Método de cálculo de los volúmenes de tierra
2.3.1. Método de los perfiles consecutivos
2.4. Trazo de perfiles
2.5. Tipos de perfiles
2.5.1. Perfiles longitudinales
2.5.2. Perfiles transversales
2.6. Método de perfiles transversales
2.7. Determinación del movimiento de tierra entre perfiles
2.8. Utilización del diagrama de masas
2.9. Limitaciones del uso del diagrama de masas
2.10. Procedimiento para el cálculo del diagrama de la curva masa
2.11. Fórmulas a utilizar para el cálculo del diagrama de la curva masa
2.12. Ordenadas de curva masa
2.13. Propiedades del diagrama de curva masa
2.14. Dibujo de diagrama de la curva masa
2.15. Determinación de los acarreos
2.15.1. Acarreo libre
2.15.2. Distancia media de sobre acarreo
2.15.3. Determinación del sobre acarreo
2.15.4. Determinación del desperdicio
2.15.5. Préstamo lateral
2.15.6. Préstamo de banco
2.16. Sub rasante económica
2.17. Posición más económica de la compensadora
3. Aplicación al caso de la construcción de una obra vial en un proyecto minero
3.1. Nombre de la obra
3.2. Ubicación
3.3. Descripción del proyecto
3.4. Características técnicas
3.5. Actividades previas al movimiento de tierras
3.5.1. Replanteo de los puntos inicial y final de referencia
3.5.2. Replanteo del eje de la vía
3.5.3. Replanteo de curvas horizontales
3.5.4. Progresivas en el eje de la vía
3.5.5. Replanteo y trazado de la franja o ancho de la vía
3.5.6. Desbroce y limpieza del terreno
3.5.7. Replanteo de cotas de diseño
3.6. Perfil longitudinal
3.7. Secciones transversales
3.8. Selección de factores de esponjamiento y contracción
3.9. Cálculo de Ordenadas
3.10. Diagrama de masas: gráfico
3.11. Distancia de acarreo
3.11.1. Acarreo libre
3.11.2. Sobreacarreo
3.12. Canteras de compensación y no compensadas
3.12.1. Canteras de compensación (corte y relleno)
3.12.2. Canteras no compensadas (corte o relleno)
3.13. Centro de gravedad de una cantera no compensada
3.14. Identificación de Canteras en el proyecto
4. Equipo pesado empleado en la construcción de la obra vial
4.1. Operaciones básicas para un movimiento de tierras
4.1.1. Desbroce
4.1.2. Banqueos
4.1.3. Excavaciones en zonas de préstamo
4.1.4. Ejecución de terraplenes
4.1.5. Transportes
4.2. Descripción de los equipos
4.2.1. Cargadores Frontales
4.2.2. Excavadora
4.2.3. Motoniveladora
4.2.4. Rodillo liso
4.2.5. Tractor de oruga
4.2.6. Retroexcavadora
4.2.7. Volquetes
4.3. Procesos constructivos de los rubros de movimiento de tierras
4.3.1. Explotación
4.3.2. Transporte
4.3.3. Relleno
4.4. Grupos de maquinarias a utilizarse de acuerdo a la distancia de acarreo
4.4.1. Grupo 1
4.4.2. Grupo 2
4.4.3. Grupo 3
4.5. Rendimiento de equipos
4.5.1. Rendimiento individual de equipos
4.5.1.1. Tiempo de ciclo
4.5.1.2. Factor de eficiencia
4.5.1.3. Cálculo del rendimiento
4.5.2. Rendimiento por grupo de maquinarias
5. Presupuesto
5.1. Listado de actividades
5.2. Análisis de precios unitarios
5.3. Presupuesto referencial
5.4. Análisis de horas máquina de los equipos empleados en el proyecto
5.4.1. Escenario obra
5.4.2. Escenario curva masa
ANEXO I
1.1. Plano de ubicación del proyecto
1.2. Plano de planta del proyecto
1.3. Plano de perfil longitudinal del proyecto
1.4. Plano de secciones transversales
ANEXO II
2.1. Cálculo de ordenadas del diagrama de masas
ANEXO III
3.1. Gráfico del diagrama de curva masa
ANEXO IV
4.1. Análisis de precios unitarios
ANEXO V
5.1. Producción de una excavadora
5.2. Producción de un tractor
5.3. Producción de un cargador frontal
5.4. Producción de los volquetes
5.5. Producción de un rodillo
Opinión personal acerca el documento
El documento es muy útil tomando en cuenta que se analiza el movimiento de tierras de una obra real, los puntos desarrollados están claramente conceptualizados; Los cálculos están explicados y sustentados. Se culmina la tesis con la elaboración de un referencial de las actividades propias del movimiento de tierras: corte, relleno y transporte.
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