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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Concepto de Compactación de suelos

Se entiende por compactación de suelos al incremento artificial de su peso específico por medio de métodos mecánicos. Se distingue de la consolidación de los suelos en que, en este último proceso, el peso específico crece gradualmente bajo la acción natural de sobrecargas impuestas que provocan expulsión del agua por un proceso de difusión. Ambos proceso involucran disminución de volumen, por lo que en el fondo son equivalentes.

La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación. Esto se obtiene gracias a la aplicación de técnicas apropiadas para aumentar su peso específico, disminuyendo los vacíos. Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales , tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensa, muelles, pavimentos, entre otros.

Generalmente el terreno de una zona a desarrollar no suele ser ideal desde el punto de vista de la ingeniería de suelo. En muchos casos el Ingeniero debe evitar problemas potenciales eligiendo otro lugar o eliminando el terreno indeseable y sustituirlo por un suelo adecuado. En los inicios de la construcción de carreteras se empleaba este método, por ejemplo se desviaban las carreteras al encontrar pantanos. Pero con el desarrollo de las ciudades y empleo de normas más estrictas de alineaciones de caminos, el ingeniero se ha visto en la necesidad de construir en zonas seleccionadas por razones diferentes a la cimentación.

Métodos de Compactación

Un método para construir en zonas suelos inadecuados es la mejora del suelo o estabilización con el objetivo de que el suelo mejorado presente un mejor comportamiento ingenieril. El principal método para la mejora del suelo es el aumento de la compacidad la cual se logra de distintas maneras, una de estas es la compactación, que es la que nos ocupa en este trabajo.

Los métodos usados en la compactación de suelos varían de acuerdo a su tipo. Por ejemplo, en los arenosos el método que se puede utilizar es el vibratorio, pero en los plásticos el método de carga estática resulta ser el mejor. La eficiencia de cualquier tipo de compactación depende, principalmente, del contenido de agua del suelo antes de la compactación y la energía especifica que se aplique en el proceso.

Para poder analizar la influencia particular de los factores involucrados en la eficiencia de una técnica o equipo de compactación, es necesario disponer de procedimientos estandarizados. Para esto se llevan a cabo pruebas de laboratorio con el fin de desarrollar el que sea adecuado. De esta forma se puede tener la seguridad de que en el campo el equipo utilizado trabaje en las condiciones previstas en el proyecto.

En la realidad se toman varias muestras del suelo que se usará, en el laboratorio se sujetan las muestras a distintas condiciones de compactación, hasta encontrar algunas que garanticen un proyecto seguro y que puedan lograrse

Pruebas de compactación

Actualmente existen muchos métodos de prueba en el laboratorio que permiten obtener condiciones óptimas para el trabajo de campo. El primer método es el R.R. Proctor, que es conocido hoy en día como Prueba Proctor Estándar o AASHO (American Asociation of State Higway Officials). La prueba consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas, dentro de un molde de dimensiones y formas específicas. Esto se hace, con aplicación de golpes con un pisón, también con ciertas especificaciones, este se deja caer libremente desde una altura prevista.

Proctor estudio la influencia del contenido de agua inicial del suelo y concluyó que esta era fundamental en la compactación. En efecto, observó que ha contenidos de humedad crecientes se obtenían más altos pesos específicos secos, pero que esta tendencia no se mantenía siempre.

Con ciertos valores de contenido de humedad, los pesos específicos secos disminuían, resultando en malas compactaciones de la muestra. Esto da a lugar a una gráfica llamada curva de compactación en la cual se grafican los pesos específicos secos y porcentajes de humedad. En ella, el punto donde los pesos específicos alcanzan su mayor nivel es el vértice de la curva. Proctor puso de manifiesto que para un suelo dado y usando el procedimiento descrito, existe un valor de contenido de humedad que produce el máximo peso específico seco, que puede lograrse en este procedimiento de compactación.

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Los cómputos métricos de las actividades de sobreacarreo, Transporte de material serán efectuados en metros cúbicos por kilómetro (M3-Km), obtenidos de la simple multiplicación del volumen de material transportado (Metros Cúbicos) por la distancia de transporte recorrida hasta su destino (Expresada en Kilómetros).

Actividades donde interviene la distancia de Sobreacarreo:

Para Transporte de Material estarán presentes en los siguientes trabajos:

– Excavación no clasificada
– Remoción de derrumbes
– Terraplenes conformados con material de préstamo
– Transporte desde acopios
– Transporte de materiales de corte
– Transporte a buzones de depósito
– Transporte de material granular (Rubro de Pavimentación: Capa base, sub base, material triturado, etc.)

Para realizar todas las actividades de transporte se utilizarán volquetes, cargadores frontales, excavadores y retroexcavadores.

En cuanto a la distancias para el caso de acopios y buzones, esta tiene que ser medida horizontalmente entre el centro de gravedad de la masa de origen y el destino final de trabajo. Si el transporte se realiza a lo largo de la vía del proyecto se consideraran simplemente las progresivas del punto de origen y de destino.

Es importante considerar en la etapa de diseño y elaboración del proyecto carretero: todos los yacimientos de material, cálculo preciso de volúmenes de corte en movimiento de tierras, ubicación de plantas de trituración o asfaltos, buzones o áreas de depósito, áreas de acopio o depósito, distancias exactas, etc. Para así no tener grandes variaciones en las cantidades de transporte de material o sobreacarreo consideradas, derivando en una variación en el presupuesto definido.

Fuente:

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