Movimiento de Tierras
Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza y así aportar materiales útiles en obras de ingeniería e industria.
Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
• Excavación o arranque
• Carga
• Acarreo
• Descarga
• Extendido
• Humectación o desecación (Compactación)
• Servicios auxiliar (refinos, saneos, etc.)
Los materiales se presentan en la naturaleza en formaciones de tipos diversos, que se denominan bancos, en perfil cuando están en la traza de una carrera, y en préstamos fuera de ella. La excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material. Cada terreno presenta distinta dificultad a su excavalidad y por ello en cada caso se precisan medios diferentes para afrontar con éxito su excavación.
El movimiento de tierras se lleva acabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas veces como como efecto secundario (aumento del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para para conseguir la mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonanado).
Cuando se construye una carretera es necesario modificar la configuración del terreno, excavando o desmontando en las partes más alta con la finalidad de reducir las pendientes y rellenando en las partes bajas para cumplir con las normas de diseño o para prevenir daños a la obra, por efecto de las aguas.
Todas las actividades realizadas para producir las modificaciones necesarias hasta lograr construir la sección de proyecto a nivel de la sub-rasante constituyen el movimiento de tierra.
Las operaciones para llevar a cabo el movimiento de tierras son: Limpieza, desmonte, excavación, transporte o acarreo, rellenos y compactación.
Limpieza
Consiste en la eliminación y remoción de todo tipo de vegetación, escombros y desechos dentro de los límites señalados en los planos o indicados por la supervisión.
Desmonte
Esta operación precede a cualquier excavación o relleno y se define como la eliminación de árboles, troncos, raíces y otros materiales indeseables dentro de los límites del trabajo.
Excavación
Los materiales se encuentran en la naturaleza en formaciones de muy diversos tipos, que se denominan bancos: en perfil cuando están en la traza de una carretera, y en préstamo cuando está fuera de ella. La excavación consiste en excavación y nivelación para la plataforma de la carretera y para ello podrán emplearse diferentes procedimientos de acuerdo con la volumetría y el tipo de material que se excava.
Métodos de Excavación
a) Manual
La excavación a mano es la más antigua, el suelo queda bien fragmentado y tiene gran importancia donde los volúmenes a cortar son pequeños, la zona de corte es muy restringida o la mano de obra es abundante y barata.
b) Mecanizada
Existe una enorme variedad de maquinarias versátiles, eficientes y que pueden excavar cualquier tipo de suelo en forma económica, la clave de ello está en selección del equipo apropiado para cada caso y en esto la experiencia es fundamental.
c) Voladura
Cuando se tiene roca sana, tenaz que no puede ser desgarrada con equipo se recurre a la voladura o uso de explosivos para fragmentar el material.
Clasificación de la excavación
Los diferentes materiales presentan distintos grados de dificultad al ser excavados encontrándose algunos que es necesario aflojarlos con el empleo del desgarrador, otros obligaran al uso de compresores e incluso el uso de voladura, esto obliga a clasificar la excavación como sigue:
Excavación en material inservible
Se refiere a la excavación y eliminación de suelos finos saturados o no saturados pero con alto contenido de materia orgánica (capa vegetal), escombros y otros materiales suaves que no son adecuados para su empleo en la construcción de rellenos.
Excavación en roca
Se refiere a la excavación de material que por su dureza solo puede ser cortado con el uso de desgarradores o voladuras.
Excavación en material no clasificado
Se denomina así al corte de materiales comunes que no estén clasificados ni como roca ni como inservibles.
Excavación en caja o drenaje
Se refiere a todas las excavaciones necesarias para definir la sección de proyecto, áreas de estacionamiento, zanjas entre otras.
Excavación para estructuras
Esta operación consiste en la excavación de material con la finalidad de permitir la construcción de alcantarillas, bases para puentes, muros etc.
Excavación de préstamos
Cuando la excavación dentro de los límites del trabajo no es suficiente para construir los terraplenes o rellenos, será necesaria la aprobación de una fuente de materiales llamados de “préstamos”.
Relleno
Son trabajos de extensión y compactación de suelos de origen de la misma excavación o de préstamos de zanjas, cimentaciones, trazados de muros, o cualquier zona que por su compromiso estructural o extensión reducida, no permite utilizar los equipos y maquinaria con que se realiza la ejecución de otro tipo de relleno, el terraplanado.
Para los rellenos se emplean materiales seleccionados limpios, naturales, adecuados para este fin, del mismo modo que los terraplenados.
El extendido debe poseer la humedad y compactación necesaria para ejecutar correctamente el relleno; uno de los más comunes en edificación es el relleno de trasdós de muro con drenaje.
Material para rellenos
El material que se emplee en los rellenos, debe ser el apropiado según la clasificación de suelo y ensayos de laboratorio. Material que deberá ser verificado preferiblemente por el propio laboratorio, o en base a los métodos prácticos de reconocimiento de suelos.
Relleno con Arena o Grava
Este relleno se realiza previa colocación del relleno y la impermeabilización y protección con arena o grava.
Relleno con Grava
Si se rellena con grava, no se requiere compactación, por las características mismas del material; en lo posible los camiones vierten directamente sobre el sector a rellenar, si no es posible acercar el camión, se realiza con una pala cargadora.
Relleno con Arena
Si se rellena con arena, la misma debe ser limpia o de mezcla arenosa gravosa; los materiales se extienden por tongadas sucesivas, dándole el espesor que permitan los medios de compactación utilizados. Se humectarán las capas si fuera necesario para lograr una compactación correcta.
Relleno de Zanjas
En caso de rellenos de zanjas para instalaciones, se realiza del mismo modo que en el trasdós nombrado anteriormente, con arenas seleccionadas.
Se inicia el relleno con una cama de apoyo para la tubería, la misma puede ser de hormigón o granular; con un espesor que varía de acuerdo al diámetro del tubo.
Es necesario construirlos cuando queremos elevar la rasante de la carretera con relación al terreno natural, para ello utilizamos los materiales provenientes de la excavación en caja y en los casos necesarios, los materiales de préstamos.
Ejecución de los Rellenos
El relleno debe ejecutarse por capas horizontales de espesor suelto no mayor de 20 cm., en todo el ancho de la calzada o acera y en longitudes adecuadas, de acuerdo al método empleado en la distribución, mezcla y compactación. En caso de ser transportado y vaciado mediante camiones, mototraillas, u otro equipo de volteo, la distribución debe ser efectuada mediante Bulldozer, Motoniveladoras u otro equipo adecuado. Si el material no fuese uniforme, se debe proceder además a mezclarlo hasta obtener la debida uniformidad. Al mismo tiempo, deberá controlarse el tamaño máximo de los elementos que integren dicho material, eliminando todo aquel que supere este tamaño.
Transporte o acarreo
Cuando la colocación de los materiales en obra necesite su traslado a una distancia mayor de la acordada como acarreo libre, será necesario pagar por su acarreo y para ello se emplearán básicamente palas cargadoras y camiones.
Compactación
La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades.
De acuerdo con la función que van a desempeñar las construcciones hechas con los terrenos naturales aportados, es indispensable un comportamiento mecánico adecuado, una protección frente a la humedad, etc. Estos objetivos se consiguen mediante la operación llamada compactación, que debido a un apisonado enérgico del material consigue las cualidades indicadas.
Pruebas de campo
Para controlar las diferentes fases del movimiento de tierra es necesario realizar algunas pruebas:
En el caso de los rellenos al compactar un suelo se reduce el volumen de huecos en el mismo y también será necesario conocer el coeficiente de contracción.
Cuantificación del movimiento de tierras
Es muy importante conocer las volumetrías de los diferentes materiales para fines de presupuesto y control de obra. Estos pasos son los siguientes:
1. Perfil longitudinal
2. Secciones transversales
3. Proyecto de sub-rasante
4. Ordenadas de corte y relleno
5. Explanación
6. Cálculo de áreas
7. Cálculo de volúmenes
8. Diagrama de masas
9. Control de Arreos
Perfil Longitudinal
Es la representación gráfica de la configuración del terreno a lo largo de una línea (eje de carretera).
Secciones Transversales
Representan el perfil transversales (con respecto al eje) del terreno.
Proyecto de sub-rasante
Deberá procurarse minimizar el movimiento de tierras y cumplir con las normas.
Ordenadas de corte y relleno
Por diferencia entre otras cotas del terreno natural y las cotas de la sub-rasante se obtiene el valor de la ordenada de corte o relleno en el eje para cada estación.
Explanación
Para obtener las áreas de corte o de relleno es necesario colocar en los dibujos de las secciones transversales la sección típica del camino a la misma escala a la que están dibujadas las secciones, esto se logra con los usos adecuados de instrumentos.
Cálculo de Áreas
Se determinarán las áreas de corte y/o relleno, para cada sección utilizando cualquier método (analítico, grafico, planímetro)
Calculo de volúmenes
El volumen del material, sea de corte o de relleno, comprendido entre dos secciones transversales se calculara mediante la obtención del área promedio multiplicada por la distancia que separa ambas secciones.
V= (a + A) / 2 * d
Diagrama de masa
Es un gráfico en el cual los volúmenes acumulativos de cortes y rellenos se representan en el eje vertical (ordenadas) y las distancias (estacionamiento) en el horizontal (abscisas).
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