Construcciones Especiales - Parte 1

7/30/2019 Construcciones Especiales - Parte 1

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EL EQUIPO Y SUS

COSTOS DEOPERACIN


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Hay varios conceptos para deducir los costosoperativos de un EQUIPOCosto de Operacin: Es el valor totalinvertido en un equipo para realizar untrabajo. Debe considerarse:Valor de Adquisicin (VA)

Intereses de CapitalSegurosImpuestos

Almacenaje y MantenimientoGastos de Depreciacin, etc.


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CONCEPTOS FUNDAMENTALES Valor de adquisicin (VA). Valor de compra

en las empresas o tiendas especializadas Valor Promedio de Inversin Anual (VPI)

Valor que se considera como invertido delprincipio de cada ao de la vida de lamaquinaria

Valor de Salvataje: Depende de la vida

econmica Util estimada del valorrecuperable al final de esta (precio dereventa)

No ser mayor al 25% de (VA)


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Determinacin del

Costo de Operacin Puede referirse a trminos de ao, mes, da, hora.

Clculo del valor promedio de inversin:

Tenemos una mquina con una vida til de 5

aos, valor de salvataje 25%, por lo tantonicamente queda 75% sujeto a depreciacinanual:

Luego: Su depreciacin anual ser:

100 25

5

=15% anual=(VDA)


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3.50 VA

3.5 VA5 aos

=0.70 VA=VPI

Valor de inversin en el1er ao 0.25VA + 0.75 VA = 1.00 VA

2do ao 0.25VA + 0.60 VA = 0.85 VA

3er ao 0.25VA + 0.45 VA = 0.70 VA

4to ao 0.25VA + 0.30 VA = 0.55 VA

5to ao 0.25VA + 0.15 VA = 0.40 VA


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Con los conceptos VA y VPI pasamos a calcular diversosgastos que suman al COSTO DE OPERACIN

A-Gastos Fijos

B-Gastos Variables

1) Intereses de Capital invertido en el

equipo

2) Seguros, impuestos, almacenaje, etc

3) Repuestos, mano de obra dereparaciones y mantenimiento

4) Depreciacin y Fondo de reposicin.

CombustiblesLubricantes

Jornales


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A) GASTOS FIJOS

1) Intereses del capital: Es el porcentaje que el sistemabancario o instituciones financieras prestan dinero.

2) Seguros: Pagos de Primas por el lapso que uno con-

trate para asegurar el Equipo de todo riesgo.-Impuestos de Capital al ao (balances).-Almacenaje en los depsitos y transporte a obras.

-Mano de obras de lapsos de inactividad y otros.-Este porcentaje se estima en 8% promedio.


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4) Depreciacin: se considera el desgaste natural demquina.

Establecida la vida til se determina la depreciacin.

0.75 VATiempo de VidaDepreciacin por hora =


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B) GASTOS VARIABLES

1) Combustibles- Petrleo (Diesel)

- Gasolina

2) Lubricantes

- Aceite para motor- Aceite para transmisin- Aceite para controles Hidrulicos


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3) Grasas, tanqueo y lubricacin, se acostumbra en el or-den del 20% del costo de combustibles y lubricantes.

4) Jornales.- Pagos a operador, ayudantes etc.


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POTENCIA

H.P

PETROLEO

0.0268 xPOTENCIA

GASOLINA

0.0402 xPOTENCIA

ACEITE

MOTOR

0.000603 xPOTENCIA

ACEITE

HIDRAULICO

ACEITE

TRANSMI-

SION

40a400

1.07a10.72

1.61a16.08

0.02a0.24

0.01a0.04

0.01a0.05


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EJ EMPLO:Un tractor sobre llantas, 250 HP de Potencia, una vida econmica de5 aos, el valor de adquisicin es de 650,000 nuevos soles, valor de

salvataje 16% y su inters anual es 14%, el combustible es de 6.00nuevos soles por galn, lubricantes 8.00 nuevos soles por galn, y elJornal del maquinista es de 60.00 nuevos soles por da.Determinar el costo de operacin.

Solucin:

Valor de depreciacinAnual

100-165

= =16.8%


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3.32 VA

Calcular V.P.I (Valor Promedio de Inversin)

1er ao 0.16 VA + 0.840 VA = 1.000 VA

2do ao 0.16 VA + 0.672 VA = 0.832 VA

3er ao 0.16 VA + 0.504 VA = 0.664 VA

4to ao 0.16 VA + 0.336 VA = 0.496 VA

5to ao 0.16 VA + 0.168 VA = 0.328 VA

3.32 VA5

=431,600 soles=V.P.I. = VA 0.664


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Intereses 0.14 x 0.664 VA = 0.09296 VA

Seguros 0.08 x 0.664 VA = 0.05312 VAMantenim. 2/5 VA = 0.40000 VADepreciac. 0.168 VA = 0.16800 VA

0.71408 VA

232.08 soles/horaC

f =

0.71408 x 650,000

2000 =

COSTO FIJO:


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Combustible 6.7 x 6.0 = 40.20 soles

Lubricantes (0.15+0.03+0.04) x 8 = 1.760 soles

20%

(41.96)Grasas y Filtros 0.2 x 41.96 = 8.390 solesSalarios 60/8 = 7.500 soles

Cv= 57.85 Soles/hora

Costo de Operacin = Cf + Cv

Costo de Operacin = 232.08 + 57.85 = 289.93 soles/ hora

COSTO VARIABLE


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1) TECNICOS

2) ECONOMICOS

-Siempre ambos criterios deben interrelacionarse.

Criterios de seleccin deCanteras


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1) Criterios tcnicos:

a) Uso o destino del materialb)Tamao de los materialesc) Granulometra

d) Durezae) Resistencia a la abrasinf) Lmite plstico

g) Lmite Lquidoh) Impurezas


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2) Criterios econmicos: a) Potencia de la cantera.

b) Distancia a los lugares de empleo. c) Accesos.

d) Necesidad del empleo de explosin. e) Equipos necesarios especiales.


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1) Fases de Explotacin Estudios en base a criterios anotados.

Construccin de los caminos de accesos. Desbroce y Limpieza. Remocin de materiales (Procesos de

Explotacin. Clasificacin de los materiales (chancado,

zarandeo y otros). Carguio y Transporte. Nota: Puede incluir una fase de carguio, nuevas

operaciones de voladura y lavado del material.


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1) Equipo a utilizarse

1) Equipos de perforacin

Perforadores de mano Perforadores sobre ruedas (wagon

drill) Perforadores sobre carriles u orugas

(track drill) Compresoras (Aire comprimido

para terminales de perforadores)

Tanques de aire (Neumticos)


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2) Equipos para remocin(tractores con ripper) 3) Equipos de carguio(cargadores frontales)


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4) Equipos de Clasificacin

- Chancadoras- Zarandas mecnicas

- Mquinas Lavadoras


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5) Equipos Auxiliares (Grupo electrgeno)

6) Equipos de transporte (Camiones, volquetes)


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CANTERAS

SEGN SU USO

Uso directo Material que necesita

clasificacin.

De Roca


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Canteras de uso directo

Arcilla Conglomerado (para caminos-plataformas)

Arena ( para agregar en concreto)

Equipo bsico en canteras de uso directo- Carguio: Cargadores frontales, retroex-

cavadoras)- Transporte: Volquetes

C t d t i it


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Canteras de materia que necesita

clasificacin Para elaboracin de Concreto Para rellenos clasificados (Presas) Equipo Bsico

- Remocin (tractores)- Carguio para clasificar o alimentar

(Cargador frontal)- Clasificacin (chancadora primaria, chancadora

secundaria, zaranda mecnica, fajas transportadoras)

- Carguio (cargador frontal)- Transporte (volquetes)- Auxiliares (G.G.E.E.)

EQUIPOS


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EQUIPOS


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Canteras de Roca

Produccin de piedra para concreto. Produccin de piedra para espigones o

rompeolas. Produccin de piedra para represas.


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USO DE EXPLOSIVOS Explosivos Violentos.-

Son compuestos qumicos plsticos o lquidos quepresentan una descomposicin en forma casiinstantneaporunaaccinexterna. (Detonacin).En la detonacin se genera una reaccin qumica

exotrmica, transformadaengasesyvapordeagua.La velocidad de la Onda es ms 4000m/seg, latemperaturade2500C 5000C y presionesde2500

atmsferas.


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COMO ES EL PROCESO DEDETONACION


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1ra FASE - INICIACION

Creando la onda de detonacino de choque

Explosivo Secundario(Rompedor)

Explosivo Primario (Iniciador)

Inicia la reaccin.


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2da FASE- DETONACIONSe inicia la transformacinde slidos a gases

Zona de Reaccin

Frente de choque

Plano Chapman-Jouguet

Zona de Productos de Reaccin Explosivo an no alterado


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Prevalece el efecto deimpacto (Brisance) por

accin de la onda dechoque, que se transfiereal medio circundante

produciendo la presinde detonacin ypresin de taladro

(trituracin de la roca).


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3ra FASE - EXPLOSIONPrevalece el efecto de empuje (Fuerza) por efecto de

los gases calientes en expansin. (Desplazamiento dela roca triturada).

Productos de la detonacinmayormente gases estables


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CLASIFICACION POR SU POTENCIA

POR SU COMPOSICION POR SU CONSISTENCIA

POTENCIA:-Primarios: Elevada potencia y sensibilidad, se usancomo cebos o iniciadores.

-Secundarios: Tipo comercial standard, usados en laexplotacin de gran escala.


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COMPOSICION

Simples: un solo compuesto qumico, homogneo, explosivodetonante propiamente dicho.

Nitroglicerina.Mezclados: Mezcla interna, homognea y balanceada de e-

lementos que en si mismos no son explosivos.

Plvora, Nitrato de Amonio.Compuestos: Mezcla mecnica simple + reactivos qumi-

cos Tretilo + Nitrato de Amonio.


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CONSISTENCIA

-Plsticos: se adaptan a las forma de barras,son .resistentes al agua.

-Slidos : En cartuchos o en material

granular en paquetes, son menos resistentesal agua.

ELECCION DEL TIPO DE


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ELECCION DEL TIPO DE

EXPLOSIVO Fragmentacin a obtener.

Densidad del explosivo por m3

de roca a obtener. Costo unitario de barrenacin. Nota: En cantera se usan explosivos con buenas

propiedades de fragmentacin.FORMAS DE EXPLOTAR UNA CANTERA- Calambuco

- Coyotes- Barrenos individuales- Otros

DIAGRAMA DEL BARRENO


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DIAGRAMA DEL BARRENO

V

K-2V

0.3 V

V

K

V

Carga de

Columnalp

Carga de

Fondolb

V: Separacinfrontal

K: Altura del frentedel banco

PROCESOS DE FRACTURACION


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PROCESOS DE FRACTURACIONInteraccin de las ondas de compresin y de tensin encargas explosivas simples en superficie.

A- UNA SOLA CARA LIBRE

B- CON DOS CARAS LIBRESEfectos:En la roca volada:

1- Roca volatilizada

2- Roca con fragmentacin menuda3- Roca con fragmentacin gruesa y con proyeccin haciaarriba.En el Crter:

A- Zona muy fracturada, debilitada.B- Zona de FisurasC- Zona de deformacin plstica, ya sin agrietamiento.


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roca

A- CON UNA SOLA CARA LIBRE


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3

2

1

CB

A


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roca

B-CON DOS CARAS LIBRESOndas de tensin de la cara libre frontal

Ondas de tensin de la cara libre superior

Caralibrefrontal


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3

2

1

CB

A

NOMOGRAMA 1a


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2A

2B

Lneas principales

CANTERA (BANCO)


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BenchHeigth

Spacing

Burden


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(Propiamente el Nomograma)


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Nomograma 1a

Ejemplo:


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Ejemplo:Calcular la mxima separacin frontal

Altura del Banco K= 6.00 mts

Dimetro Barreno d = 32 mm Grado de Atacado p = 1.25 (con mquina) Dinamita 35% s = 1.00

Espacio entre barrenos E = 1.3 V Inclinacin 2a1 Resistencia Especfica Roca S = 0.4

Ruta en Nomograma 1a(a, b, c, d, e, f, g) V max = 1.65 m



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Nomograma 1a

Determinar la carga de FONDO, para los mismos datos del


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g p

ejemplo.Ruta: Partiendo de V max = 1.65 mts

Del NOMOGRAMA 1ARUTA (g, f, e, d, c,b, a)FONDO DE CARGA: lb = 1.25 kg/mDe la Geometra del barrenopor lo tanto lb = V + 0.3V = 1.3V

lb = 1.3 x 1.65 = 2.145 mt

Qf=CARGA DE FONDO = 1.25 x 2.145 = 2.68 kg

D t i l d COLUMNA l i d t


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Determinar la carga de COLUMNA, para los mismos datosdel ejemploRuta: Partiendo de V max = 1.65 mtsRUTA (g, f*, d,c)

NOTA * Se pasa de frente sin regresar a la lnea punteada(en la linea de la inclinacin del barreno).

CARGA DE COLUMNA: lp = 0.54 kg/m

De la Geometra del barrenopor lo tanto lp = K 2V

lp = 6.00 2 x1.65 = 2.70 mt

Qc= CARGA DE COLUMNA = 0.54 x 2.70= 1.46 kg


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Qf =CARGA TOTAL = Qf+ Qc = 2.68 + 1.46 = 4.14 Kg

CARGA ESPECIFICA q =Q/V =4.14/21.23=0.19 Kg/m3

CALCULO DE CARGA ESPECIFICAVolumen = K x V x E = K x V x 1.3V = 1.3KV2 = 6 x 1.3 x 1.652

Volumen = 21.23 m3

MOVIMIENTO DE TIERRAS


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MOVIMIENTO DE TIERRAS

CMO SE DEFINE?

MOVIMIENTO DE TIERRASEs el trabajo que se relaciona con la modificacin delrelieve de un terreno, vale decir el cambio en su topo-

grafa.CMO SE REALIZA?El cambio de la topografa del terreno se realiza por la e-

jecucin de dos operaciones bsicas desmonte y terrapln.


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QU ES EL DESMONTE? QU ES UN TERRAPLEN?

EL DESMONTEEs la operacin de extraccin de tierras con lo que selogra rebajar el nivel del terreno.

Al material extrado se le da el nombre de escombros.

EL TERRAPLENEs la operacin de relleno de tierras con lo que se lograelevar el nivel del terreno.


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Desmonte y terrapln representan volmenes de tierraextradas o amontonadas como consecuencia de unmovimientodetierra.

En unaobraestos volmenes detierrageneralmentesondiferentes de tal forma que los escombros son

aprovechables, frecuentemente, paralosterraplenes.

En el caso de exceder, estos se dejan en depsitos o en

botaderos y si faltan se procuran las tierras necesariasprovenientesdel prstamo.


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En un movimiento de tierra es primordial conocer las

caractersticas del material a fin de poder determinar elmodo ms sencillo de:Mover o excavar.

Cargar.Transportar.Extender y compactar.

Para lograr eficiencia en la operacin a fin de conseguirun mejor rendimiento.

SECCION TRANSVERSAL


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SECCION TRANSVERSAL

TERRAPLENDESMONTE

Entrminosgeneralesydesdeelpuntodevistadelmovimiento


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En trminos generales y desde el punto de vista del movimiento

de tierras la naturaleza del terreno se divide en:

1Terrenos rocosos : Rocas Fijas + explosivos

Sueltas

2Terrenos blandos : Tierras

Consecuentemente una mezcla de rocas y tierrasTerrenos Rocosos:Los que antes de su extraccin han de romperse dislocarse o de-sagregarse ya sea por medio de explosivos o mecnicamente.

Terrenos Blandos:

Los que pueden excavarse a mano o mecnicamente sin previadisgregacin.Nota: Es importante saber el tamao de la partcula y el grado dehumedad.

TALUD DE DESMONTE O


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TERRAPLENEs la pendiente o inclinacin dada a las paredes del

terrenoafindemantenerlosenequilibrioestable.Es necesario que los taludes, que limitan los movimientosde tierras, tengan la inclinacin convenientequesedefinepor lassiguientescaractersticas:

1Por el ngulo i queformael planodel taludconunplanohorizontal.

2Por el valor delatangenteocotangentedel ngulo i,loscualesseexpresanpor fraccionessiendosustrmi-nosnmerosenteros.


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ANGULO DE TALUDNATURAL DE TIERRASEs el ngulo de rozamiento interno que toma por si solo untalud de idntico terreno, bajo la accin prolongada de losagentes atmosfricos.

El ngulo depende esencialmente de:La naturaleza del terrenoLa consistencia del terreno

El grado de humedad

Nota: El ngulo i debe ser menor al ngulo

Respecto a la consistencia en los terrenos blandos, el


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p ,

ngulo esmayor en los terrenosnaturalesensusitio, esdecir en los taludes de terreno virgen que en los terrenosrecientemente removidos, esto se debe por una

disminucin de la cohesin, es decir por la disminucindelaresistenciadebidoasurozamiento.

La Cohesin puede disminuir y hasta desaparecer de tal

maneraquelainclinacindel taludno sepuededar por elgradodecohesin.

Como ejemplo tendremos quemencionar quelaarcillaseagrieta profundamente en los periodos de sequaprolongada.


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Encuantoalahumedadestatienegraninfluenciaenelngulo del talud natural delas tierras blandas debido aque facilita el resbalamiento de las partculas

reduciendo la resistencia debido al rozamiento ydisminuyendoel valor del ngulo.

Se debe exceptuar algunos suelos, como las arenas,quetienen ciertacohesin cuando estn hmedos y notienen ninguna cuando estn secas o cuando estn

anegados.

SECCION TRANSVERSAL DEEXPROPIACION


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EXPROPIACION

TALUD

TALUD

b

a

i

EXPROPIACION DE UN MOVIMIENTODE TIERRAS

tgi= a/b


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PESO, EXPANSION VOLUME-TRICA Y COMPRENSIBILIDAD

Es importante conocer las caractersticas siguientes delmaterial a trabajar.PesoExpansin volumtrica (esponjamiento)Comprensibilidad

Peso volumtrico o densidad aparente.Grande: se mueve volumen menor que el posible.Pequeo: se mueve volumen total posible pero sedesperdicia potencia.


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ExpansinTodo material cuando se mueve de su estado naturalaumenta el volumen y por lo tanto disminuye su

densidad aparente.Se denomina factor volumtrico a la siguiente relacin:

Densidad Ap. Material SueltoDensidad Ap. Material en banco

mientras que el porcentaje de expansin se define como

F.V.=

%Exp.= - 1 * 100 expresado en tanto por ciento1F.V


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Nota: Las tierras compactas como la arcilla, seesponjan mucho sino se toma la precaucin de

fraccionar las grandes masas ejecutando elterrapln por capas horizontales convenientemen-teapisonadasocomprimidasmecnicamente.

Comprensibilidad


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Todo material extendido y compactado disminuye suvolumen.

En la reduccin que experimenta el terrapln, con el tiempo,hay que considerar un coeficiente de esponjamiento inicial.Ei estado del terrapln inmediato a su colocacin, uncoeficiente final o persistente.Ep estado del terrapln en su asiento definitivo y uncoeficiente de asiento de los escombros A donde:

A= Diferencia entre (Volumen Inicial y final del terrapln)Volumen Inicial del Terrapln


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A = =

V : Volumen de excavacin

Vi : Volumen inicial del terraplnVp : Volumen final del terrapln

Vi VpVi

Ei =Vi V

VEp=

V

Vp V

Ei - Ep1 + Ei

V


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VVpi

V

Vi Vp

Vp = Vgeom = Vfinal

Vi = Vtransp.A=

Vi - Vf

Vi

Compresibilidad

Expansin

DENSIDADES APARENTES DE DIFERENTES MATERIALES


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MATERIAL D Ap Banco(Kg/m3) % expansin F.V D Ap suelto(Kg/m3)Arcilla Seca 1600 39 0.72 1155

Arcilla Hmeda 1830 39 0.72 1320

Tierra comn seca 1560 25 0.80 1250

Tierra Hmeda 2000 25 0.80 1600

Grava Seca 1890 12 0.89 1670

Grava Hmeda 2250 12 0.89 2000

Piedra Caliza 2610 67 0.60 1560

Arena seca suelta 1600 12 0.89 1420

Arena muy hmeday compactada 2080 12 0.89 1850

Roca arenisca 2320 54 0.65 1510

Roca Volcnica 2890 64 0.61 1750

Esponjamiento, Factor Volumtrico (FV),


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Coeficiente de escombros (A)

Se tiene:

V: Volumen de banco

Vi: Volumen de Transporte(Volumen Inicial) Vf: Volumen Geomtrico

(Volumen Final)

PROBLEMA


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Para la construccin delos14Kmdeunacarreterasedispondr de un terrapln con una base de afirmado

de 1.20 m de espesor el cual tendra las siguientesdimensiones: B menor del terrapln =10.40m

Angulodel terrapln i =45El material tieneun coeficientedeescombros igual al15% yun porcentajedeexpansin del 32%.Determinar el costo del material en banco, si el m3

cuesta3.00USD (tipodecambio3.50soles)

Solucin:


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a.-Primero se calcular el volumen geomtrico (Vf)Vol Geom = Area seccin x Long

= 0.5* (10.40+12.80)*1.20*14*103

= 194880 m3

b.-A continuacin se calcular el volumen de transporte(Vi).....Parahallar estevolumensetendrencuentalasiguiente

ecuacin:

V transp= V geom / (1-A)

Reemplazando los datos se tiene:V transp = 194880/ (10.15)

Luego : V transp= 229270.6 m3

Vi = Vf / (1-A)

c- Finalmente se calcular el Volumen de Banco


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Para esto se utilizar la relacin: V banco = FV x V transporte

Adems se tiene que % EXP = ((1/FV) 1)FV = 1/(1 +%EXP) = 1/(1+0.32),entonces: FV = 0.75

Por lo tanto: V banco = 0.75 * 229270.6V banco = 171952.95 m3

Costo Total =V banco x (costo/m3)

= 171952.95 * 3 * 3.5

Costo Total = S/. 1805,506


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