ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORALFACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE LA TIERRAOPTIMIZACION DEL EMPLEO DE MAQUINARIAS PARA ELMOVIMIENTO DE TIERRAS DE UN PROYECTO VIAL MEDIANTE ELUSO DE DIAGRAMA DE MASASTESINA DE SEMINARIOPrevia a la obtencin del Ttulo deINGENIERO CIVILPresentada porGABRIELA ELIZABETH ANDRADE LAMPEDRO ARMANDO RAMREZ ALVARADOGuayaquil EcuadorAO 2009AGRADECIMIENTOA Aqul que nos dio la sabidura e inteligenciasuficiente para cumplir nuestras metas, y a cadauno de los docentes, quienes supieron instruirnoscon paciencia y experiencia durante eltranscurso de nuestra vida acadmica.A nuestros padres, hermanos y amigos,quienes tuvieron una palabra de apoyoen todo momento y nunca nos dejaron decaer.DEDICATORIAA mi hermana Anglica (+) y a mi madre,dos personas que con su amor y apoyo moral constanteme ayudaron a llegar hasta este da.GABRIELA ANDRADEA mi Dios, A mis padres por su esfuerzo, porque siempreme dieron su apoyo, A mis hermanos que estn conmigo enlas que sea y a todos mis familiares y amigosporque de una u otra forma hicieron posible cumplir este sueoPEDRO RAMIREZTRIBUNAL DE GRADUACION______________________________Ing. Eduardo Santos BaquerizoDIRECTOR DEL SEMINARIO Y TESINA_________________________________Ing. Manuel Gmez De la TorrePROFESOR DEL SEMINARIODECLARACION EXPRESALa responsabilidad del contenido de estaTesina de Seminario nos correspondeexclusivamente; y el patrimonio intelectual de lamisma a la Escuela Superior Politcnica del Litoral.____________________Gabriela Andrade__________________Pedro RamrezRESUMENEl desarrollo de la presente tesina versa sobre la Optimizacin del empleo deMaquinarias para el Movimiento de Tierras de un Proyecto Vial mediante el uso dediagrama de masas, estudiando desde un marco terico prctico el procesoconstructivo que se sigue para conformacin de plataformas, mediante el cual se buscaacoplar el diseo y clculos efectuados en oficina al trabajo de campo y as optimizarcostos en los trabajos de movimiento de tierras, que por lo general son el rubro msimponente en cuanto a construcciones viales.Es de gran importancia tener un conocimiento profundo del proyecto vial antes de sumaterializacin en el terreno: su ubicacin, caractersticas, tipo de suelo, facilidad deacceso a obra, entre otros. El desconocimiento o poca familiarizacin con el proyectopuede generar problemas de ejecucin que conllevan necesariamente a un incrementode los costos. Es por ello que, al ser el movimiento de tierras una actividad que encierrasumas elevadas de dinero, se debe tener cuidado al determinar el diseo para estaetapa constructiva.El mtodo que aplicaremos para determinar los volmenes de corte y relleno es elDiagrama de Masas, con el cual es posible establecer compensaciones de material a lolargo de la va.El presente estudio comprende bsicamente los siguientes puntos:Detalle de las actividades en campo previas al movimiento de tierras, las cualessern fundamentales para la correcta ejecucin de los trabajos por parte de losoperadores del equipo caminero.Diseo del movimiento de tierras mediante el uso del diagrama de masas, quecomprende el clculo de reas de corte y relleno, de acuerdo a perfilestransversales cada 20 metros en el abscisado de la va, volmenes y distanciasde acarreo.Eleccin del tipo de maquinaria ms adecuada de acuerdo al tipo de trabajo arealizar.Anlisis del rendimiento de los equipos que intervienen en los movimientos detierras.Proceso constructivo de la plataforma sobre el cual se asentar el pavimento,incluyendo los equipos necesarios.Anlisis de Precios Unitarios de los rubros necesarios, en base a ellos sedeterminar un presupuesto referencial del movimiento de tierras.INDICE GENERALINTRODUCCION ________________________________________________________ 1OBJETIVOS_____________________________________________________________ 2CAMPO DE ACCION______________________________________________________ 2RESOLUCION DEL PROBLEMA _____________________________________________ 3CAPITULO 11ACTIVIDADES PREVIAS AL MOVIMIENTO DE TIERRAS ______________________ 41.11.21.3Replanteo de los puntos inicial y final de referencia ___________________ 5Replanteo del eje de la va ________________________________________ 6Correcciones angulares y lineales __________________________________ 71.3.1 Correccin angular: Observaciones solares _________________________ 71.3.2 Correccin lineal: Arrastre de coordenadas _________________________ 81.41.51.6Replanteo de curvas horizontales __________________________________ 8Abscisado del eje de la va ________________________________________ 9Replanteo y trazado de la franja o ancho de la va _____________________ 91.71.8Desbroce y limpieza del terreno __________________________________ 10Replanteo de cotas de diseo ____________________________________ 10CAPITULO 22COMPENSACIN DE VOLUMENES: DIAGRAMA DE MASAS _________________ 122.12.22.3Definicin ____________________________________________________ 12Caractersticas_________________________________________________ 13Datos Necesarios ______________________________________________ 142.3.1 Perfil longitudinal de la va _____________________________________ 142.3.2 Seccin tpica del pavimento ___________________________________ 152.3.3 Secciones Transversales _______________________________________ 162.3.4 Clculo de reas _____________________________________________ 162.3.5 Clculo de Volmenes_________________________________________ 172.4Variaciones volumtricas de material ______________________________ 222.4.1 Esponjamiento de Tierras ______________________________________ 232.4.2 Contraccin de tierras_________________________________________ 252.4.3 Seleccin de factores de esponjamiento y contraccin _______________ 282.52.62.7Clculo de Ordenadas___________________________________________ 28Diagrama de masas: Grfico _____________________________________ 30Distancia de acarreo____________________________________________ 302.7.1 Acarreo libre ________________________________________________ 302.7.2 Sobreacarreo________________________________________________ 312.8Canteras de compensacin y no compensadas_______________________ 312.8.1 Canteras de compensacin (corte y relleno) _______________________ 312.8.2 Canteras no compensadas (De solo corte o solo relleno) _____________ 322.8.2.12.9Centro de gravedad de una cantera no compensada_____________ 33Identificacin de Canteras en el proyecto___________________________ 34CAPITULO 33EQUIPO CAMINERO UTILIZADO PARA CONSTRUCCION DE VIAS _____________ 393.1Operaciones bsicas para un movimiento de tierras __________________ 403.1.1 Remocin de tierras desechables ________________________________ 403.1.2 Banqueos___________________________________________________ 413.1.3 Excavaciones en zonas de prstamos _____________________________ 413.1.4 Ejecucin de terraplenes_______________________________________ 413.1.5 Transportes _________________________________________________ 423.2Descripcin general de los equipos ________________________________ 423.2.1 Cargadoras _________________________________________________ 423.2.2 Excavadora _________________________________________________ 433.2.3 Motoniveladora______________________________________________ 443.2.4 Trallas y Mototrallas _________________________________________ 463.2.5 Rodillo liso __________________________________________________ 493.2.6 Rodillo Pata de Cabra _________________________________________ 513.2.7 Tractor de oruga _____________________________________________ 523.2.8 Retroexcavadora _____________________________________________ 543.2.9 Volqueta ___________________________________________________ 553.3Procesos constructivos de los rubros de movimiento de tierras _________ 573.3.1 Explotacin _________________________________________________ 573.3.2 Transporte__________________________________________________ 583.3.3 Relleno_____________________________________________________ 593.4Grupos de maquinarias a utilizarse de acuerdo a la distancia de acarreo__ 603.4.1 Grupo 1 ____________________________________________________ 613.4.2 Grupo 2 ____________________________________________________ 633.4.3 Grupo 3 ____________________________________________________ 633.5Rendimiento de equipos ________________________________________ 643.5.1 Rendimiento individual de equipos ______________________________ 643.5.1.13.5.1.23.5.1.3Tiempo de ciclo __________________________________________ 65Factor de eficiencia _______________________________________ 67Clculo del rendimiento ___________________________________ 683.5.2 Rendimiento por grupo de maquinarias___________________________ 70CAPITULO 44Presupuesto ______________________________________________________ 744.14.24.3Listado de actividades __________________________________________ 75Anlisis de precios unitarios _____________________________________ 75Presupuesto referencial _________________________________________ 76CONCLUSIONES ________________________________________________________ 77RECOMENDACIONES ___________________________________________________ 79BIBLIOGRAFIA _________________________________________________________ 81ANEXOS ______________________________________________________________ 83SIMBOLOGIAPIPcPtn=============Punto de interseccin de tangentes de curvaPunto de comienzo de curva horizontalPunto de terminacin de curva horizontalDensidad natural del terrenoDensidad ptima del terrenoCoeficiente de Variacin VolumtricaCoeficiente de EsponjamientoCoeficiente de ContraccinAltura de capa de material sin compactarAltura de capa de material compactadoVolumenRendimientoFactor de eficiencia de maquinariaspCVVCECchLhCVReINDICE DE FIGURASFigura 1 1. Punto inicial de referencia _______________________________________ 5Figura 1 2. Punto final de referencia ________________________________________ 6Figura 1 3. Esquema de colocacin de balizas ________________________________ 11Figura 2 1. Seccin tpica del pavimento ____________________________________ 15Figura 2 2. Volumen entre dos reas de relleno _______________________________ 18Figura 2 3. Volumen entre dos reas de corte ________________________________ 19Figura 2 4. Volumen entre un rea de corte y una de relleno ____________________ 20Figura 2 5. Seccin con volumen mixto de corte y relleno _______________________ 21Figura 2 6. Seccin con volumen mixto de corte y relleno _______________________ 22Figura 2 7. Esponjamiento de material en estado natural _______________________ 24Figura 2 8. Contraccin del material suelto __________________________________ 25Figura 2 9. Prueba de contraccin en campo _________________________________ 27Tabla 2 3. Clculo de ordenadas del diagrama de masas _______________________ 29Figura 2 10. Cantera de compensacin. _____________________________________ 32Figura 2 11. Cantera de corte. ____________________________________________ 33Figura 2 12. Centro de gravedad de una cantera ______________________________ 34Figura 3 1. Cargadora ___________________________________________________ 43Figura 3 2. Excavadora __________________________________________________ 44Figura 3 3. Motoniveladora ______________________________________________ 46Figura 3 4. Mototralla __________________________________________________ 47Figura 3 5. Esquema de funcionamiento de una mototralla _____________________ 49Figura 3 6. Rodillo liso___________________________________________________ 50Figura 3 7. Rodillo Pata de Cabra __________________________________________ 52Figura 3 8. Tractor de oruga ______________________________________________ 53Figura 3 9. Retroexcavadora______________________________________________ 55Figura 3 10. Volqueta ___________________________________________________ 56Figura 3 11. Dumper ____________________________________________________ 57Figura 3 12. Esquema de corte realizado por un tractor ________________________ 58Figura 3 13. Corte de un talud realizado por un tractor _________________________ 58Figura 3 14. Carga de material en volqueta __________________________________ 59Figura 3 15. Colocacin de material en rea de relleno _________________________ 59INDICE DE TABLASTabla 2 1. Grado de compactacin _________________________________________ 25Tabla 2 2. Coeficientes de esponjamiento y contraccin de diferentes materiales ____ 26Tabla 2 3. Clculo de ordenadas del diagrama de masas _______________________ 29Tabla 2 4. Cuadro general de cantidades en canteras definidas en el proyecto ______ 34Tabla 2 5. Centros de gravedad de canteras no compensadas ___________________ 36Tabla 3 1. Factor de eficiencia ____________________________________________ 68Tabla 3 2. Datos para clculo de rendimiento de equipos _______________________ 691INTRODUCCIONEn un proyecto de va terrestre de comunicacin, sea sta una carretera urbana o rural,se establece un diseo que se adece a las necesidades del rea usuaria de la va, enbase a una serie de datos recopilados en campo. Una vez definido el proyecto bajotodos los parmetros necesarios, y previo a la construccin, se procede a ladeterminacin de volmenes de material que sern removidos o reubicados con el finde ajustar el nivel de sub rasante del terreno al diseo establecido. Este paso se conocecomo Movimiento de Tierras, y es de vital importancia, pues de su correctaplanificacin depende la prdida o ganancia de tiempo y dinero.El movimiento de tierras comprende el grupo de actividades que producen lasmodificaciones necesarias para llegar al nivel de diseo de la sub rasante, mediante elempleo de maquinaria pesada tal como: retroexcavadoras, cargadoras, volquetas, entreotras, cuyas funciones y rendimientos sern analizados en el presente trabajo.Previo al movimiento de tierras, es necesario ejecutar una serie de trabajos en campopara poder indicar claramente a los Ingenieros constructores y los operadores demaquinarias los sitios por donde atraviesa la va, y los niveles a los cuales deben regirsepara construir el terrapln o relleno. Todos estos pasos previos sern detallados acontinuacin.2OBJETIVOSDetallar los procedimientos para determinar volmenes de tierras y los equiposnecesarios para ejecutar los trabajos, cuya clave es el correcto manejo deldiagrama de masas, el cual ser ampliamente estudiado.Analizar el rendimiento de los equipos que comnmente intervienen en laconstruccin de una carretera, tanto individualmente como en grupo.Determinar un costo unitario referencial para cada rubro que interviene en elmovimiento de tierras, para luego cuantificar el volumen de obra y obtener unpresupuesto referencial.CAMPO DE ACCIONEsta tesina abarca el proceso constructivo de la plataforma de corte o relleno sobre elcual se asentar el pavimento, para ello se analizar las actividades previas al ingreso demaquinaria en campo y el diagrama de masas que me permite establecer volmenes decorte y relleno, con los cuales se determina los equipos que cumplirn los trabajo acabalidad.3RESOLUCION DEL PROBLEMAEl problema en movimiento de tierras radica en la falta de planificacin previaejecucin, de qu equipos utilizar para los trabajos de excavacin, relleno y transporte,y el poco conocimiento de las condiciones en que se encuentra el terreno. Losingenieros constructores suelen cometer el error de alquilar la maquinaria sindeterminar previamente las necesidades de la misma. Por ello, es comn ver en unaobra que los equipos se encuentren paralizados, sin poder avanzar, lo cual representaprdida para el contratista. Por ello, el presente trabajo busca establecer claramente elprocedimiento idneo para reducir al mximo los tiempos improductivos y prdidas dedinero.CAPITULO 11ACTIVIDADES PREVIAS AL MOVIMIENTO DE TIERRASEste captulo se enfocar en todos los pasos que se deben ejecutar en campo previo almovimiento de tierras, de manera que el operador de la maquinaria tenga toda lainformacin necesaria en campo para que pueda ingresar y cumplir con sus funciones acabalidad.Para poder efectuar los trabajos necesarios es imprescindible estudiar el proyecto afondo por lo menos una semana antes del inicio de la construccin. Con toda lainformacin del proyecto horizontal y vertical, podemos realizar las siguientesactividades:51.1Replanteo de los puntos inicial y final de referenciaEn primer lugar se procede a ubicar los puntos inicial y final de la va, los cuales estnreferenciados con algn punto fijo conocido., tal como vrtices de acera, postes dealumbrado, bordillos, esquinas de casas, entre otros. Estos dos puntos deben quedarreferenciados por dos hitos auxiliares que estn en la misma lnea pero en una distanciamayor a la accin del equipo de movimiento de tierras. La distancia debe ser redonda yde fcil medida.Figura 1 1. Punto inicial de referencia6Figura 1 2. Punto final de referencia1.2Replanteo del eje de la vaEl equipo de trabajo topogrfico comienza a replantear el eje de la carretera, esrecomendable hacerlo replanteando los puntos de interseccin (PI) cuando ellos sonaccesibles. Esto se consigue empleando un teodolito o base total, marcando lasdistancias entre los PI y los ngulos de deflexin de las curvas.A medida que se ejecuta esta actividad, se realiza el desbroce manual de maleza, conuna cuadrilla de macheteros, quienes irn abriendo camino para que el equipo7topogrfico avance. Es recomendable que se despeje un ancho de dos a tres metros, demanera que sea transitable por el personal.1.3Correcciones angulares y lineales1.3.1 Correccin angular: Observaciones solaresLuego del replanteo de los PI, se debe chequear los alineamientos cada 5 kilmetroscon observaciones solares, para comprobar que sean correctos. En el proyecto enestudio, se podra hacer el chequeo cada un kilmetro, ya que la longitud total de la vano excede los 5 kilmetros. La observacin solar debe ser un promedio entre variasmediciones, no un valor nico. En caso de que exista un error en las mediciones de losngulos de alineamientos, y este error est dentro del error permisible, se repartir elerror a todos los vrtices de la poligonal abierta. Si este error es mayor, la poligonaldeber ser nuevamente replanteada.El error permisible est dado por las siguientes frmulas:Normal:e perma nEcuacin 1 1De precisin:e permanEcuacin 1 281.3.2 Correccin lineal: Arrastre de coordenadasPara comprobar las distancias entre PI de la poligonal, se realizar un Arrastre decoordenadas, tomando como punto base de referencia un BM o hito IGM conocido,cercano al lugar. En caso de no contar con el mismo, se establecer un BM concoordenadas arbitrarias. En cualquiera de los dos casos, se proceder a realizar unanivelacin geomtrica, para obtener las coordenadas de cada punto y con ellasdeterminar distancias, empleando sencillas frmulas trigonomtricas.1.4Replanteo de curvas horizontalesUna vez que se ha comprobado todo el eje de la va, se puede realizar el replanteo delas curvas horizontales. Es importante recalcar que esta actividad debe ejecutarsedespus de las correcciones, pues en caso de que los alineamientos estn mal y se hayareplanteado la curva primero, el trabajo realizado quedara inservible.En primer lugar, se replantean los Pc y Pt de las curvas, colocando referencias mediantehitos tal como los puntos inicial y final de la va. Esto con el objetivo de volver a ubicarfcilmente los puntos en caso de que la maquinaria con su paso quite las seales del Pcy Pt.Para replantear los puntos intermedios de la curva, debemos guiarnos por lainformacin indicada en la libreta de curvas horizontales, para cada punto habr dos9datos bsicos: distancia y ngulo de deflexin, medido con respecto al PI. Con el equipotopogrfico se procede a establecer estos puntos. Suele ocurrir que el ltimo punto nocoincide con el Pt de la curva, que fue replanteado inicialmente con el equipotopogrfico ubicado en el PI. En este caso, ser necesario repartir el error entre todoslos puntos intermedios.1.5Abscisado del eje de la vaUna vez que se ha replanteado el eje de la va y las curvas horizontales se procede aabscisar cada 20 metros con latillas en el eje, incluyendo las curvas horizontales, ymarcando notoriamente todos los puntos, con un color de pintura fcil de encontrar yvisualizar por el equipo caminero que entrar a continuacin a realizar las actividadesde desbroce y limpieza.1.6Replanteo y trazado de la franja o ancho de la vaLuego de haber realizado el abscisado del eje cada 20 metros incluyendo los Pc y Pt decada curva horizontal, se procede a obtener el ancho del pavimento de la seccin tpica,a esto se le suma el ancho del terrapln, el cual debe ser estimado como un promediode los terraplenes de las secciones transversales de la va. En este ancho operar lamaquinaria para realizar el movimiento de tierras.10En cada abscisa del eje, el topgrafo proceder a abrir hacia la derecha e izquierda elancho recomendado y estimado anteriormente, colocando las balizas (latillas) de uncolor llamativo a lo largo de todo el tramo de carretera que se quiera trabajar.1.7Desbroce y limpieza del terrenoUna vez sealados el eje y los laterales de la va, se inician los trabajos de limpieza conmaquinaria. Se emplear para ello un tractor, el cual acumular el materiallateralmente. En su primer paso, el tractor realizar el desbroce, y en su segundapasada, clavar la cuchilla de 15 a 30 centmetros para sacar las races de plantas.Durante esta actividad los puntos o estacas del eje pueden ser destruidos, se debevolver a replantear, comenzando desde las curvas horizontales, los Pc y Pt, a partir delas referencias establecidas. Luego se contina con los dems puntos de la va, lasabscisas cada 20 metros tanto de tramos rectos como curvos.1.8Replanteo de cotas de diseoA continuacin, luego de haber limpiado el terreno, se procede a colocar balizas de 50centmetros a un metro de alto, en el centro y lados de la va, en las cuales se indicar lacantidad de corte o relleno que debe ejecutar el operador de maquinaria. Depreferencia se debe utilizar colores llamativos en las balizas, un color para corte y otropara relleno, que sean fcilmente diferenciables.11La informacin necesaria de corte y relleno del eje se obtiene del perfil longitudinal dela va del proyecto vertical, en cuya cartilla inferior se indicar si es corte o relleno. Losdatos para los lados de la va se obtienen a partir de las secciones transversales, y estodepender del diseo del pavimento, bombeos, peraltes y sobreanchos. Las balizas secolocarn en un ancho que corresponda al ancho de corona, no al ancho de franja dedesbroce.Figura 1 3. Esquema de colocacin de balizasPara el replanteo de curvas verticales se procede de igual manera que al replantear lava, a partir de las secciones transversales, con la diferencia de que la cota de lasubrasante es obtenida de la cartilla o libreta de curvas verticales.CAPITULO 22COMPENSACIN DE VOLUMENES: DIAGRAMA DE MASASPara conocer el coste de las explanaciones, no basta con conocer el volumen deldesmonte que se tiene que excavar, y el del relleno que se tiene que construir: paraasignar unos precios unitarios razonables hay que saber tambin como se va a realizareste proceso, y optimizarlo. Para ello se dispone de tcnicas de investigacin operativa,cuyos conceptos bsicos se exponen a continuacin.2.1DefinicinEs el mtodo empleado para definir el estudio de compensacin longitudinal.Bsicamente, es una herramienta grfica que define las canteras de compensacin que13existen a lo largo de la va, y se aplica mediante la representacin de abscisas en el ejehorizontal y ordenadas en el eje vertical. stas ordenadas indican la suma acumulada devolmenes de corte y relleno que intervienen en la compensacin longitudinal, el cualest expresado en metros cbicos (m3). Nos sirve para determinar los acarreos que seproducen a los largo de la carretera de corte y relleno por compensacin.2.2CaractersticasEl diagrama de masas presenta las siguientes caractersticas:1.La curva crece en el sentido del abscisado cuando se trata de cortes y decrececuando predomina el terrapln.2.En las estaciones donde se presenta un cambio de ascendente a descendente oviceversa se presentara un mximo y un mnimo respectivamente.3.Cualquier lnea horizontal que corta a la curva en dos extremos marcara dospuntos con la misma ordenada de corte y terrapln indicando as lacompensacin en este tramo por lo que sern iguales los volmenes de corte yterrapln. Esta lnea se denomina compensadora y es la distancia mxima paracompensar un terrapln con un corte. Podrn dibujarse diferentes alternativasde lnea compensadora para mejorar los movimientos, teniendo en cuenta quese compensan ms los volmenes cuando la misma lnea compensatoria corta14ms veces la curva, pero algunas veces el querer compensar demasiado losvolmenes, provoca acarreos muy largos que resultan ms costosos que otrasalternativas.4.La diferencia de ordenada entre dos puntos indicar la diferencia de volumenentre ellos.5.El rea comprendida entre la curva y una horizontal cualquiera, representa elvolumen por la longitud media de acarreo6.Cuando la curva se encuentra arriba de la lnea compensadora el sentido delacarreo de material es hacia delante, y cuando la curva se encuentra abajo elsentido es hacia atrs, teniendo cuidado que la pendiente del camino lopermita.2.3Datos NecesariosPara poder efectuar la cuantificacin del volumen del movimiento de tierras de unproyecto vial, es imprescindible contar con la siguiente informacin:2.3.1 Perfil longitudinal de la vaSe refiere bsicamente al proyecto vertical, en el cual estn indicadas: las abscisas de lava; las cotas del terreno natural (cota negra); cotas del proyecto (cota roja), sta ltima15por lo general se define como el nivel de la sub rasante; y zonas de la va donde haycorte y relleno.2.3.2 Seccin tpica del pavimentoEn el diseo previo, se establece las caractersticas de todas y cada una de las capas queconforman el pavimento, tales como: espesores de base, sub base o carpeta derodadura; bombeos; anchos de corona, de calzada, de sub rasante, etc. Pueden existiruna o ms secciones tpicas, pero por lo regular se disea para una sola seccin. Caberecalcar que esta seccin vara en las curvas horizontales, en las cuales es necesarioaplicar los peraltes previamente calculados, para evitar el derrape de un vehculo.Figura 2 1. Seccin tpica del pavimento16En esta tesina se emplear una seccin tpica para obtener el nivel de superficie de lasubrasante, lo cual es necesario para el movimiento de tierras: conocer el nivel de laplataforma donde se asentarn las capas de pavimento.2.3.3 Secciones TransversalesGeneralmente, se dibujan secciones transversales cada 20 metros, pero esto puedevariar de acuerdo a la configuracin del terreno natural. En caso de ser un terreno msabrupto, ser necesario dibujar perfiles transversales cada 5, 10 o 15 metros, paraobtener un clculo ms preciso del volumen de tierra. En el presente proyecto lassecciones transversales estn determinadas cada 20 metros, y en casos particulares enque el perfil del terreno es muy variable, existen perfiles a menor distancia entre s.La implantacin de la seccin tpica del pavimento se realizar en todas las seccionestransversales de la va, en las cuales se detallar el perfil del terreno natural y el perfilde la seccin tpica, pudiendo obtener secciones:Solo de corteSolo de rellenoDe corte y relleno2.3.4 Clculo de reasCon estas secciones transversales es posible calcular el rea mediante el empleo demtodos existentes tales como:17Planmetro: Se trata de un integrador mecnico, el cual tiene un anclajemanterializado por una aguja, alrededor de la cual gira el aparato, o por unoscursores paralelos sobre los que se desliza. A una punta exploradora se le hacerecorrer el permetro de la superficie que se desea medir, y se obtiene ladiferencia entre las posiciones inicial y final de una rueda graduada. Esadiferencia es proporcional a la superficie. Para lograr mayor precisin (a veces esdifcil seguir el contorno), se pueden dar varias vueltas.Figura geomtrica: La descomposicin de la superficie en tringulos u otrasformas, compensando a estima los contornos no rectos. Se halla la superficie decada uno y se suman.Coordenadas: El empleo de frmulas basadas en las coordenadas de los puntosque definen el contorno de la superficie, generalmente relativas.AutoCad: Mtodo computarizado basado en el mtodo de coordenadas.Otras formas existentes2.3.5 Clculo de VolmenesUna vez obtenidas las reas de corte y relleno de las secciones transversales, se procedea determinar los volmenes de corte y/o relleno necesarios entre cada abscisa para laque exista una seccin transversal. Cabe recalcar que los volmenes de relleno18obtenidos se refieren a volmenes en estado natural (comprimidos). Existen tres casosposibles:CASO 1: reas de relleno en ambos extremos, el volumen resultanterepresentar solamente relleno.Figura 2 2. Volumen entre dos reas de rellenoLa ecuacin que se aplica para este caso es la que se detalla a continuacin:VRAR12AR 2LEcuacin 2 119CASO 2: reas de corte en ambos extremos, el volumen resultantecorresponder a corte.Figura 2 3. Volumen entre dos reas de corteLa ecuacin que se aplica para este caso es la que se detalla a continuacin:VCAC12AC 2LEcuacin 2 2CASO 3: Existen casos en que una de las secciones representa un corte y la otraun relleno, producindose un volumen mixto. Para calcular el volumen, nos20basaremos en la suposicin de que el cambio de corte a relleno o viceversaocurre en la longitud media de las dos secciones. Esta situacin es ideal, ya quela configuracin del terreno es un factor extremadamente variable. Lo ideal serarealizar el clculo con secciones transversales ms cercanas, que permitanestablecer volmenes de tierra ms cercanos a la realidad.Figura 2 4. Volumen entre un rea de corte y una de rellenoLos volmenes de corte y relleno obedecen a las siguientes ecuacionesrespectivamente, basadas en la suposicin antes descrita.21VC 2ACAR 2ARACL2Ecuacin 2 3VRARACL2Ecuacin 2 4CASOS ESPECIALES: Uno de los dos extremos presenta corte y relleno a la vez. Seproducirn perfiles mixtos, los cuales debern calcularse en funcin de los casosanteriores, es decir, como dos secciones de corte, dos secciones de relleno, osecciones corte y relleno. Cada vez que el perfil del terreno natural interceptecon el perfil de la seccin tpica, se proyectar dicho punto a la siguiente seccintransversal, de tal manera que queden establecidas todas las reas de corte yrelleno necesarias para poder aplicar los casos anteriores. Ejemplos:Figura 2 5. Seccin con volumen mixto de corte y relleno22Figura 2 6. Seccin con volumen mixto de corte y relleno2.4Variaciones volumtricas de materialEn las diversas operaciones constructivas los materiales experimentan cambios devolumen que deben ser considerados para la programacin y el presupuesto de la obra,y primordialmente para la contratacin del equipo y el material a transportar. Debido aesto, es imprescindible conocer las caractersticas de los suelos para establecer suspropiedades, es decir, su naturaleza y comportamiento bajo la accin de ciertoselementos. La propiedad fsica bsica involucrada en un movimiento de tierras es ladensidad, la cual est determinada por el peso por unidad de volumen, y variar deacuerdo con el mayor o menor acercamiento entre las partculas del suelo, o sea, sumayor o menor compactacin.23En general, es posible determinar el coeficiente de variacin volumtrica de un materialen funcin de su densidad natural ( n) y su densidad ptima ( p), una frmulaaproximada es:CVVn0.95Ecuacin 2 5pLa ecuacin 2 5 permite determinar valores estimados, pues este coeficiente dependerdel material presente en la cantera.2.4.1Esponjamiento de TierrasLas tierras que forman parte de los terrenos en los cuales vamos a realizar los trabajoshan sufrido con el paso de los aos un proceso de compactacin natural, que haprovocado que sus partculas encajen perfectamente entre ellas.Al realizar un corte de las mismas, provocamos que las partculas pierdan esa cohesino encaje, existiendo un mayor porcentaje de vacos entre las mismas, de forma que latierra extrada ocupa un volumen mayor al hueco dejado por la excavacin. Esto es loque conocemos como esponjamiento.24Figura 2 7. Esponjamiento de material en estado naturalDebemos tener en cuenta este esponjamiento en el clculo de volmenes de tierra atransportar de una excavacin, y en el clculo del volumen de tierras a aportar en unterrapln, teniendo en cuenta que parte de este esponjamiento se elimina en elproceso de compactacin por apisonado y aportacin de humedad a las tierras.Existe un factor denominado coeficiente de esponjamiento o abultamiento, que permitedeterminar el volumen de material suelto a partir del volumen extrado de su estadonatural (en banco). Este factor vara de acuerdo a las caractersticas geolgicas delmaterial. Varios autores han establecido valores aproximados de este factor, deacuerdo al tipo de suelo a excavar. En general, el factor de abultamiento puede serdeterminado mediante la siguiente expresin:CEsnEcuacin 2 6252.4.2 Contraccin de tierrasBsicamente, es un fenmeno inverso al esponjamiento, que ocurre al compactar elmaterial en estado suelto para la conformacin del relleno, lo cual conlleva a unareduccin de vacos, aumenta la cohesin de partculas y hace el material ms denso.Figura 2 8. Contraccin del material sueltoEl material compactado debe cumplir con un grado de compactacin mnimo necesario,en nuestro pas est establecido en las Especificaciones Generales para la Construccinde Caminos y Puentes del Ministerio de Obras Pblicas, en la seccin 305 2.04.Tabla 2 1. Grado de compactacinFuente: Normas MOP 001 F 200226El factor que permite determinar volmenes compactados a partir de volmenessueltos se denomina coeficiente de contraccin, entumecimiento o reduccin, y se basaen la siguiente frmula:CCspEcuacin 2 7Los coeficientes de esponjamiento y contraccin se detallan a continuacin:Tabla 2 2. Coeficientes de esponjamiento y contraccin de diferentes materiales MaterialArena y grava limpiaTierra y grava limpiaCapa vegetalTierra comnMarga arenosaMarga arcillosaTierra margosaLodoArcilla con arena y gravaArcilla blanda y friable densaArcilla dura tenazArcilla dura con piedras y racesRoca friable blandaRoca dura muy partidaRoca dura partida en grades trozosCalicheEsponjamiento 1,07 a 1,15 1,09 a 1,18 1,11 a 1,20 1,20 1,18 1,25 1,20 1,24 a 1,35 1,30 a 1,45 1,35 a 1,55 1,42 a 1,50 1,62 1,50 a 0,75 1,58 1,98 1,20Contraccin0,93 a 0,870,92 a 0,850,90 a 0,84 0,84 0,83 0,80 0,840,81 a 0,740,77 a 0,690,74 a 0,750,70 a 0,67 0,620,67 a 0,68 0,65 0,50 0,924Fuente: Ingeniera Vial I ; Autor: Ing. Hugo Andrs Morales Sosa27El coeficiente de contraccin puede ser determinado en obra, de la siguiente manera:se coloca una capa de material de espesor uniforme en un rea conocida, se procede ahumedecer y compactar el material. Una vez que est bien compactado, se mide elnuevo espesor. El coeficiente de contraccin estar determinado por el cociente entreel espesor luego de la compactacin y el espesor inicial.Figura 2 9. Prueba de contraccin en campoDe acuerdo a la nomenclatura expuesta en la Figura 2 9, el coeficiente deesponjamiento se expresa como:CChchLEcuacin 2 8282.4.3 Seleccin de factores de esponjamiento y contraccinPara el presente trabajo ser necesario determinar qu factores corresponden almaterial del sitio para calcular los volmenes para compensacin y los costos unitarios.Debido a la falta de un estudio de suelos que indique el coeficiente de esponjamiento ycontraccin, este ser asumido en base al tipo de suelo existente y la Tabla 2 2.En la presente tesina se analizar una va caracterstica de la regin Costa de nuestropas, para la cual se asumir un valor estndar para los coeficientes, bajo la premisa deque el suelo es tierra y grava limpia:Coeficiente de esponjamiento: 1.11Coeficiente de contraccin: 0.902.5Clculo de OrdenadasTal como se indic previamente, las ordenadas del diagrama de masas representan losvolmenes acumulados a lo largo de la va. Para obtener estas ordenadas, es necesariotener en cuenta:Volmenes de corte son positivos (+).Volmenes de relleno son negativos ( ).29Los volmenes de relleno determinados a partir de las reas de perfilestransversales son volmenes comprimidos, por ello es necesario considerar elcoeficiente de contraccin con el cual se establezca el volumen suelto parahacer un terrapln compactado. Este volumen se refleja en la tabla como elVolumen Corregido, que resulta de multiplicar el volumen obtenido por elcoeficiente de contraccin, que en el presente proyecto es 1.11.Si la ltima ordenada del diagrama de masas es positiva, hay material sobrante(exceso de corte), si es negativa, falta material para relleno.Para poder calcular las ordenadas del diagrama de masas, es necesario conocer lasreas de las secciones transversales en cada abscisa de la va. Luego, con estas reas, secalcula los volmenes de acuerdo a los casos indicados en el numeral 2.3.5 Clculo deVolmenes. Estos datos se tabulan de la siguiente manera:Tabla 2 3. Clculo de ordenadas del diagrama de masas30Los clculos completos de las ordenadas del diagrama de masas se encuentran en elAnexo 2.1.2.6Diagrama de masas: GrficoUna vez determinadas las ordenadas correspondientes a cada abscisa, se procede agraficar el diagrama de masas. Ver Anexo 2.2.2.7Distancia de acarreoEs la distancia a la que es transportado el material en un movimiento de tierras, y susunidades sern de volumen en longitud (m3 km).De acuerdo a la magnitud de la distancia, se clasifica en dos tipos:2.7.1 Acarreo libreEs la distancia de transporte de un material, cuyo costo se incluye en el precio unitariodel corte, es decir que no se pagar ningn extra por el acarreo a menos que se estipulelo contrario.Segn las normas del MOP 001 F 2002, Captulo 3, Seccin 304 1.01.1.Material deprstamo local, la distancia de acarreo libre mxima es de 500 metros.31Para el presente proyecto se considerar una distancia de acarreo libre de 300 metros,bajo esta premisa se han elaborado las respectivas compensaciones en el diagrama demasas.2.7.2 SobreacarreoEs la distancia de transporte adicional al acarreo libre, y por el cual se establece unprecio adicional. Es decir, si un material se debe transportar ms all de los 300 metros,se deber pagar un precio adicional. Es importante sealar que dentro de la etapa deestudio se establecer hasta donde puede ser el sobreacarreo, es decir, cul ser elmximo sobreacarreo conveniente en este proyecto y que regir para las negociacionesde construccin.2.8Canteras de compensacin y no compensadas2.8.1 Canteras de compensacin (corte y relleno)Son aquellas en las que la lnea compensadora del diagrama de masas tiene unalongitud mxima de 300 m, la cual limita los acarreos de volmenes que pasan de cortea relleno o viceversa. El acarreo en estos casos ser considerado nicamente comoacarreo libre, y la maquinaria a emplearse depender del volumen a transportar.32Figura 2 10. Cantera de compensacin.2.8.2 Canteras no compensadas (De solo corte o solo relleno)Son aquellas que solo presentan volmenes solo de corte o solo de relleno, el cual noha podido utilizarse en un tramo consecutivo de la va. El material sobrante de cortedeber, de ser posible, ser transportado a una cantera de relleno no compensada. Esaqu donde intervienen las distancias de acarreo libre y/o sobreacarreo.En caso de que sobre material de corte y no pueda ser utilizado como relleno en ningnotro sitio, se determinar la ubicacin de este material fuera de la va, con el fin deestimar la distancia mxima de transporte para el presupuesto referencial.33Figura 2 11. Cantera de corte.Si la lnea que define el diagrama de masas es ascendente, la cantera ser de corte, si esdescendente, ser de relleno.2.8.2.1 Centro de gravedad de una cantera no compensadaPara determinar las distancias de acarreo entre dos canteras no compensadas se debeestablecer el centro de gravedad de la cantera de la siguiente forma:Se halla la media altura de la cantera, se prolonga una lnea, y el punto de interseccinde la curva con esta lnea se lo proyecta en las abscisas. Esta abscisa denota el Centro deGravedad de la cantera.34Figura 2 12. Centro de gravedad de una canteraPara hallar las distancias de acarreo, se resta los centros de gravedad de las canteras, ysi sobrepasa la distancia de acarreo libre, se aplica el concepto de sobreacarreoexpuesto anteriormente.2.9Identificacin de Canteras en el proyectoEn este proyecto tenemos 28 canteras y se ha tomado como acarreo libre 300 m, acontinuacin se detalla el resumen de las canteras:Tabla 2 4. Cuadro general de cantidades en canteras definidas en el proyecto# Cantera123456TipoCNCSC CCCNCSC CC CC CCVolumen (m)189.00 51.00320.392187.61485.39286.61Distancia de acarreo (m) *** 38.21 *** 299.7205.79112.6335# Cantera 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 TipoCNCSR CC CCCNCSC CC CC CC CC CC CC CCCNCSC CC CC CCCNCSC CCCNCSC CCCNCSC CCCNCSCVolumen (m) 144.39 357.00 29.00 100.00 3825.00 130.00 457.00 190.00 98.00 416.00 327.00 905.00 660.00 88.00 55.00 4163.00 986.00 1835.00 725.00 25.00 144.00 141.00Distancia de acarreo (m) *** 102.08 21.34 *** 301.59 36.01 59.09 79.59 86.39 223.068 113.02 *** 161.22 75.94 13.25 *** 112.95 *** 165.4 *** 85.03 ***SimbologaCC :Cantera de CompensacinCNCSC : Cantera No Compensada solo CORTECNCSR : Cantera No Compensada solo RELLENO*** :Distancia que ser determinada en funcin de la reubicacin del material decompensacin necesario36A continuacin se tabula las abscisas de los centros de gravedad de las canteras nocompensadas.Tabla 2 5. Centros de gravedad de canteras no compensadas# Cantera 1 3 7 10 18 22 24 26 28 TipoCNCSCCNCSCCNCSRCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCVolumen (m3) 189.00 320.39 144.39 100.00 905.00 4163.00 1835.00 25.00 141.00Centro de gravedad (X) 0+010,27 0+089.13 0+724.81 0+861.47 1+805.12 2+143.86 2+335.85 2+550.47 2+665.68De acuerdo a esta informacin, la cantera #7 es la nica cantera que requiere materialde relleno, sta ser compensada con material de la cantera de corte #3 (144.39 m3),con una distancia de acarreo de 635.68 metros, de los cuales 300 metros se consideranacarreo libre (es decir, dentro del costo del corte), y los 335.68 metros restantescorresponden a sobreacarreo.Acarreo libre300 m = 0.3 kmSobreacarreo335.68 m = 0.335 kmPara este caso, los costos sern determinados de la siguiente manera:37Corte: 144,39 m3 x $7,30/m3 = $1054,05Relleno: 144,39 m3 x $6,47/m3 = $934,20Sobreacarreo: 144,39 m3 x 0,335 km = 48,37 m3 km48,37x $2,82/m3*km = $136,40Previamente se analiz el caso de la Cantera #7, por ser la nica que requiere materialde relleno que ser obtenido de la cantera de corte #3. El material sobrante o excedentede la cantera #3 y dems canteras de corte ser depositado a una cierta distancia enquebradas o sitios indicados por Fiscalizacin. Para estimar el costo por sobreacarreo,se considerar que este material ser reubicado a una distancia promedio de 800metros a partir de su centro de gravedad. Por ende, la distancia de sobreacarreo ser500 mts = 0.50 km.Volumen (m3) 189,00 176,00 100,00 905,004163,001835,00 25,00 141,00 TOTALVolumen x Distancia desobreacarreo (m3 km) 94,50 88,00 50,00 452,50 2081,50 917,50 12,50 70,50 3767,00# Cantera13101822242628TipoCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCCNCSCEl costo por sobreacarreo ser:38Sobreacarreo: 3767 m3 kmx $2,82/m3*km = $ 10.622,94Los costos unitarios se analizarn con detalle en el captulo 4.El equipo utilizado para cada cantera de corte y relleno se detalla en el diagrama demasas, y la explicacin de cada equipo y grupo de equipos se encuentra en el Captulo3.CAPITULO 33EQUIPO CAMINERO UTILIZADO PARA CONSTRUCCION DE VIASEl ingeniero civil responsable de la construccin de una carretera debe planificar conanticipacin el grupo de equipos que debe tener en obra para realizar las diferentesactividades y rubros que intervienen en la ejecucin de la construccin de la va. Esteequipo debe ser adquirido o alquilado, y debe estar en condiciones ptimas para losdiferentes rubros y etapas. Para realizar esta planificacin, el ingeniero debe contar conla lista de rubros que intervienen en cada una de las actividades y conocer para qusirve cada una de las maquinarias.40Adems, debe conocer los rendimientos individuales de las mquinas, capacidad deoperacin, radio de accin del equipo, uso, estado mecnico, operador (su eficiencia,aos de servicio, experiencia de trabajo), combustibles que utiliza el equipo, aceites yfiltros.Con esta informacin es posible mantener un control del equipo. Tambin esimportante que se conozcan los rendimientos individuales de cada mquina y en grupode distintas mquinas en el mismo rubro, para optimizar el rendimiento de cada uno deellos.3.1Operaciones bsicas para un movimiento de tierrasRespecto a la eleccin y utilizacin de maquinaria para el movimiento de tierra, esposible agrupar las siguientes operaciones:3.1.1 Remocin de tierras desechablesEn la remocin de tierras desechables en la base de terraplenes se incluyen los trabajosde remocin, transporte y desalojo de los suelos que no son propios para construir elasiento de los terraplenes. El equipo recomendado para realizar esta operacin consisteen Tractores, palas mecnicas y mototrallas.413.1.2 BanqueosPor banqueo se entiende todos los trabajos de excavacin a maquinaria y conexplosivos. Requiere un equipo a base de compresores, tractores, palas mecnicas,trallas, mototrallas, camiones, equipos especiales de perforacin y voladura.3.1.3 Excavaciones en zonas de prstamosLa excavacin en prstamos comprende todos los trabajos de excavacin a mquina ocon explosivos en sitos de prstamos, para proveer materiales para la construccin deterraplenes. Usando maquinarias como palas mecnicas, compresores, trallas, mototrallas, camiones, equipos especiales de perforacin y voladura.3.1.4 Ejecucin de terraplenesLa ejecucin de terraplenes se refiere a los trabajos requeridos para la construccin ycompactacin de terraplenes, se lo hace con tractores de oruga para remolque,tractores de oruga con cuchilla para extender los materiales, tractores de rueda decaucho para remolque,vibratorios,rodillopatamotoniveladoras, camiones cisternas, compactadoresdecabra,compactadoresderuedaneumtica,supercompactadores, aplanadoras de rodillos lisos, aplanadoras con zapatas, etc.423.1.5 TransportesEl transporte comprende todo traslado de los materiales relativos al movimiento detierras y se lleva a cabo con trallas, mototrallas y volquetas, y en ciertos casos en quelos volmenes y distancias son pequeos se puede hacer uso del tractor. Si lasdistancias son mayores a 300 metros el costo de transporte se incluye dentro del rubrode Excavacin (Corte), de ser mayor a esta distancia, se considera sobreacarreo.3.2Descripcin general de los equipos3.2.1 CargadorasLas cargadoras son tractores equipados con un cucharn excavador montado sobrebrazos articulados sujetos al tractor y que son accionados por medio de dispositivoshidrulicos. Estas mquinas estn diseadas especialmente para trabajos ligeros deexcavacin de materiales suaves o previamente aflojados Una pala cargadora es unamquina de uso frecuente en construccin.Sirve para apartar objetos pesados del terreno de construccin y mover grandescantidades de material en poco tiempo.Listando las funciones de la cargadora, tenemos las siguientes:Nivela (empleando el cucharn)43Carga materialTransporta el material siempre y cuando la distancia sea cortaFigura 3 1. Cargadora3.2.2 ExcavadoraLos trabajos a que se presta mejor la excavadora, tambin conocida como palamecnica, son la excavacin en altura, por encima de la zona de asentamiento de lamquina, y la recogida del material en esta zona.Su funcin es:Recoger y cargar en una canteraCarga y descarga de grandes bloques44Carga en volquetes, caminos, dispuestos tanto al mismo nivel que la pala, comopor debajoExcavacin en una ladera en uno o varios pisosExcavacin y descarga en montn con alcance normal, con recogida del materialy transporte a corta distanciaFigura 3 2. Excavadora3.2.3 MotoniveladoraLa motoniveladora es una maquinaria utilizada para excavar, desplazar y nivelar latierra. Su elemento principal es la cuchilla de perfil curvo, cuya longitud determina elmodelo y la potencia del aparato.Esta cuchilla, colocada en el centro de un bastidor de cuatro ruedas, puede tomar lasposiciones ms diversas por giro en el plano horizontal formando un Angulo de 0a 18045con el eje longitudinal de la mquina (es decir, con la direccin del remolque), y en elplano vertical en el que se puede fijarse en cualquier inclinacin, hasta la perpendicularal suelo, en la parte lateral del aparato.Puede perfilar taludes en terraplenes y desmontes, as como tambin cunetas decaminos, con el grado de inclinacin que se necesite, ya que la cuchilla central puedeinclinarse a derecha o izquierda, verticalmente casi a 90 grados y girar horizontalmente.Es una de las mquinas ms completas. Su manejo requiere de un alto grado deespecializacin debido a sus mltiples funciones, tales como:Tender material.Nivelar.Escarificar (empleando el riper o router)Cortar capas de poco espesor de roca blanda.Perfilar.Dar un correcto acabado a una superficie. (ya sea de subrasante, base osubbase)Mezcla de materiales en la superficie.46Figura 3 3. Motoniveladora3.2.4 Trallas y MototrallasEs un equipo de trabajo que, por sus caractersticas, se utiliza para mover cantidadesimportantes de tierra.Este tipo de scraper o motoscarper (escarbadora, tralla o mototralla) de dos ejes varemolcado por un tractor oruga o por un tractor neumtico.El principio de esta maquinaria es un poco diferente del que acabamos de describir yaque aqu reposa siempre sobre sus ruedas, para todo tipo de operaciones. Laprofundidad a la cual se baja la cuchilla es la que determina la profundidad de corte. Aspues, el espesor de la capa arrancada puede ser regulado y mantenido luego constante.47El vaciado puede efectuarse de dos maneras, ya sea por pared deslizante eyectora o porlevantamiento y basculamiento de la caja. Los dos mtodos garantizan una evacuacintotal de los materiales pero el segundo es superior al primero en cuanto a la forma dedepositar los materiales descargados.Figura 3 4. MototrallaEntre los trabajos ms corrientes podemos mencionar:Preparacin del suelo, roturacin, limpieza de terrenoMovimientos de tierra siguiendo los perfiles longitudinales y transversalesdados, nivelacinCompactacin parcial de los terraplenes por medio de neumticos y orugas48Movimiento de tierras ligeros, formacin de taludes, regulacin de la pendiente,ejecucin de zanjas en VAcabados y regulacin final de la superficie a nivel sin ayuda de otrasmaquinarias.Transporte del material que almacena.La mototralla es un aliado importante al momento de construir vas, pues con suutilizacin se reduce tiempos y costos, ya que este equipo realiza las funciones de:Un tractor: corta roca blanda (siempre y cuando sea empujado por un tractor,mas quien realiza el corte es la mototralla, no el tractor)Una cargadora: conforme va cortando el material, este se va depositando dentrode la tralla o mototralla.Una volqueta: transporta el material, ya que luego de cargarlo, cierra la cuchillainferior y mantiene el material dentro del equipo. Cabe recalcar que estetransporte resulta econmicamente conveniente si las distancias de acarreo sonhasta 400 metros, ms all de esto es desfavorable porque se produce un altodesgaste de neumticos los cuales son muy costosos.Una motoniveladora: la tralla o mototralla puede tender el material, al abrir lacompuerta inferior tiende sobre el terreno el material que tena acumulado.49Figura 3 5. Esquema de funcionamiento de una mototralla3.2.5 Rodillo lisoLos Rodillos normalmente son necesarios para que un relleno o talud de tierra alcancenel grado deseado de compactacin. De esta manera se intenta reducir este lapso detiempo comprimiendo las capas de tierra por medios mecnicos.La compactacin es la operacin que consiste en apisonar con rodillo, para asentar unsuelo y darle una mayor compacidad o compactacin.En la construccin de una carretera se debe procurar reducir cualquier asentamiento ohinchamiento y, en general, obtener una resistencia ms elevada para los cimientos.Pero si se trata de un relleno que debe ser compactado, este tendr que pisonearse encapas suficientemente finas para permitir la expulsin del aire y del agua. El espesor delas capas est en funcin de la porosidad del material esparcido. Una arcilla deber50depositarse en capas ms delgadas que una arena. Por otra parte, para cada clase desuelo existe un porcentaje ptimo de agua, que puede obtenerse por el peso deaparato apisonador, el nmero de pasadas del rodillo, etc.La experiencia muestra que un suelo con un bajo porcentaje de agua es pococompresible. Sin embargo, la densidad es baja y se constatan grandes vacos de aire.Entonces entran en juego el fenmeno de capilaridad. Por el contrario, cuando aumentael porcentaje de agua se constata que el suelo se hace ms maleable y mscompresible, como si el agua actuara de lubrificante.Figura 3 6. Rodillo lisoEntre las funciones principales del rodillo podemos listar las siguientes:Compactar (con o sin vibracin del tambor)51Apretar el material (si se realizan pocas pasadas, el material se aprieta, mas nose compacta)Acabado y sellado de la superficieAmasa el material humedecidoLa compactacin debe acercar las partculas hasta que el aire y el agua que quedan en elsuelo sean reducidos hasta un punto tal que cualquier compresin suplementaria noproduzca un cambio de volumen importante.3.2.6 Rodillo Pata de CabraLos Rodillo Pata de Cabra estn construidos por uno o ms cilindros compresoresmontados en el interior comn o de varios cuadros fijados los unos a los otros. Cadauno lleva los cojinetes de rodadura de los rodillos, as como una barra de enganche. Elconjunto va remolcado por un tractor oruga.El nombre de pata de cabra que se da a estos pisones, proviene de la similitud de suefecto con el pisotear el suelo por millares de corderos. El peso total de la mquina setransmite al suelo a travs de un pequeo nmero de pisones que ejercen sobre l unapresin muy elevada.La ventaja del sistema reside en el modo de accin de los rodillos pata de cabra, que seejerce de abajo hacia arriba de donde viene su nombre from the bottom, que52traduciramos por compresin ascendente. Los pisones del cilindro apisonadorempiezan a comprimir la capa que se encuentra a 20 o 25 cm por debajo de la superficieal contrario de los rodillos compresores lisos que lo primero que se comprime son laspartculas superficiales y luego se transmite el efecto de compresin a las capasinferiores.Figura 3 7. Rodillo Pata de CabraSe utiliza el rodillo pata de cabra principalmente cuando el material de relleno poseemuchos finos. La accin de los pistontes hace que el material fino ceda primero y secompacte adecuadamente.3.2.7 Tractor de orugaUn Tractor oruga es un dispositivo de transporte utilizado principalmente en vehculospesados, como tanques y tractores, u otro tipo de vehculos. Consiste en un conjunto de53eslabones modulares que permiten un desplazamiento estable an en terrenosirregulares.Figura 3 8. Tractor de orugaEl tractor oruga se emplea rara vez solo, como rgano aislado en unas obras. De todasformas, citaremos las siguientes aplicaciones: Los tractores con una pala delante son losdenominados bulldozers, y suelen ser usados en la construccin para remover tierra, elarranque de rboles, el arrastre, la manipulacin de cajas o de piezas pesadas en unasobras de montaje, etc.Los tipos de trabajos a los que se adaptan son:Los trabajos de roturacin, de desescombro, de laboreo profundo, deescarificacin y de empuje de tierras con pocas o mediana velocidad de avance.54Tambin realiza operaciones de remolque, con o sin excavacin, a pocavelocidad, en largas y pronunciadas pendientes, en terrenos desfavorables, enlos lugares en que se est limitado por la capacidad de sostenimiento del suelo,por ejemplo, en el barro, en suelos disgregados, en la tierra recin acarreada,etc.Puede acumular material que se halla en el sitio de trabajo.Traslada material a poca distancia (20 30 metros)Puede cortar roca blanda, de origen sedimentarioCon la cuchilla puede nivelar el material, mas no darle el acabado final.Tiende el material suelto en la superficie.3.2.8 RetroexcavadoraUna Retroexcavadora se utiliza en una amplia variedad de trabajos de excavacin,donde el material a excavar se encuentra bajo el nivel del piso en el que se apoya lamquina, tiene un rango de accin bastante amplio en el cual se puede movereconmica y eficientemente.Es neumtico, cuyas ventajas son bien conocidas, presenta por su adherencia al suelo,una inferioridad notable frente a la oruga.55Es casi siempre destinada a un aparato de trasporte o de excavacin que le ha sidoexactamente adaptado por el constructor.Figura 3 9. Retroexcavadora3.2.9 VolquetaLa volqueta (su volumen vara de 7 a 9 m3), mulas (V = 12 m3) y baeras (V = 20 m3)son vehculos de transporte, montados sobre ruedas neumticas.Cualquiera que sea el dispositivo de vaciado, todos los volquetes comprenden piezasmviles (Caja basculante, puerta de vaciado, cubeta, etc.) cuya maniobra necesita laintervencin de una fuerza. Por este motivo y solo para su desplazamiento, el remolquedepende siempre de un tractor y, particularmente, de los dispositivos auxiliares ya56citados, tales como la bomba hidrulica, el torno o el compresor de aire o de generadorelctrico.Para proyectos cortos, enteramente fuera de la carretera, el volquete presenta msventajas que el camin. Esto es debido a que su aceleracin es superior, el vaciado esms rpido, los neumticos gigantes a presin y la robustez de todo el aparato motorpermiten trabajar en cualquier terreno e incluso estando hundido en el barro hasta loscubos de las ruedas.Sus funciones bsicas son:Transportar material.Apretar material que se encuentra suelto en la superficie.Figura 3 10. Volqueta57Figura 3 11. Dumper3.3Procesos constructivos de los rubros de movimiento de tierrasEn el presente proyecto tenemos varias canteras compensadas, es decir, en ellas elmaterial de corte pasa a formar parte de un relleno que se encuentra adyacente. Para elcaso de canteras no compensadas, en las cuales sea necesario realizar trabajos derelleno, se tomar material de prstamo de alguna otra cantera de corte, en este caso,el procedimiento y maquinarias a usar son distintos. Para la conformacin de unterrapln se siguen bsicamente los siguientes pasos:3.3.1 ExplotacinSe procede a realizar la explotacin o corte de material de las canteras determinadas enel diagrama de masas. Para ello, se debe hacer uso de un tractor, y su tamao serdeterminado en funcin del volumen a cortar.58Figura 3 12. Esquema de corte realizado por un tractorFigura 3 13. Corte de un talud realizado por un tractor3.3.2 TransporteLuego de la explotacin, con una cargadora o excavadora, se carga el material a unavolqueta para ser transportado. Para ello se determinar la distancia de acarreo, demanera que se pueda establecer si el pago se reconocer como acarreo libre dentro delcosto del rubro o como sobreacarreo.59Figura 3 14. Carga de material en volqueta3.3.3 RellenoEl material transportado ser stockeado en los sitios adyacentes al relleno, este materialdeber ser tendido para proceder a la conformacin del terrapln.Figura 3 15. Colocacin de material en rea de relleno60El terrapln deber realizarse por capas. Mediante el uso de un tractor se procede atender el material para cada capa, dejando el material suelto. Luego se debe apretar elmaterial, no compactarlo, este proceso se realiza nicamente para que el material sealo suficientemente estable para soportar el paso del tanquero para hidratacin. Una vezque el material ha sido hidratado, se debe esperar un tiempo prudencial,aproximadamente 2 horas, para que el agua penetre en el espesor del material. Acontinuacin, un rodillo deber pasar de 2 a 3 veces, para realizar el trabajo decompactacin. Este procedimiento se sigue para cada capa excepto la capa final.La ltima capa debe ser realizada de acuerdo a la secuencia anteriormente descrita, conla diferencia de que al momento de tender el material, el tractor deber dejar lainclinacin del bombeo, luego de la compactacin, la motoniveladora proceder a dar elacabado necesario para que este bombeo sea el ms exacto posible.Tal como se explic previamente, la mototralla sola puede realizar el trabajo de variosde estos equipos, disminuyendo costos y tiempos de ejecucin. Sin embargo, esto soloaplica para los casos en que las distancias de acarreo no superen los 300 400 metros.3.4Grupos de maquinarias a utilizarse de acuerdo a la distancia de acarreoPara los trabajos a ejecutarse en el presente proyecto, se agrupar la maquinaria deacuerdo a la distancia de acarreo entre canteras.613.4.1 Grupo 1Se utilizar para los casos en que haya canteras de compensacin, en las cuales elvolumen de corte y relleno es grande, o cuando la distancia es grande (canteras nocompensadas que necesitan material de prstamo). El equipo de trabajo estarconformado por:Corte (produccin de material) y transporteOpcin 1: para los casos en que se necesite excavar roca blanda.Excavadora: para excavar el material de las reas donde se indique corte, la cuala su vez carga el material en la volqueta.Volqueta: para transporte del material al sitio donde ser usado como rellenoEste grupo de equipos se emplea cuando se excava el material y se carga directamenteen la volqueta, pero hay situaciones en que la configuracin del terreno impide a lavolqueta colocarse en un sitio estratgico para cargar directamente el material. En estoscasos, el material se apila, y luego mediante el uso de una cargadora, se carga elmaterial a la volqueta para su posterior transporte.Opcin 2: para los casos en que se quiera excavar en roca dura, pero sin la necesidad deusar explosivos. El equipo ser:62Tractor: con el riper o router desgarra el material. Luego, con la topadora, loacumula o apila para su posterior transporte.Cargadora: para cargar en la volqueta el material apilado.Volqueta: para transporte.Si se da el caso de que la roca es extremadamente dura, se determinar la factibilidadde emplear explosivos. Una vez suelto el material, se procede a apilar y las accionessubsecuentes antes detalladas.Para este proyecto se considerar que el material es roca blanda, por ende, se harempleo de la opcin 1.RellenoTractor: para tender el material sobre el sitio de rellenoTanquero: para humedecer el material para su correcta compactacin.Rodillo: para apretar el material, antes del paso del tanquero, y luego de supaso, el rodillo cumple las funciones de compactacinMotoniveladora: para dar el acabado final a la superficie de sub rasante, con surespectivo bombeo de diseo.633.4.2 Grupo 2Se emplear en los casos en que la distancia de acarreo sea menor a los 300 metros, yque el volumen de corte y relleno sean pequeos.El equipo a utilizar ser:Corte (produccin de material) y transporte:Tractor: para propulsin de la mototralla, ya que esta por s sola no desarrollauna gran potencia para efectuar el corte de material.La mototralla: la cual cumple con las funciones de la excavadora, cargadora,volqueta y tractor, tal como se expuso anteriormente.Relleno:TanqueroRodilloMotoniveladora3.4.3 Grupo 3Se utilizar cuando las distancias y volmenes de corte y relleno en canteras decompensacin sean pequeos. El equipo a utilizar ser:64Corte (produccin de material) y transporte:Tractor: corta el material y lo traslada hacia la zona de rellenoRelleno:RodilloTanqueroMotoniveladora3.5Rendimiento de equipos3.5.1 Rendimiento individual de equiposLa Produccin o Rendimiento de una mquina es el nmero de unidades de trabajo querealiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora:Rendimiento = Unidades de trabajo / horaPara determinar el rendimiento es necesario adems considerar dos factoresimportantes: tiempo de ciclo y factor de eficiencia. El rendimiento de un equipo puedeser expresado de la siguiente manera:RCapacidad Ciclo# Ciclos horaeficienciaEcuacin 3 165A continuacin se proceder a explicar los parmetros que intervienen en elrendimiento, as como tambin se determinar los rendimientos individuales para unaexcavadora, tractor, rodillo y motoniveladora, para lo cual se escoger un modelo enparticular, ya que el rendimiento es funcin de su capacidad.3.5.1.1 Tiempo de cicloEs el tiempo necesario que invierte una mquina en hacer el trabajo completo en unviaje de ida y vuelta.En este tiempo de demora estn incluidas todas las operaciones necesarias para realizarel trabajo correspondiente, por una vez, por ejemplo, en el caso de la mototralla:excavacin, carga, acarreo, descarga y retorno al lugar original. Entonces, el ciclo es eltiempo invertido por la mquina en realizar todas estas operaciones completas cadavez.Durante la ejecucin de una obra, es fcil averiguar este tiempo de ciclo medianteobservaciones prcticas, de las cuales se obtendr los promedios respectivos. Perocuando an no se inicia una obra es necesario determinar este ciclo basndose en lacapacidad de la mquina, requerimientos de potencia, limitaciones de obra, etc., a finde idear el plan ms adecuado para la utilizacin del equipo.El tiempo de ciclo se compone de dos partes: tiempo fijo y tiempo variable.66Tiempo fijo: es el que invierte una mquina en todas las operaciones del ciclo,que no sean acarreo y retorno. Estos tiempos de carga, descarga y maniobrasson casi iguales para un mismo material en cualquier operacin, an cuando ladistancia de acarreo vare.Tiempo variable: es el que se necesita para el acarreo (viaje de ida y regreso) yes variable dependiente de la distancia hasta la zona de desaojo y la velocidadde la mquina.Es as como podemos considerar constante el tiempo fijo, asumiendo el mismo paratodas las unidades iguales en trabajo, de esta manera, slo nos resta calcular el tiempovariable para cada caso.Adems, se tiene como referencia para apreciacin de rendimientos los tiempos fijospromedios dados por los fabricantes, obtenidos en condiciones ptimas deplaneamiento y desarrollo. Sin embargo, el mejor sistema es calcular en obra lostiempos fijos que servirn para nuevos trabajos.En definitiva, el tiempo total de un ciclo determinar el nmero de ciclos o viajescompletos por hora, y ste nmero de operaciones completas por unidad de tiemposer el factor bsico para el clculo de la produccin. Por consiguiente:67N ciclos hora 60'tiempo cicloEcuacin 3 2Para cualquier tipo de mquina habr estos dos factores de la produccin que puedenser estimados por varios sistemas, y en ellos radica en definitiva el clculo delrendimiento de los equipos. Debido a esto, es necesario tenerlos en cuenta porque sonvalores variables de los cuales estn dependiendo en forma directa los costos unitariosde produccin de los rubros de trabajo.De esta manera, podemos obtener los mximos rendimientos acortando los tiempos deciclo, para lo cual habr que preocuparse de los sistemas de trabajo en cada caso y deusar y mantener los mejores caminos de acarreo.3.5.1.2 Factor de eficienciaEs necesario puntualizar que la produccin terica obtenida en la forma antesdescrita, deber ser corregida en todos los casos por factores de eficienciarelacionados a las condiciones verdaderas del trabajo, factores que constituyen unelemento complicado porque dependen a su vez del elemento humano (experiencia,dedicacin, habilidad, control, entre otros), de las condiciones del trabajo (tiempoatmosfrico, clase de material), de la clase de organizacin (disponibilidad de repuestos,mantenimiento) que afectarn y los harn variar considerablemente en cada caso. En68consecuencia, tendremos que obtener cada vez la produccin ms cercana en lo posiblea la realidad, y que equivaldr a:Produccin efectiva = Produccin terica * factores de eficienciaEste factor de eficiencia se refiere al tiempo de trabajo, ya que en ninguna circunstanciase puede conseguir una eficiencia de trabajo de 60/h, y en consecuencia se acostumbratomar ciertos tiempos de trabajo producto de la experiencia, y que son:Tabla 3 1. Factor de eficiencia Tipo de maquinariaSobre neumticos y equipos estacionariosSobre carrilesFactor de eficiencia (e) 0,75 0,833.5.1.3 Clculo del rendimientoA continuacin procederemos a determinar el rendimiento de los equipos queintervienen en la obra: excavadora, tractor, rodillo y motoniveladora. Dado que existeuna inmensa gama de equipos, de variadas marcas, modelos y capacidades, para elpresente anlisis se ha tomado como referencia un modelo en particular para cada tipode equipo, de la marca Caterpillar.Cabe mencionar que los tiempos de ciclo de cada equipo son valores estimados, puesste depende de varios factores tales como la configuracin del terreno en cuanto a su69topografa, las condiciones climticas, el tipo de suelo, eficiencias de los operadores,eficiencia de la maquinaria, entre otros. Para determinar valores ms aproximados sepuede realizar una medicin de tiempos en campo de los ciclos del equipo, una vezsometido a los factores antes mencionados.Tabla 3 2. Datos para clculo de rendimiento de equiposDist. oalcance por ciclo (m)10 Unidad deproducc.Tiempode ciclo (min) Cap. deproduccin por ciclo #Ciclos porhoraEquipoe R(u/h)Obs.Excavadoram31,51,5400,8349,8Caterpillar 315F LVolqueta300m316*9,03,750.7525,31Tractor20m365,1100,8342,33Caterpillar D8TCaterpillar CS76Caterpillar 12MRodillo (e = 10 cm)100m22020030,75450Motoniveladora100m22035030,75787,5Tanquero100m21020060,7590070*Anlisis de la volqueta: asumiendo una distancia de acarreo libre de 300 metros y unavelocidad constante (terica) de 12 km/hora:1.50 min cicloTiempo fijo (carga ) 6ciclos x9 minutosTiempo fijo (descarga )4 minutosTiempo variableDistanciaVelocidad0.30 km 2 12 km h0.05 horas 3 minutosTiempo de ciclo de volqueta 16 minutosEste tiempo de ciclo de la volqueta representa tambin el TIEMPO DE CICLO TOTAL detodo el proceso de corte y transporte.3.5.2 Rendimiento por grupo de maquinariasCuando los equipos de construccin para movimiento de tierras trabajan en conjunto,es necesario determinar un nuevo rendimiento, pues adems de las caractersticas ylimitaciones mencionadas anteriormente, cada equipo se ve supeditado a las accionesde los dems que conforman el grupo de trabajo.Aqu es necesario redefinir el concepto de tiempo de ciclo: es el tiempo necesario queinvierte el grupo de mquinas en hacer el trabajo completo en un viaje de ida y vuelta.71Para cada caso en particular existe un rendimiento distinto, ya que la combinacin deequipos difiere para cada obra. Por ejemplo, para una obra se puede alquilar unaexcavadora de 1 m3 de capacidad y un volquete de 10 m3, mientras que para otra obraexista una excavadora de 1.50 m3 con el mismo volquete, en ambos casos el tipo demaquinaria es el mismo, pero las capacidades son distintas, por ello los rendimientosvaran.Como referencia para el presente estudio se analizar el Grupo #1 de equipos, detalladoen la seccin 3.4.1 de la presente tesina. De cada grupo de maquinarias existe un ejede grupo, el cual se podra catalogar como el ms importante de todos los equipos,pues de no cumplir sus funciones, los dems equipos no pueden trabajar.Corte (produccin de material) y transportePara la ejecucin de estas actividades se requiere:ExcavadoraVolquetaDe estos equipos, el eje de grupo es la Excavadora, ya que si sta no produce material,la cargadora y la volqueta no pueden realizar ningn trabajo.De acuerdo al anlisis individual de rendimientos:72Excavadora: 49,80 m3/hVolqueta: 25,31 m3/hEntonces, sern necesarias 2 volquetas, para poder transportar el material producido(50 m3) en una hora y ste no se acumule.Rendimiento grupal 150 m3/h0.02 h/m3Pero, adicionalmente se debe incrementar el tiempo por unidad de grupo, ya que haytiempos de espera de las volquetas, y otros factores que pueden afectar el rendimientode grupo. Empricamente estimaremos que el tiempo de ciclo aumenta 4 minutos (esdecir, en total 20 minutos) por la espera improductiva de una volqueta mientras la otratermina de cargarse. En este caso el rendimiento ser el tiempo total de ciclo 20minutos, dividido para los 9 m3 producidos por ciclo:Rendimient o grupal 0.037 h/m3RellenoTractorRodilloTanqueroMotoniveladora73De estos equipos, el eje de grupo es el Tractor, ya que si ste no tiende el material, elrodillo no puede compactar, el tanquero no puede hidratar la capa de material y nohabr superficie a la cual darle acabado con la motoniveladora.De acuerdo al anlisis individual de rendimientos:Tractor: 42,3 m3/h. Si la capa es de 10 cm de espesor aproximadamentevolumen que produce el tractor por hora cubre una superficie de 423 m2Rodillo: 450 m2/h (capa de 15 cm de espesor)Tanquero: 900 m2/hMotoniveladora: 790 m2/hPor lo tanto, si el tractor tiene la capacidad de tender 282,2 m2/h, necesitaraproximadamente una hora de trabajo del rodillo, media hora del tanquero y mediahora de la motoniveladora para esta rea. El rendimiento grupal ser:elRendimiento grupal 142,3 m3/h0.0236 h/m3Pero por tratarse de una actividad en que intervienen cada equipo debe esperar a queel otro termine su funcin, empricamente se aumentar un 50% de rendimiento:Rendimient o grupal 0.0355 h/m3CAPITULO 44PresupuestoEn todo proyecto es importante realizar un diseo que adems de funcional seaeconmico. Es por esto que el presupuesto es una parte fundamental, pues es aqudonde se estiman los precios o costes que va a tener la obra. En construcciones viales,es de extrema importancia, ya que el costo de la maquinaria es elevado, por lo general,el rubro ms abultado de la construccin es el movimiento de tierras, an si solamentese considera material de prstamo del sitio sin importacin de material.75A continuacin detallaremos los rubros que intervienen en la conformacin de laplataforma (corte y relleno) y su respectivo anlisis de precios unitarios.4.1Listado de actividadesLas actividades bsicas para el movimiento de tierras de la va son:Corte: incluye nicamente el corte del material excedente y su apilamiento parasu posterior reubicacin, adems el transporte del material hacia una cantera derelleno.Relleno: comprende la colocacin y compactacin del material extrado de unacantera de prstamo.Transporte: se considerar este rubro en aquellos casos en que la distancia deacarreo de material sobrepase los 300 metros establecidos como acarreo libreen el presente proyecto, tal como se indica en el Captulo 2, numeral 2.9.4.2Anlisis de precios unitariosPara evaluar los precios unitarios de los rubros, se tendr en cuenta las siguientesconsideraciones estndar:EXCAVACIN: concierne a los cortes de material. El equipo a utilizar ser unaexcavadora, la cual excavar el material y lo dejar apilado para su transporte,para el cual ser necesaria una volqueta.76RELLENO: aqu se considerar la compactacin del material obtenido de unacantera de corte de la misma va. Para el relleno: tractor, tanquero y rodillo.TRANSPORTE POR SOBREACARREO: se considerar una cargadora y volqueta, lacual dejar el material en los sitios de desalojo, sin necesidad de compactacin otratamiento alguno.Los Anlisis de Precios Unitarios se encuentran en el Anexo 4.1. Los costos base han sidotomados de los costos referenciales de la Cmara de la Construccin de Guayaquil. Enresumen, los costos calculados para el proyecto son:Corte: $7,30/m3Relleno: $7,09/m3Transporte: $2.82/m3*km4.3Presupuesto referencialLas cantidades y costos finales de los rubros se detallan a continuacin:Item123DescripcinEXCAVACIONRELLENO CON MATERIAL DEL SITIOUnidad Cantidad Precio Unitariom3m320134,47 $11340,32 $7,307,092,82TOTALPrecio Total$ 146.981,63$$80.402,8710.759,34TRANSPORTE POR SOBREACARREO m3 km 3815,37 $$ 227.520,9077CONCLUSIONES1. A partir del diagrama de masas se realiz un anlisis del equipo necesario paraoptimizar su uso en la construccin de un proyecto vial de carretera, ya que alno planificar correctamente, el ingeniero constructor podra alquilarmayoritariamente equipos adecuados para relleno, cuando lo predominante enla va son los cortes de material. Esto conlleva a una paralizacin de lamaquinaria, y dado su elevado costo horario, se refleja en una prdidamonetaria para el contratista, adems del retraso en la entrega de los trabajos.782. El diagrama de masas nos permite evaluar en forma certera los volmenes amover, y en base a l, tambin es posible determinar la maquinaria msadecuada para los trabajos, de acuerdo a los grupos de maquinariasestablecidos, y en funcin de su rendimiento estndar, determinamos un costounitario.3. El factor de esponjamiento es determinante al momento de calcularmovimientos de tierras, en la fase previa a la ejecucin, pues si no se consideraal elaborar el presupuesto, se estar omitiendo la necesidad de mayor cantidadde equipos, tal como la volqueta, y al momento de la construccin, se reflejarla prdida de dinero por el hecho de no haber ofertado incluyendo la variacinvolumtrica del material. Cabe recalcar que el esponjamiento se compensa sucosto en el Anlisis de Precios Unitarios y rendimiento de equipos, nunca debeconsiderarse como un volumen de obra adicional.79RECOMENDACIONES1. Se recomienda para cualquier proyecto vial PREVIA EJECUCION DE LOSTRABAJOS definir todos los parmetros mencionados a lo largo de la presentetesina: proyecto horizontal, vertical, clculo de reas y volmenes, y lo msimportante para el movimiento de tierras: el diagrama de masas.2. Para determinar el factor de esponjamiento, realizar una prueba de laboratoriopara tener un valor real de este fenmeno que ocurre en el suelo. Con estefactor se puede calcular el diagrama de masas. An as, se recomienda efectuaruna prueba de reduccin en campo, haciendo un muestreo, pues si el80coeficiente de reduccin excede del 30%, el material deber ser desalojado y nopodr ser utilizado como relleno.3. El ingeniero encargado del diseo de movimiento de tierras y su posteriorconstruccin deber tener una vasta experiencia en la rama, porque de no seras podra cometer los errores mencionados a lo largo de la tesina, y provocaruna prdida econmica considerable.81BIBLIOGRAFIAApuntes de clases del Seminario de Graduacin Vas de Comunicacin dictadopor el Ing. Eduardo Santos B.Texto: Mtodos, Planeamiento y Equipos de ConstruccinAutor: R. L. Peurifoy; 1971Manual de Costos en la ConstruccinCmara de la Construccin de Quito; Mayo 2001Texto: Ingeniera de Carreteras, Volumen ICarlos Kraemer; Editorial: Mc Graw HillMonografa: Construcciones IndustrialesJuan Chern Andrs GonzlezTexto: Ingeniera Vial I: Para estudiantes de grado de Ingeniera CivilAutor: Hugo Andrs Morales Sosa82Texto: Mquinas para Movimiento de Tierras 2da edicinAutor: Jean CostesTexto: Planes de Obra 4ta edicinAutor: Fco. Javier Zaragoza MartnezEspecificaciones Generales para la Construccin de Caminos y PuentesMOP 001 F 2002Ministerio de Obras Pblicas del EcuadorPgina Web de Caterpillar: www.cat.comPgina Web de Komatsu: www.komatsu.comANEXOSANEXO 2.1CLCULO DE ORDENADAS DEL DIAGRAMA DE MASASCoeficiente de contraccion =Factor de correccion de volumen de relleno =AREASABCISAAc10+0000+0200+0400+0600+0801,7225,50980,67363,16411,9754102,91090+106,63 15,5793274,91860+120 25,545477,68380+123 26,2438429,6030+139,36 26,274918,7470+140 32,3094571,98350+159,36 26,7798493,15980+177,54 27,473250,63250+1800+2000+2200+237,760+2400+255,940+2600+275,940+2800+292,300+3000,4450,659513,1097,591810,487517,297841,26419,5448317,6220,307279,37318,7929327,3622,28166,1520,1572 10,14912,02237,36784,25236,313952,6750,2524107,730,5824207,0080,078331,87922,9235272,6960,83630,0185,13380,09287,4548184,15106,78644,173954,7722 22,71341,62213,49628,86720,37180,721272,3180,3461158,350+100 10,325238,37716,8090,5164,34031,322310,6737,868245,8923,129215,936184,1510 0,0000 77,4856 0,0000 8,8672 0,0000 76,6583 0,0000213,5360 0,0000102,9109 0,0000274,9186 0,0000 77,6838 0,0000429,6030 0,0000 18,7470 0,0000571,9835 0,0000493,1598 0,0000 50,6325 0,0000212,1418 0,0000 31,8792 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 2,0223 0,0000 4,2523 0,0000 0 0 19,0656 0 53,7602 0 11,9953 0 0,516 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,0928 0 90,8542 0272,6941 0 41,2637 0317,6204 0 79,3732 0 327,359 0 66,1522 0107,9813 0 52,6745 0 0 0 21,184 0 59,7336 0 13,3281 0 0,5733 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1031 0100,9491 0302,9934 0 45,8486 0352,9116 0 88,1924 0363,7322 0 73,5024 0119,9792 0 58,5272 0184,1510 0,0000 56,3016 0,0000 0,0000 0,0000 63,3302 0,0000212,9627 0,0000102,9109 0,0000274,9186 0,0000 77,6838 0,0000429,6030 0,0000 18,7470 0,0000571,9835 0,0000493,1598 0,0000 50,6325 0,0000212,0387 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0 0 0 50,8664 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 69,0699 0302,9934 0 45,8486 0352,9116 0 88,1924 0363,7322 0 73,5024 0117,9569 0 54,2749 0CORTEAc2Ac3Ac4Ar1RELLENOAr2Ar3Ar4Vc 1 (+)CORTEVc 2 (+)Vc 3 (+)Vc 4 (+)Vr 1 ( ) 0,91,11VOLUMENESRELLENOVr 2 ( )Vr 3 ( )Vr 4 ( )CORTE (+)RELLENO ( ) RELL. CORR. ( )CORTE (+)RELLENO ( )VOLUMEN TOTALDIFERENCIA ALGEBRAICA ORDENADA DECURVA DE MASA(m3)0,0000 184,1510 0,0000 240,4526 0,0000 189,5862 0,0000 252,9164 0,0000 465,8791 0,0000 568,7900 0,0000 843,7086 0,0000 921,3924 0,00001350,9954 0,00001369,7424 0,00001941,7259 0,00002434,8857 0,00002485,5182 0,00002697,5569 0,00002628,4870 0,00002325,4936 0,00002279,6450 0,00001926,7334 0,00001838,5410 0,00001474,8088 0,00001401,3064 0,00001283,3495 0,00001229,0746AREASABCISAAc10+308,670+309,940+3200+326,310+3400+342,670+344,490+353,580+3600+3800+4000+4200+422,200+431,290+433,110+4400+449,470+4600+465,840+478,120+4800+494,490+5000+510,850+5200+530,850,05240,09390,42635,119255,26775,068445,46544,869445,31343,48331,89690,03270,150220,91760,65950,59910,4551,13541,36110,56098,36093,447CORTEAc2Ac3Ac4Ar1RELLENOAr25,91170,79926,0845,30212,16734,66865,01771,46025,2024,96842,63741,6565Ar3Ar4Vc 1 (+)5,7179CORTEVc 2 (+)Vc 3 (+)VOLUMENESRELLENOVc 4 (+)Vr 1 ( )52,9987,617364,9874,20011,269523,14514,85419,3416,91544,004Vr 2 ( )Vr 3 ( )Vr 4 ( )CORTE (+) 5,7179 0,0000 0,7992 0,0000 5,3021 0,0000 6,6742 0,0000 7,8394 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,1036 0,0000 0,1635 0,000011,6999 0,000020,9176 0,000055,2677 0,000045,4654 0,000045,3134 0,0000VOLUMEN TOTALRELLENO ( ) RELL. CORR. ( ) 52,998 0 7,6173 064,9871 023,5401 062,1887 023,1452 014,8544 082,7517 056,7567 0142,169 0 125,36 0129,905 014,2716 055,1518 0 10,901 042,8503 060,6179 054,4901 0 28,383 0 50,162 0 4,7057 0 7,7108 0 0 0 0 0 0 0 0 0 58,8867 0 8,4637 0 72,2079 0 26,1557 0 69,0986 0 25,7169 0 16,5049 0 91,9463 0 63,063 0157,9656 0139,2889 0144,3389 0 15,8573 0 61,2798 0 12,1122 0 47,6114 0 67,3532 0 60,5446 0 31,5367 0 55,7356 0 5,2286 0 8,5676 0 0 0 0 0 0 0 0 0DIFERENCIA ALGEBRAICACORTE (+) 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 3,1323 0,000020,9176 0,000055,2677 0,000045,4654 0,000045,3134 0,0000RELLENO ( ) 53,1688 0 7,6645 0 66,9058 0 19,4815 0 61,2592 0 25,7169 0 16,5049 0 91,9463 0 63,063 0157,9656 0139,2889 0144,3389 0 15,8573 0 61,2798 0 12,1122 0 47,6114 0 67,3532 0 60,5446 0 31,5367 0 55,632 0 5,0651 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ORDENADA DECURVA DE MASA(m3) 0,00001175,9058 0,00001168,2413 0,00001101,3355 0,00001081,8540 0,00001020,5948 0,0000 994,8779 0,0000 978,3730 0,0000 886,4267 0,0000 823,3637 0,0000 665,3981 0,0000 526,1092 0,0000 381,7703 0,0000 365,9130 0,0000 304,6332 0,0000 292,5210 0,0000 244,9096 0,0000 177,5564 0,0000 117,0118 0,0000 85,4751 0,0000 29,8431 0,0000 24,7780 0,0000 27,9103 0,0000 48,8279 0,0000 104,0956 0,0000 149,5610 0,0000 194,87447,962682,75210,244656,7577,4366142,176,7803125,365,7557129,917,234814,2725,739455,1526,395210,9015,583942,856,854560,6185,947654,494,401928,3830,11035,2080,10362,95582,04943,76886,6061,32517,71080,00590,13750,0264,70490,000850,162AREASABCISAAc10+5400+549,030+5600+5800+6000+6200+6400+6600+675,900+6800+694,080+7000+714,080+7200+730,440+7400+746,810+760,970+777,340+7800+793,700+8000+813,700+8200+831,880+8404,0570,41933,177281,39318,70552,11557,8396105,6537,584241,30312,00473,52324,4427 26,84230,0720,92370,57210,53790,70842,83070,14623,70560,0721,96977,4030,27260,2010,212613,55750,12773,95223,12874,04934,039479,7343,93494,3465,5006116,045,42581,47990,677697,3492,82920,20770,23930,4471,67252,57930,7273,56834,91350,68778,20731,13631,40190,09080,37450,08830,68760,11910,1276 14,13573,92060,4350,291188,148CORTEAc20,3969Ac30,281331,97030,3750,142339,37131,28140,08580,92140,8434Ac4Ar1RELLENOAr2Ar3Ar4Vc 1 (+)37,1202CORTEVc 2 (+)Vc 3 (+)VOLUMENESRELLENOVc 4 (+)Vr 1 ( )Vr 2 ( )Vr 3 ( )Vr 4 ( )CORTE (+) 37,1202 0,0000 33,7351 0,0000 40,7385 0,0000 88,1480 0,0000 79,7340 0,0000 94,3460 0,0000116,0400 0,0000101,2696 0,0000 25,3131 0,0000 0,6876 0,0000 0,8178 0,0000 1,4019 0,0000 0,6877 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 26,8983 0,0000 51,8332 0,0000 7,4030 0,0000 81,3931 0,0000 52,1155 0,0000105,6530 0,0000 41,3031 0,0000 31,2850 0,0000 6,2191 0,0000VOLUMEN TOTALRELLENO ( ) RELL. CORR. ( ) 0 0 1,0383 0 1,2086 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,0796 0 9,2287 0 10,3041 0 52,4253 0 28,4696 0 93,1397 0 65,0531 0158,7689 0149,4586 0 91,3769 0 87,0061 0 0,0566 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12,5442 0 31,7436 0 0 0 1,1537 0 1,3429 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,3107 0 10,2541 0 11,449 0 58,2503 0 31,6329 0103,4886 0 72,2812 0176,4099 0166,0651 0101,5299 0 96,6734 0 0,0629 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13,938 0 35,2707 0DIFERENCIA ALGEBRAICACORTE (+) 37,1202 0,0000 32,5814 0,0000 39,3956 0,0000 88,1480 0,0000 79,7340 0,0000 94,3460 0,0000116,0400 0,0000 98,9589 0,0000 15,0590 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 51,7703 0,0000 7,4030 0,0000 81,3931 0,0000 52,1155 0,0000105,6530 0,0000 41,3031 0,0000 17,3470 0,0000 0,0000 0,0000RELLENO ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10,7614 0 57,4325 0 30,231 0102,8009 0 72,2812 0176,4099 0166,0651 0101,5299 0 69,7751 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 29,0516 0 ORDENADA DECURVA DE MASA(m3) 0,0000231,9946 0,0000264,5760 0,0000303,9716 0,0000392,1196 0,0000471,8536 0,0000566,1996 0,0000682,2396 0,0000781,1985 0,0000796,2575 0,0000785,4961 0,0000728,0636 0,0000697,8326 0,0000595,0317 0,0000522,7505 0,0000346,3406 0,0000180,2755 0,0000 78,7456 0,0000 8,9705 0,0000 60,7408 0,0000 68,1438 0,0000149,5369 0,0000201,6524 0,0000307,3054 0,0000348,6085 0,0000365,9555 0,0000336,90390,82250,95230,21580,25632,07961,04980,264810,3041,954843,27928,470,769365,053158,7792,377,19144,943,67930,344616,858149,4614,409591,3770,2753 12,151326,89830,120236,6385 15,19470,05660,123986,88212,5446,072931,5970,1462AREASABCISAAc10+8600+880 35,1831758,7230+900 40,6892127,99660+903 35,2732617,13510+920 38,946359,79890+921,55 38,2136776,71550+940 45,983270,89990+941,55 45,5005610,35560+957,91 29,115157,5450+960 25,9519271,2850+974,28 12,043252,74240+9801+0001+0201+0401+055,391+0601+071,761+0801+1001+108,121+1201+126,301+1401+1601+1801,8260,22223,8141,10960,39122,584253,78 15,88850,45440,36070,9285 14,16241,618915,0084,14691,15962,5332CORTEAc24,0818Ac31,128Ac43,6488440,417Ar1RELLENOAr2Ar3Ar4Vc 1 (+)CORTEVc 2 (+)Vc 3 (+)VOLUMENESRELLENOVc 4 (+)42,209Vr 1 ( )7,084Vr 2 ( )17,633Vr 3 ( )0,0432Vr 4 ( )CORTE (+) 74,2071 0,0000440,4170 0,0000758,7230 0,0000127,9966