SEMANA 12
SEMANA 12:
Areaje y cálculo de volúmenes.
Transporte de material excavado
Cuando se diseña el perfil longitudinal de una vía, se trata de lograr que los volúmenes de corte y de terraplén sean aproximadamente iguales, con ligera ventaja de los cortes. Esto se realiza con la finalidad de lograr que el material excavado de los cortes sirva para conformar los terraplenes. El material excedente corresponde a los volúmenes que se supone no sirven para rellenos, como por ejemplo la capa vegetal. En esta forma, no hay necesidad de realizar cortes diferentes para obtener material para los terraplenes.
Sin embargo, esta solución teórica es difícil de llevar a la práctica, porque pueden presentarse otros factores a tener en cuenta para lograr un mejor trazado y más económico. Estos factores son:
. El trazado de la vía, que no permite compensación. Por ejemplo, en un trazado en media ladera, generalmente los cortes son mayores que los terraplenes; caso contrario en los trazados en terreno plano. Los trazados en montaña casi siempre presentan cortes mucho más grandes que los terraplenes.
. Los materiales obtenidos en los cortes, muchas veces no sirven para hacer rellenos, ni solos ni mezclados. En este caso, hay que desecharlos (botarlos) y buscar para los terraplenes materiales de otros cortes o materiales obtenidos en préstamos de otras partes.
La distancia de transporte del material entre los cortes y los terraplenes puede ser tan grande que, a pesar de que haya suficiente cantidad y sea de buena calidad, el traslado puede resultar tan costoso que sea mejor botar el material excavado de los cortes y conseguir préstamos para conformar los terraplenes.
Transporte de material excavado
Cuando se diseña el perfil longitudinal de una vía, se trata de lograr que los volúmenes de corte y de terraplén sean aproximadamente iguales, con ligera ventaja de los cortes. Esto se realiza con la finalidad de lograr que el material excavado de los cortes sirva para conformar los terraplenes. El material excedente corresponde a los volúmenes que se supone no sirven para rellenos, como por ejemplo la capa vegetal. En esta forma, no hay necesidad de realizar cortes diferentes para obtener material para los terraplenes.
Sin embargo, esta solución teórica es difícil de llevar a la práctica, porque pueden presentarse otros factores a tener en cuenta para lograr un mejor trazado y más económico. Estos factores son:
. El trazado de la vía, que no permite compensación. Por ejemplo, en un trazado en media ladera, generalmente los cortes son mayores que los terraplenes; caso contrario en los trazados en terreno plano. Los trazados en montaña casi siempre presentan cortes mucho más grandes que los terraplenes.
. Los materiales obtenidos en los cortes, muchas veces no sirven para hacer rellenos, ni solos ni mezclados. En este caso, hay que desecharlos (botarlos) y buscar para los terraplenes materiales de otros cortes o materiales obtenidos en préstamos de otras partes.
La distancia de transporte del material entre los cortes y los terraplenes puede ser tan grande que, a pesar de que haya suficiente cantidad y sea de buena calidad, el traslado puede resultar tan costoso que sea mejor botar el material excavado de los cortes y conseguir préstamos para conformar los terraplenes.
Representación del diagrama de masas
Como la compensación de volúmenes es compleja y dispendiosa, se han ideado métodos gráficos que dan una buena aproximación con bastante sencillez.
Tal como se ilustra en la Figura 5.33, el diagrama de masas es la representación gráfica del volumen de tierra a mover y de las distancias a que hay que transportarlo, en un tramo determinado de la carretera en construcción.
.La parte ascendente de la curva masa define una zona de corte: el tramo AC representa el corte entre las abscisas A' y C'. A su vez, la parte descendente de la curva masa define una zona de terraplén: el tramo CE representa el terraplén entre las abscisas C' y E'.
. Cualquier punto de la curva masa, situado sobre la línea base, tiene ordenada nula, lo que indica que los volúmenes de corte y terraplén son iguales desde el origen de la curva hasta ese punto. De esta manera, los puntos donde la curva masa corta la línea base, son los límites de los sectores de movimiento de tierra compensado, denominada sección balanceada. Tal es el caso, de los puntos A y B de la curva masa, con ordenadas nulas, indicando que el corte A'C' servirá para conformar el terraplén C'B'. También los puntos B y D de la curva masa, con ordenadas nulas, indican que el terraplén B'E' se conformará con el corte E'D'.
.En la misma forma que la línea base determina sectores de movimiento de tierra compensado, cualquier línea horizontal como FG, que corte la curva masa en dos puntos (F y G), determina una zona de compensación entre corte y terraplén: el corte F'C' servirá para construir el terraplén C'G', por ser más o menos iguales sus volúmenes. Cualquier línea horizontal que corta la curva masa en dos puntos, recibe el nombre de compensadora.
.Los puntos máximos de la curva masa indican cambios de corte a terraplén en el sentido del abscisado: el punto máximo C de curva masa indica cambio de corte a terraplén en la abscisa C' del perfil longitudinal. A su vez, los puntos mínimos de la curva masa indican cambios de terraplén a corte: el punto mínimo E de curva masa indica cambio de terraplén a corte en la abscisa E' del perfil longitudinal.
465
Factor de compensación en el movimiento de tierras
Debe tenerse en cuenta el exceso de corte, necesario para obtener un terraplén compactado de volumen determinado.
En general 1 m3 de corte en banco no equivale a 1 m3 de terraplén compactado, ya que influyen una variedad de condiciones, tales como:
GRÁFICO DEL DIAGRAMA DE MASAS
Supóngase que para el perfil longitudinal, ilustrado en la parte superior de la Figura 5.35, se tienen los volúmenes de corte y terraplén anotados en las columnas 1y 2 de la cartera mostrada en la Tabla 5.11. Estos volúmenes se toman de la cartera de cubicación y se consignan en renglones alternados, asignando el signo (+) a los volúmenes en corte y el signo (-) a los volúmenes en terraplén.
En este ejemplo la línea base es una línea de equilibrio, ya que entre las abscisas K0+000 y K0+180 se tiene una condición de equilibrio, o sección balanceada, esto es, hay suficiente corte entre el K0+000 y el K0+080 para conformar el volumen de terraplén entre el K0+080 y el K0+180. Lo mismo sucede entre el K0+180 y el K0+260. Del K0+260 al K0+280 hay exceso de corte, que se puede utilizar para conformar terraplenes de más adelante, o si es del caso hasta botar.
VOLÚMENES DE EXCAVACIÓN
Para una sección balanceada, el volumen total de excavación se puede expresar de la siguiente manera:
Como la compensación de volúmenes es compleja y dispendiosa, se han ideado métodos gráficos que dan una buena aproximación con bastante sencillez.
Tal como se ilustra en la Figura 5.33, el diagrama de masas es la representación gráfica del volumen de tierra a mover y de las distancias a que hay que transportarlo, en un tramo determinado de la carretera en construcción.
Técnicamente es una curva o gráfico, en el que las distancias horizontales (abscisas) representan las estaciones de la carretera y las distancias verticales (ordenadas) indican las sumas algebraicas de los volúmenes acumulados de los cortes y terraplenes, a partir de un punto origen en el perfil longitudinal de la carretera.
Los puntos en el diagrama de masas se conectan con segmentos rectos o con una línea continua.
En este caso, el valor de la ordenada BC, representa el volumen acumulado de corte entre las abscisas A' y B' respectivamente. Para una correcta interpretación, los volúmenes de corte se consideran positivos (+) y los de terraplén negativos (-).
Cuando se tiene corte y terraplén en la misma abscisa, se utiliza la diferencia entre los dos como ordenada en ese punto; ya que cuando esto sucede, el terraplén se conforma con el corte realizado en esa misma abscisa, moviendo el material en ángulo recto con el eje longitudinal, o en acarreo transversal (es el caso de secciones mixtas). Si sobra material de corte, éste se convierte en acarreo longitudinal, que es el que interesa conocer
El valor de cualquier ordenada, representa el volumen de corte acumulado hasta ese punto, menos el volumen de terraplén también acumulado hasta ese punto. .La parte ascendente de la curva masa define una zona de corte: el tramo AC representa el corte entre las abscisas A' y C'. A su vez, la parte descendente de la curva masa define una zona de terraplén: el tramo CE representa el terraplén entre las abscisas C' y E'.
. Cualquier punto de la curva masa, situado sobre la línea base, tiene ordenada nula, lo que indica que los volúmenes de corte y terraplén son iguales desde el origen de la curva hasta ese punto. De esta manera, los puntos donde la curva masa corta la línea base, son los límites de los sectores de movimiento de tierra compensado, denominada sección balanceada. Tal es el caso, de los puntos A y B de la curva masa, con ordenadas nulas, indicando que el corte A'C' servirá para conformar el terraplén C'B'. También los puntos B y D de la curva masa, con ordenadas nulas, indican que el terraplén B'E' se conformará con el corte E'D'.
.En la misma forma que la línea base determina sectores de movimiento de tierra compensado, cualquier línea horizontal como FG, que corte la curva masa en dos puntos (F y G), determina una zona de compensación entre corte y terraplén: el corte F'C' servirá para construir el terraplén C'G', por ser más o menos iguales sus volúmenes. Cualquier línea horizontal que corta la curva masa en dos puntos, recibe el nombre de compensadora.
.Los puntos máximos de la curva masa indican cambios de corte a terraplén en el sentido del abscisado: el punto máximo C de curva masa indica cambio de corte a terraplén en la abscisa C' del perfil longitudinal. A su vez, los puntos mínimos de la curva masa indican cambios de terraplén a corte: el punto mínimo E de curva masa indica cambio de terraplén a corte en la abscisa E' del perfil longitudinal.
465
Factor de compensación en el movimiento de tierras
Debe tenerse en cuenta el exceso de corte, necesario para obtener un terraplén compactado de volumen determinado.
En general 1 m3 de corte en banco no equivale a 1 m3 de terraplén compactado, ya que influyen una variedad de condiciones, tales como:
- Densidades del material en sus estados, original y compactado.
- Tamaño de las partículas.
- Contenidos de humedad.
- Grado de compactación exigido.
- Pérdidas de material en el transporte.
- Arrastre de material por el viento y el agua
GRÁFICO DEL DIAGRAMA DE MASAS
Supóngase que para el perfil longitudinal, ilustrado en la parte superior de la Figura 5.35, se tienen los volúmenes de corte y terraplén anotados en las columnas 1y 2 de la cartera mostrada en la Tabla 5.11. Estos volúmenes se toman de la cartera de cubicación y se consignan en renglones alternados, asignando el signo (+) a los volúmenes en corte y el signo (-) a los volúmenes en terraplén.
En este ejemplo la línea base es una línea de equilibrio, ya que entre las abscisas K0+000 y K0+180 se tiene una condición de equilibrio, o sección balanceada, esto es, hay suficiente corte entre el K0+000 y el K0+080 para conformar el volumen de terraplén entre el K0+080 y el K0+180. Lo mismo sucede entre el K0+180 y el K0+260. Del K0+260 al K0+280 hay exceso de corte, que se puede utilizar para conformar terraplenes de más adelante, o si es del caso hasta botar.
VOLÚMENES DE EXCAVACIÓN
Para una sección balanceada, el volumen total de excavación se puede expresar de la siguiente manera:
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