DIAGRAMA DE BRUCKNER O DIAGRAMA DE MASAS
Entumecimiento. Entumecimiento. Es la diferencia de volumen que existe entre un material material insitu insitu y el mismo mismo material material compactado. Para ello, al calcular un relleno, hay que cortar mas tierra que la que se va a rellenar.
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES PARA CORTES Y RELLENOS.
A)Tierra Suelta. Tierras vegetales húmedas, las tierras arcillosas secas, las arenas aglomeradas con arcilla seca, las tierras vegetales secas. B) Rocas Blandas Blandas o Sueltas/R Sueltas/R.S.) .S.) Conglomera Conglomerado, do, rocas muy descompuestas, arcillas puras, especialmente húmedas, rocas calizas, rocas arcillosas, rocas sedimentarias, las que presentan planos de clivaje frecuentes. c) Rocas fijas. Las rocas ígneas, algunas variedades de conglomerados, las areniscas y las calcáreas duras. ESPONJAMIENTO. Es el aumento de volumen tan luego se le extrae del terreno natural.
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES PARA CORTES Y RELLENOS.
A)Tierra Suelta. Tierras vegetales húmedas, las tierras arcillosas secas, las arenas aglomeradas con arcilla seca, las tierras vegetales secas. B) Rocas Blandas Blandas o Sueltas/R Sueltas/R.S.) .S.) Conglomera Conglomerado, do, rocas muy descompuestas, arcillas puras, especialmente húmedas, rocas calizas, rocas arcillosas, rocas sedimentarias, las que presentan planos de clivaje frecuentes. c) Rocas fijas. Las rocas ígneas, algunas variedades de conglomerados, las areniscas y las calcáreas duras. ESPONJAMIENTO. Es el aumento de volumen tan luego se le extrae del terreno natural.
Está en razón directa de la naturaleza del terreno y de la forma de extracción. Al contratar transporte de una cantidad de tierras para relleno, no se paga el volumen natural, sino un volumen mayor por el aumento de volumen debido al esponjamiento del material al extraerlo para transportarlo, o sea que el material se lleva esponjado. En el movimiento de tierras hay que contemplar la eliminación del material, que es la extracción, remoción y eliminación del material de corte. El traslado del material sobrante, o sea el cambio de lugar del material removido puede hacerse a distancias cortas o largas, utilizando en todo lo que sea posible el material de corte en los rellenos. Existen 2 tipos de transporte: Transversal, o sea del eje del camino a los lados.
COMPENSACION TRANSVERSAL
Cuando en una misma sección el mismo material de relleno es íntegramente cubierto con el material de corte.
En este caso no se adiciona ningún pago por transporte ya que se considera incluido en el pago por la extracción del corte.
El transporte es entonces mínimo, cuando la tierra extraída en una sección a media ladera se emplea en formar el terraplén de la misma sección; en este caso el transporte se ejecuta con los mismos equipos de excavación, lampas, excavadoras, carretillas, tractores, etc.
El único caso en que no habrá compensación transversal, es cuando no se puede utilizar el material de corte en el relleno, en cuyo caso se va a la curva de masas.
COMPENSACION LONGITUDINAL
Cuando un material de corte es utilizado en un relleno mas alejado, procedemos a transportarlo en el caso que por su distancia respecto al relleno, es mas económico que tomarlo prestado.
Si la distancia es mayor que la distancia libre de transporte(100-150 mt) se pagará un sobreacarreo por M3 formando de esta manera los rellenos con transporte.
Si el transporte no sobrepasa la distancia media de transporte (100150mt) se pagará únicamente por compactación y perfilado.
MATERIAL DE PRESTAMO
Luego de la compensación longitudinal, cuando los corte son menores que los rellenos, no hay compensación ,se acudirá a las canteras, generalmente a los costados laterales al eje. Se empleará material de préstamo si resulta mas económico que el de transporte. Puede resultar económico usar material de préstamo para los rellenos. CABALLEROS. Son los depósitos de tierra sobrante que se obtienen de la excavación, donde es antieconómico transportarlos hasta el lugar de los rellenos. Se depositan en zonas próximas al eje del camino y en rasante descendente.
DISTANCIA LIBRE DE TRANSPORTE.
Es la distancia dentro de la cual, no se paga por transporte, ya que está compensado con el precio del corte.
El comienzo de un desmonte o de la parte que produce un volumen exactamente igual al del terraplén adyacente, y el extremo mas alejado de este, determinan los llamados "Puntos de compensación" cuya determinación tiene gran importancia.
CONSTRUCCION DEL DIAGRAMA DE MASAS.
1° Anote para cada estación los volúmenes de corte y de relleno en las columnas de la hoja de cálculo (2 y 3). 2°Multiplique los rellenos por el factor estimado de contracción de trabajo encontrando así la columna 4. 3°Empezando en el punto inicial del proyecto se agrega algebraicamente cada volumen de corte y cada volumen de relleno, mas la contracción a la suma algebraica de todos los volúmenes previos. Los volúmenes de corte se consideran positivos y los de relleno negativos. Se obtiene así la columna 5 en la que están los volúmenes acumulativos. Esta columna será la de "ordenadas de masa". Se utiliza la misma escala horizontal que la del perfil. En el eje vertical se miden a escala conveniente las ordenadas de masa obteniendo puntos que unidos determinan las curvas de masas.
CARACTERISTICAS DEL DIAGRAMA DE MASAS
1.Una línea ascendente indica corte o un exceso de excavación sobre el relleno. Si la línea tiene un talud pronunciado, el corte es grande. Si el talud es suave, el corte es liviano o está balanceado por el relleno dentro de las mismas estacas, tal como en un trabajo a media ladera. 2. Una línea descendente, indica relleno, cuanto mas pronunciado el talud, mayor es el relleno. 3. Una línea a nivel indica que no existe corte o relleno, o en su defecto que se trata de una media ladera en que la excavación es igual al relleno en cada estación. 4. Una línea vertical indica la excavación del préstamo que entra a la obra en una estación particular o el material que sale del proyecto en una estación determinada. 5. Entre 2 puntos cualesquiera, en que la curva de masas es interceptada por cualquier línea horizontal, el corte iguala al relleno.
6. La distancia vertical interceptada por cualquier par de líneas horizontales, es una medida de los M3 de excavación del lado ascendente de la curva de masas, y los M3 de relleno del lado descendente. La línea horizontal mas extensa indica una mayor distancia de transporte del corte a relleno, de igual manera, la línea mas corta, indica la menor distancia. 7. Cuando la curva vertical ,que se forma en la curva de masas, es convexa y hacia abajo, la dirección de transporte es hacia adelante de esas estaciones. Cuando la curva es también hacia arriba pero cóncava, la dirección de transporte es hacia atrás de ellos. 8. El vértice de una curva convexa representa el punto en el cual un corte cambia a relleno, por otro lado, la base de una curva cóncava, es el punto en el cual el relleno cambia a corte.
9. El área entre la curva de masas y el eje neutro, es la medida del volumen total que debe transportarse entre dos puntos del balance. Cuando se deduce el área libre de transporte del total de transporte, lo sobrante constituye el "sobreacarreo". 10. Cuando la distancia horizontal entre 2 puntos de balance es menor que la distancia de transporte, no hay sobreacarreo entre estos puntos de compensación. 11. Si la curva de masas, al final del tramo en estudio, termina en la línea de ceros hay compensación absoluta. 12. Si la curva no termina en la línea de cero, la ordenada extrema, representa el exceso de corte, si queda por encima, y el exceso de relleno si queda por debajo. 13. El cociente del área de un segmento cerrado dividido entre la ordenada que representa los volúmenes que se compensan de la distancia media de transporte.
Rendimientos promedio en movimientos de Tierras
I CORTE EN MATERIAL SUELTO A) Compensación Transversal Km 0100 – 40+00 tierra 1698 M3 15 mt. Rendimiento = 109 M3/hr. = 872M3/día B) Compensación Longitudinal R = 920x52+38x137+3249x38.5 = 178,132.5 = 42.3 M3/hr. 4207 4207 R = 339 M3/día.
C) Botes R = 67.6 M3/hr. = 541 M3/día
Rendimientos promedio en movimientos de Tierras
II CORTE EN ROCA SUELTA
Compensación Transversal 0.2 x 480 = 96 M3 R = 91.4 M3/hr. = 731 M3/día.
Compensación Longitudinal 0.2 x 989 = 198 M3 R = 26 M3/hr. = 208 M3/día Botes 0.20 x 17081 = 3416 M3 R = 56,6 M3/hr. = 453 M3/día.
Rendimientos promedio en movimientos de Tierras
III CORTE EN ROCA FIJA
Compensación Transversal 319 + 0.8 x 480 = 319 + 384 = 703 M3. 2 = 91.4 M2/hr. = 731 M3/día.
Compensación Longitudinal 1515 + 0.8 x 989 = 1515+ 791 =2306 M3. R = 1515 x 40 + 791 x 26 = 35.02 M3/hr. 1515 + 791
R = 282 M3/día.
Bote 5937 + 0.8 x 17081 = 19,602 M3. R = 56.6 M3/hr. = 453 M3/día
Rendimientos promedio en movimientos de Tierras
CUADRO Y COMPENSACION TRANSVERSAL
ESTACA
MATERIAL
MOMENTO DE TRANSPORTE
VOLUMEN DISTANCIA M3 MEDIA MT
RENDIMIENTO DURACION M3/HR. (Hr)
0+00-40+00 40+00-60+00 60+00-KM1
TIERRA ROCA DURA 20/rb+80%R.D
M4
1698 15 319 15 480 15 Tiempo de Compensación Transversal
109 91.4 91.4
15.6 3.5 5.3 24.4 Hr
52 137 38.5
17.7 0.2 84.4
=
CUADRO II COMPENSACION LONGITUDINAL
0+00-7+6 7+8-10+00 30+4-40+00
TIERRA TIERRA TIERRA
38,200 380 192,500
40+0-47+6 87+6-KM1
920 38 3249 4207
41.50 10.0 59.20
ROCA DURA 69,800 1515 46.00 40 37.9 20%RB+80%D 74,300 989 75.10 26 38.0 375,180 671______________________________________ TIEMPO DE COMPENSACION LONGITUDINAL = 178.2 Hr.
DIST. MEDIA = 375,180 6711
=
55.9
56 MT
Rendimientos promedio en movimientos de Tierras
CUADRO III BOTES
ESTACA
MATERIAL VOLUMEN DISTANCIA RENDIMIENTO M3 MEDIA(MT) M3/hr.
7+6-7+8TIERRA 10+0-30+4 47+6-60+0 60+0-87+6
20 TIERRA 7655 ROCA DURA 5937 20%RB+80%RD17001
DURACION
30 30 30 30
67.6 67.6 56.6 56.6
0.3 113.2 104.9 301.8
TIEMPO DE ELIMINACIÓN DE LOS BOTES
= 520.2 Hr
TRABAJO DE CAMINOS II- 2010-I
1. De conformidad con el "METRADO DE EXPLANACIONES de su Proyecto del curso Caminos I, se preparará lo siguiente de las cartillas del curso : - Volúmenes de Corte en Material Suelto M3 - Volúmenes de Corte en Roca Suelta M3 - Volúmenes de Corte en Roca fija M3 - Volúmenes de Relleno M3 - Compactación y perfilado de relleno en Subrasante. M2 2. ELABORAR EL CUADRO PARA LA CONSTRUCCION DEL DIAGRAMA DE MASAS. 3. DETERMINAR LOS VOLUMENES DE COMPENSACION TRANSVERSAL (RELLENO PROPIO) Y LA DISTANCIA MEDIA DE COMPENSACION TRANSVERSAL. 3. DETERMINAR LOS VOLUMENES DE COMPENSACION TRANSVERSAL (RELLENO PROPIO) Y LA DISTANCIA MEDIA DE
5. ESTABLECER LA DISTANCIA MEDIA DE TRANSPORTE EN COMPENSACION LONGITUDINAL Y DISTANCIA MEDIA DE BOTE. 6. CALCULO DEL TIEMPO DE CICLO DE LAS MAQUINA Y DETERMINAR SUS RENDIMIENTOS Y TIEMPO DE DURACION DE LA ACTIVIDAD PARA : a) COMPENSACION TRANSVERSAL POR PROGRESIVA Y TIPO DE MATERIAL B)COMPENSACION LONGITUDINAL POR PROGRESIVA Y TIPO DE MATERIAL C)BOTES (CUADRO. D)PRESTAMO
7. FORMULAR LOS ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA CADA UNA DE LAS PARTIDAS CONSTRUCTIVAS, SEGUN LOS RENDIMIENTOS PROMEDIOS, CUADRILLAS Y COEFICIENTES DE APORTE. a) Corte en Material Suelto - Compensación Transversal. - Compensación Longitudinal. - Botes. b) Corte en Roca Suelta. - Compensación Transversal. - Compensación Longitudinal. - Botes. c) Corte en Roca Fija. - Compensación Transversal - Compensación Longitudinal. - Botes
d) Relleno Transportado e) Relleno de Préstamo Transversal f) Compactación y Perfilado de Relleno
M3 M3 M2
ENTREGA DE TRABAJOS
PRESUPUESTOS
Se usan para estimar el tiempo y el costo para ejecutar un trabajo. Es necesario estar familiarizado con el tipo de trabajo a ejecutarse. Al estimar hay que tener cuidado en no cometer errores aritméticos en el costo horario o de no omitir alguna actividad u operación. Los principales factores a considerar en excavaciones son: - Cantidad de material a excavar. - Distancia de transporte. - Tipo de suelo y características del lugar. - Condiciones del camino de acarreo. Resistencia al rodamiento, pendientes, tracción. Al concluir el Expediente Técnico de Carreteras, se incluyen estudios técnicos, los mismos que a efectos de ser valorizados, son cuantificados en planillas de metrados. Así tenemos entre otros los
PRESUPUESTOS
METRADO DE EXCAVACIONES. 1. Limpieza y desbroce 2. Corte en Material Suelto 3. Corte en Roca Suelta 4. Corte en Roca Fija 5. Relleno Propio 6. Relleno Transportado. 7. Relleno de Préstamo Transversal 8. Eliminación del Material Orgánico 9. Compactación y perfilado de rellenos en Subrasante. METRADO DE OBRAS DE DRENAJE 1. Cunetas 2. Alcantarillas a) Excavación b) Relleno
Ha o M2 M3 M3 M3 M3 M3 M3 M3 M2 Ml. M3 M3
PRESUPUESTOS
METRADO DE PUENTES.
METRADO DE OBRAS DE ARTE
METRADO DE PAVIMENTOS. 1. Base Granular. 2. Imprimación de la Base 3. Carpeta Asfáltica e = 5 cm. 4. Sello
METRADO DE SOBREANCHOS
METRADO DE SEÑALIZACIÓN
M2 M2 M2 M2
COSTOS UNITARIOS
CORTE DE MATERIAL SUELTO R = 810 M3/día MANO DE OBRA Capataz (0.2) Oficial (0.2) Peón (2)
h.h. h.h. h.h.
0.002 0.002 0.020
h.m.
0.010 0.030
EQUIPO
Tractor D7-G (1) Herramientas 3% MO
COSTOS UNITARIOS
CORTE ROCA SUELTA
R = 250 M3/DÍA
MATERIALES
Dinamita 0.1 Kg/M3 Fulminante 0.5 Un./M3 Mecha 0.5 ml/M3
Barreno 5” x 1/8”
5 Ml/M3 /600M/Un.
Kg.
0.10
Und.
0.50
Ml.
0.50
Un.
0.004
COSTOS UNITARIOS
MANO DE OBRA
Capataz (0.5) Controlador Of. (0.5) Perforista Of. (2) Peón (2)
h.h. h.h. h.h. h.h.
0.016 0.016 0.064 0.064
Compresora 250-330pcm (1) h.m. Compresora 335.375pcm h.m. Martillo Neumático 25-29 Kg (2) h.m. Herramientas (3) %
0.032
EQUIPO
0.064 0.030
COSTOS UNITARIOS
CORTE EN ROCA FIJA R = 320M3/DÍA MATERIALES Dinamita Fulminante Mecha
Barreno 5”x1/8”
5M/M3/300M/Un. MANO DE OBRA Capataz (0.5) Controlador (Of.) (1) Perforista (Of.)(4) Peón EQUIPO Compresora 600-690 (1) Martillo Neumático 25-29
Kg. Unid Ml.
0.25 1.00 1.00
Unid.
0.017
h.h. h.h. h.h. h.h.
0.013 0.025 0.100 0.050
h.m.
0.025
h.m. %
0.100 0 03
COSTO DE EQUIPO MECÁNICO
Existe la creencia de que el costo de un camino, es aquel invertido durante el proceso de construcción, agregando a la suma los costos que se realizan para su mantenimiento. Este criterio, olvida ciertos costos muy importantes como son: -Los intereses del capital invertido en construcción. -La depreciación, que incorpora la vida de servicio del camino, y el valor Residual o de Salvataje del camino al termino de su vida de servicio. Costo Anual del Camino/ Km.= Costo Anual de Construcción/Km + Costo Anual de Mantenimiento/Km + Depreciación Anual / Km. C = Cc + D + Cm C = Costo Anual del Camino/Km. D = Depreciación Anual/Km. Cm= Costo Anual de Mantenimiento/Km. Cc= Costo anual de Construcción/Km.
COSTO DE EQUIPO MECÁNICO Costo Anual de Construcción / Km. Es el Costo Anual de los intereses del Capital Invertido en el Camino Cc = R x I R = Costo de Inversión/Km.de Construcción. I = Tasa de interés vigente de construcción o amortización del capital invertido
2. Depreciación Anual / Km. Es la determinación del desgaste natural por el uso del camino. Al termino de la Vida de Servicio tiene un valor de rescate o salvataje que se expresa como un porcentaje del costo de construcción D = ( R - S ) i D = Depreciación Anual / Km. S = Valor de Salvataje del Camino /Km. Al término de la vida útil. i= I i = tasa de anualidad de interes compuesto. (1 +I )n -1 n = No de años de vida de servicio del camino
COSTO DE EQUIPO DE CONSTRUCCIÓN
3. Costo Anual de Conservación / Km. Cm = Costo Anual de Conservación o Mantenimiento. El Costo del Camino puede expresarse por la fórmula : C = R x I + ( R - S ) i + Cm Depreciación. Toda obra va perdiendo su valor original con el tiempo y con el uso. En un camino nuevo que se entrega al tránsito, su pavimento se va desgastando y con el tiempo sus diversos elementos sufren las consecuencias de los agentes naturales. La conservación repara parte de estos efectos, pero sin llegar a poner al valor original. Vida de Servicio. El camino ha sido construido para un determinado servicio; con el tiempo, este servicio ya no va a prestarse en su máxima eficiencia, a pesar de la conservación; este es el envejecimiento del camino y como el tránsito ha de aumentar, llegará el momento en que el camino ya no cumple el servicio para el que fue proyectado. El tiempo que media entre la puesta en servicio del camino y lo que
Valor Residual. Al llegar el camino al termino de su vida, no por ello ha perdido todo su valor, ya que no es posible utilizarlo como base de un nuevo camino, y parte de la inversión hecha en su construcción significa un ahorro para la nueva.
Por ejemplo, si la rasante del camino es aceptable, pero la sección transversal y la planta no lo son, todo o gran parte del movimiento de tierras será aprovechable. Este valor es el que se considera como: Valor Residual o valor recuperable. Para conocer el valor residual, es necesario conocer el costo inicial del cual descontaremos el total de la depreciación al final de la vida de servicio.
Movimiento de Suelos •
Secciones Transversales Son proyecciones sobre un plano perpendicular el eje del camino. Las secciones se toman cada x (m) de acuerdo a la topografía de la zona y se calculan las áreas.
Sección en Terraplén
•
Sección en Desmonte
Semiperfil en Terraplén y Desmonte
Volumen de Suelo entre Secciones Una vez calculadas las áreas, se toma el volumen entre dos secciones considerando que la traza entre las mismas es recta.
A2
Si d es pequeño se puede tomar:
Am
Con lo cual el volumen resulta:
V
A
1
2
Am d A1
Am
* d
A2
Diagrama de Bruckner (I)
Desmonte
Terraplén
Desmonte
Terreno Natural Rasante
Progresivas (km)
o d a l u m u c a n e m u l o V
Curva de volúmenes
Puntos de paso
Diagrama de Bruckner (II) 1.
La ordenada de un punto cualquiera mide el volumen acumulado desde el origen.
2.
La curva de volúmenes es ascendente para desmontes y descendente para terraplenes.
3.
Un máximo o un mínimo de la curva, son puntos de paso.
4.
La diferencia entre dos ordenadas respecto de una horizontal cualquiera mide el volumen disponible entre ellas.
Diagrama de Bruckner (III) 5. Entre las secciones correspondientes a los puntos de intersección de una horizontal cualquiera con la curva de volúmenes, existe compensación entre desmonte y terraplén. El volumen total de tierra a transportar está dado por la ordenada máxima.
6. El área de cada cámara de compensación respecto a una horizontal cualquiera mide el momento de transporte. El área dividida por la ordenada máxima es la distancia media de transporte (DMT). Existe entonces un rectángulo de área equivalente al área de la onda y que tiene por altura el volumen de tierra a transportar. DMT
área de la onda o cámara
ordenada máxima
área ACE = área FBDG área 1 = área 2 área 3 = área 4
Compensación longitudinal de suelos
Compensación longitudinal de suelos •
Momento de transporte
DMT = Distancia Media de Transporte = distancia entre los centros de gravedad del volumen en su posición original y después de colocado en el terraplén. DCT = Distancia Común de Transporte = no recibe pago directo = 300 m (3 Hm) DET = Distancia Excedente de Transporte = es la diferencia entre la DMT y la DCT. MT = Momento de Transporte = es el producto del volumen transportado por la DET MT [Hm-m3] = vol. tierra [m3] * (DMT – DCT) [Hm]
•
Costo mínimo de transporte Para minimizar el costo, la suma de las bases de los “valles”, debe ser igual a la suma de las bases de los “montes”.
