Movimiento de tierras: factores y cálculos de volúmenes

MOVIMIENTO DE TIERRA
Prof. Luis F. Almonte L.

MOVIMIENTO DE TIERRA
Se aplica a Toda la actividad relacionada con el corte, carguío,
transporte, regado, nivelación y compactación de los suelos.
Propiedades de los suelos que afectan el movimiento de
tierra.
1. Tipo de suelo.
2. Densidad.
3. Contenido de humedad.
4. plasticidad.
5. Granulometría.

El tipo de suelo afecta las condiciones de trabajo y la selección
del equipo.
La densidad afecta la productividad del equipo.(su capacidad
se mide en volumen o peso).
La humedad condiciona los volúmenes tanto en el corte como
en el transporte.
La plasticidad de los suelos reaccionan al efecto de la
humedad.
La granulometría, afecta la productividad del equipo y al
método de excavación y transporte.

ESTADOS DE DENSIDAD.
Densidad Natural.(DN)
Es la condición de densidad, en la que se encuentra el suelo
antes de ser intervenido o removido.
Densidad Suelta.(DS)
después de ser intervenido o removido.
Densidad Compacta.(DC)
después de ser colocado y compactado. (Alcanzando los
niveles de densidad especificados).Prof. Luis F. Almonte L.

Condición natural.
DN
Condición suelta.
DS
Condición Compacta.
DC

CAMBIOS DE VOLUMEN.
Los terrenos, ya sean suelos o rocas mas o menos fragmentadas,
están constituidos por la agregación de partículas de tamaños
muy variados. Entre estas partículas quedan huecos, ocupados
por aire y agua.

Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación
de esas partículas, modificaremos así mismo el volumen
de huecos. Es decir, el volumen de una porción de material
no es fijo, sino que depende de las acciones mecánicas a
que lo sometamos. El volumen que ocupa en una situación
dada se llama volumen aparente.
Por esta razón, se habla también de densidad aparente,
como cociente entre la masa de una porción de terreno, y
su volumen aparente:
da : densidad aparente.
Va : volumen aparente.
M : masa de las partículas más masa de
agua.

El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente
mediante acciones mecánicas sobre los terrenos. Se causa así un
cambio de volumen aparente, unas veces como efecto
secundario (aumento del volumen aparente mediante la
excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la
mejora del comportamiento mecánico
(disminución mediante apisonado).

COEFICIENTES DE CAMBIOS VOLUMETRICOS.
Cuando el suelo es excavado, en su condición natural, sufre un
cambio en la interacción de sus partículas, que afecta
directamente la condición de su relación de vacios. Lo mismo
sucede cuando se acomoda o se compacta el suelo.
Estos cambios obedecen a la modificación del estado de
densidad que presenta el suelo.
Esta modificación en la densidad, producen un cambio en el
volumen final del suelo que es removido o compactado.

ESPONJAMIENTO Y CONTRACCION.
De la relación de las densidades, en sus diferentes estados, se
pueden obtener los coeficientes de cambios volumétricos.
Los coeficientes mas utilizados corresponden al
esponjamiento y a la contracción.
Esponjamiento:
Se refiere al cambio de volumen que se da del suelo en su
condición natural al ser cortado o removido.
Ocurre un abundamiento, un aumento de volumen.

Contracción:
Se refiere al cambio de volumen que se da del suelo en su
condición suelta al ser compactado.
Ocurre una contracción una reducción de volumen.
Coeficiente de cambio volumétrico, natural a suelto.(KN‐S)
DNKN‐S =
DS
D N = Densidad Natural.
D S = Densidad Suelta.

Coeficiente de cambio volumétrico, suelto a compacto.(KS‐C)
DSKS‐C =
DC
D C = Densidad Compacta.
D S = Densidad Suelta.
VS = VN * KN‐S
Volumen Suelto (Esponjamiento)
VC = VS * KS‐C
Volumen Compacto (Contracción)

El volumen del material en su estado natural se utiliza para
determinar la cantidad de material a excavar.
El volumen del material suelto es usado para determinar, la
capacidad de los equipos de corte y transporte.
El volumen del material compacto, resulta el volumen final
que se ha colocado.

Determinación de los volúmenes de tierra
entre estaciones.
La sección del solido
del camino, es
semejante a un
prismoide y su
volumen viene dado
por:
V= (A1+A2+4Am)
d
6

Si consideramos:
V= (A1+A2)
d
2
Am = (A1+A2)
2
Resulta
El volumen de un material ya sea en corte o en terraplén
comprendido entre dos secciones , se calculara tomando la
suma de las áreas extremas y multiplicándola por la mitad de
la distancia que las separa.

En el caso de que dos secciones consecutivas sea una en corte
y otra en terraplén, el solido se denomina de paso.
La determinación de los volúmenes es complicada, debido a
ello se aplica un procedimiento aproximado, que consiste en
sustituir la curva de paso por una recta normal al eje del
camino y situada a una distancia proporcional a las áreas
extremas.

La recta de paso se puede considerar como el área cero, por lo
tanto si se aplica la formula de la media de las áreas, se tiene:
Sustituyendo d1 y d2, por los obtenidos anteriormente se
tiene:

Cuando las dos secciones consideradas sean mixtas , de corte
y de relleno, como se muestra en las figuras, si los puntos de
paso de las dos secciones están en una recta paralela al eje
del camino, los volúmenes de corte y relleno serán:

Si el punto de paso no se encuentra en la misma recta paralela
al eje del camino, se imaginan trazados planos paralelos al
vertical que pasa por el eje por los puntos A1 Y A2. El volumen
buscado se descompone en una parte formada por dos
terraplenes, T1 y T2, y otra en corte Co y terraplén To, y
además, una formada por dos cortes C1 y C2. aplicando las
formulas ya conocidas se tiene:Prof. Luis F. Almonte L.

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