Movimiento de tierra para una vía, componentes necesarios ante la ejecución de la misma. Descripciones analíticas aplicadas en la ejecución del proyecto entre otros factores indispensables para la obtención de eficacia y éxito en el proyecto.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación, Ciencias y tecnología
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Vía de comunicación I. Escuela 42
Extensión Maracaibo – Estado Zulia
Realizado por:
María Soto
V-27.637.524
Profesora:
Ing. Miriam Ragonesi
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”

5. Para determinar los volúmenes de movimiento de tierras se emplean distintos
métodos, los que se clasifican en: aproximados y exactos.
La “exactitud” de los métodos de cálculo en las actividades de movimiento de tierra es
un concepto relativo, generalmente la magnitud absoluta del error es despreciable
cuando se compara con los enormes volúmenes de trabajo, es decir, el error relativo
((R) en general es despreciable, no obstante existe la clasificación anterior para tratar
de ajustarse a las distintas etapas de proyecto: proyecto técnico (donde deben usarse
los aproximados) y ejecutivo (donde deben ser usados los denominados: exactos).

6. Método del Compás: determinando el
área de las bases por este método gráfico.
Método de la Cota Roja: el método de la Cota
Roja consiste esencialmente en determinar los
volúmenes de cada tramo en corte y cada tramo
en relleno, para multiplicando el área de la
sección transversal media de dichos tramos por
las longitudes de los mismos, obtener los
volúmenes correspondientes, para finalmente
sumarlos.

7.  Asignación de figuras geométricas
conocidas: (trapecios, rectángulos,
triángulos, etc.) a las áreas de las secciones
transversales de las bases (en m2) y
finalmente calcular el volumen (en m3) al
multiplicar por la distancia (en m) que las
separa por el área de las mismas (m2).
 Mediante el uso del Planímetro: usando
este instrumento se determinan áreas de
las secciones representadas a escala (1:100
ó 1:200, generalmente) en m2 y finalmente
se calcula el volumen multiplicando por la
distancia que las separa, usualmente 20
metros.

8. Método del Prismoide: recibe este nombre
debido a la figura que se forma entre dos
secciones transversales consecutivas de la vía,
la cual se asemeja a un Prismoide, es decir, a
un sólido limitado por dos caras planas y
paralelas (con bases A1 y A2) y por una
superficie reglada engendrada por una recta
generatriz (ver fig. 1), la que se apoya sobre
una base o superficie aproximadamente
horizontal.

9. Método de las Secciones: Este método simplificado, pero clasificado entre los
exactos, es el más empleado a nivel mundial por asegurar adecuada precisión y
simplicidad en los cálculos de los volúmenes de movimiento de tierra de los
terraplenes, en el mismo se presentan dos casos básicos:
a) Cuando se presentan dos secciones transversales
consecutivas (ambas en excavación o ambas en
relleno o terraplén), en este caso el volumen formado o
existente entre ambas secciones se calcula fácilmente
mediante la expresión:
(En estado natural si están en excavación o corte y en estado compactado si las
mismas se encuentran en terraplén o relleno).
b) Cuando una sección está en
excavación y la otra sección
consecutiva en relleno o terraplén, es
decir, se está en presencia de una
sección mixta, tal como se aprecia en la
figura, se procederá de la siguiente
manera:

10. Cuando ambas secciones transversales consecutivas están a media ladera o una a
media ladera y la otra en excavación o relleno el procedimiento a seguir genera un
nuevo caso:

11. En este caso se realiza una "Construcción Auxiliar" consistente en trazar líneas
discontinuas a partir de los puntos de cambio de excavación a terraplén (punto o),
para así subdividir las áreas de las secciones transversales a partir de dichos puntos
de cambio (subiendo o bajando según sea el caso, como se aprecia en las figuras
antes mostradas), para así poder transformar las áreas de esa secciones en áreas de
los dos casos básicos ya conocidos y poder aplicar las expresiones básicas de los
mismos (caso a) y b).

12. Consiste en la reutilización del material que ha sido banqueado en un tramo determinado en
la construcción de una vía. Puede ser usado como relleno en la misma construcción. Con la
compensación se busca el equilibrio del movimiento de tierras.
Para la compensación de un movimiento de tierras, es necesario tomar en cuenta los factores
volumétricos que presenta el material en sus diferentes estados.

15. La línea de diagrama de masas representa los volúmenes de transporte gratuito y transporte
de pago en condiciones de desmonte y terraplén de una alineación. La vista de diagrama de
masas es la rejilla donde se dibujan las líneas de diagrama de masas. El eje central de la vista
se denomina línea de equilibrio.
La Curva masa busca el equilibrio para la calidad y economía de los movimientos de tierras,
además es un método que indica el sentido del movimiento de los volúmenes excavados, la
cantidad y la localización de cada uno de ellos.
Para determinar los volúmenes acumulados se consideran positivos los
cortes y negativos los rellenos, haciéndose la suma algebraicamente.

16.  Se proyecta la subrasantesobre el dibujo del perfil del terreno.
 Se determina en cada estación, o en los puntos que lo
ameriten, los espesores de corte o terraplen.
 Se dibujan las secciones transversales topográficas (secciones
de construcción).
 Se dibuja la plantilla del corte o terraplén con los taludes
escogidos según el tipo de material, sobre la sección topográfica
correspondiente, quedando así dibujadas las secciones
transversales del camino.
 Se calculan las áreas de las secciones transversales del camino por
cualquiera de los métodos ya conocidos.

17.  Se calculan los volúmenes abudando los cortes o haciendo la
reducción de los terraplenes, según el tipo de material y método
escogido.
 Se dibuja la curva con los
valores anteriores.

18.  Compensar volúmenes.
 Fijar el sentido de los movimientos del material.
 Fijar los límites del acarreo libre.
 Calcular los sobre acarreos.
 Controlar préstamos y desperdicios.

19. La obra básica se refiere a la infraestructura del camino, es decir, a los cortes y
terraplenes que origina el movimiento de tierras, así como a las obras de drenaje
transversales que quedan insertas en él. En consecuencia, su comportamiento se
encuentra estrechamente ligado a las propiedades de los suelos donde se
emplaza la obra, y que suelen variar muy significativamente a lo largo de un
camino. La variabilidad de los suelos comprometidos impide, o hace
antieconómico, explorarlos en su totalidad, de manera que el diseño se basa en
parámetros determinados para los estratos y tipos más representativos y en la
experiencia del diseñador.
Las propiedades de los diversos suelos se
ven afectadas de maneras distintas por los
factores que normalmente actúan sobre
ellos, entre otros, las solicitaciones
inducidas por el tránsito y, en mucho
mayor medida, el medio ambiente.
Consecuentemente, las fallas que se
pueden producir son de la más variada
índole y por las más diversas causas, por
lo que resulta imposible cubrirlas todas o
pretender señalar soluciones generales.

20. La sección transversal de una carretera en un punto de ésta, es un corte vertical normal al
alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de los
elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada sección y su relación
con el terreno natural.
Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones
transversales, teniendo en cuenta la importancia de la vía, el tipo de tránsito, las
condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la
estructura de pavimento u otros, de tal manera que la sección típica adoptada
influye en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisición de zonas, en la
construcción, mejoramiento, rehabilitación, mantenimiento y en la seguridad de la
circulación.
Los elementos que integran y definen la
sección transversal son: ancho de zona
o derecho de vía, calzada ó superficie de
rodadura, bermas, carriles, cunetas,
taludes y elementos complementarios

21. Cálculo de volúmenes entre dos perfiles, ambos con desmonte. Cuando
el volumen entre dos perfiles es sólo de desmonte, el cálculo es la aplicación
directa de la fórmula del volumen del prismoide, siendo las secciones (D1)
y (D2) las respectivas superficies de los perfiles, el volumen de desmonte
(D) entre ambos perfiles es:

22. Cálculo de volúmenes entre dos perfiles, ambos con terraplén. Cuando
el volumen entre dos perfiles es sólo de terraplén, el cálculo es similar al
anterior, aplicando la fórmula del volumen del prismoide, siendo en este caso
las secciones (T1) y (T2) las respectivas superficies de los perfiles, el volumen de
desmonte (T) entre ambos perfiles es:
Cálculo de volúmenes entre dos perfiles, con desmonte y terraplén. Para
establecer la fórmula de cálculo del desmonte (D) y terraplén (T) entre dos perfiles
cuyas secciones sean una de desmonte y otra de terraplén, estableceremos
antes el valor de las superficies de los triángulos que se representan en la
misma figura.
Las superficies de los dos triángulos que se forman son (St) y (Sd), y que
representan esquemáticamente el desmonte y terraplén entre los perfiles tiene el
valor conocido de:

23. Por otro lado, podemos establecer una relación de semejanza entre los dos
triángulos, así como el que es suma de los dos, teniendo en cuenta que la
suma de (dt) y (dd) es la distancia parcial entre los perfiles (d):
Cálculo de volúmenes entre perfiles mixtos. Para calcular el volumen de
desmonte (VD) y terraplén (VT) entre dos perfiles, conteniendo al menos uno de
ellos en su sección, desmonte y terraplén, Figura 19.6, determinaremos el
volumen de desmonte y terraplén en dos partes, de acuerdo con el siguiente
método.

24. Calcularemos la distancia (a) desde el eje hasta el punto de intersección el perfil
del terreno con el plano de la rasante de la sección tipo del perfil, en el
perfil que hemos denominado mixto, es decir que contiene desmonte y terraplén en
su sección, trasladando esta distancia al perfil con un solo tipo de sección, en este
caso de terraplén. A la distancia (a) trazaremos una recta vertical que dividirá la
sección del segundo perfil en dos partes, cuyo valor (t2) y (t’2) calculamos
independientemente, estas dos parte sumadas suponen las sección total
(T2) de terraplén de este perfil. Siendo las superficies del primer perfil (D)
de desmonte y (T1) de terraplén, el valor de desmonte y terraplén del perfil
vendrá determinado por el cálculo independiente de las dos partes en que
divide (a) a ambos perfiles que llamaremos, parte derecha y parte izquierda, según la
figura. El valor del volumen de desmonte (VD) nos lo dará el cálculo de parte
derecha del tramo, puesto que en la parte izquierda sólo hay terraplén, y su valor
será:
El valor del volumen de terraplén (VT) será la suma del volumen de la parte
derecha (Vt) y el de la parte izquierda (Vt’), que cómo sólo es de terraplén,
será :

25. En el caso de que ambos perfiles sean mixtos, dividiremos
longitudinalmente el tramo entre perfiles, en tantas partes como sea necesario
para poder calcular por este procedimiento los volúmenes de las partes
divididas mediante las expresiones conocidas.
EL objetivo principal de la compactación de un suelo es la de mejorar las
características de resistencia, compresibilidad, esfuerzo-deformación, así como
también para obtener unas características idóneas de permeabilidad y flexibilidad.
Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de
materiales con que se trabaje en cada caso; en la práctica, estas características se
reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias,
rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra. Pero en general, emplean cuatro
métodos principales de compactación:
Compactación estática por presión: La
compactación se logra utilizando una
maquina pesada, cuyo peso comprime
las partículas del suelo, sin necesidad de
movimiento vibratorio. Rodillo estático.

26. Compactación por impacto: La
compactación es producida por
una placa apisonadora con golpes
y se separa del suelo a alta
velocidad. Por ejemplo un
apisonador (impacto).
Compactación por vibración: La
compactación se logra aplicando al
suelo vibraciones de alta frecuencia
por ejemplo placa o rodillos vibratorios.

27. Compactación por amasado: La compactación se logra aplicando al suelo altas
presiones distribuidas en áreas más pequeñas que los rodillos lisos. Ejemplo rodillo
pata de cabra.
La excavación de un material va a provocar un aumento de volumen, y por tanto
una disminución de su densidad aparente, que llamaremos densidad del material
suelto dL. Esta circunstancia debe ser considerada en los cálculos de producción
tanto de excavación como de transporte. Se denomina factor de esponjamiento FW
-también llamado “Factor Volumétrico de Conversión FVC”, al cociente entre los
volúmenes aparentes en banco y del material suelto. Dicho factor, es
evidentemente, menor a la unidad. También se denomina en la bibliografía Factor
de Conversión de Esponjamiento (F.C.E.).

28. Donde,
FW = Factor de esponjamiento.
VB = Volumen que ocupa el material en banco.
VL = Volumen que ocupa el material suelto.
El “peso específico de un suelo“, como relación entre el peso y su volumen, es un
valor dependiente de la humedad, de los huecos de aire y del peso específico de las
partículas sólidas. Para evitar confusiones, las determinaciones de los ensayos de
laboratorio facilitan por un lado el “peso específico seco” y por otro la humedad.
El diagrama de Bruckner no calcula los
volúmenes totales de terraplén o
desmonte. La finalidad básica del
diagrama de Bruckner es permitir la
optimización de los transportes, se trata
de lograr el mínimo momento de
transporte, determinar los volúmenes a
transportar, las distancias de transportes,
los depósitos y los préstamos.

29.  La línea del ascendente del diagrama representa desmonte (+). Por el
contrario la línea descendente representa necesidad de suelo para
terraplén (-).
 El volumen excedente acumulado en el origen es nulo y la horizontal
trazada por él se llama fundamental.
 La ordenada de un punto cualquiera con relación a una horizontal dada,
mide la suma algebraica de los volúmenes de exceso de excavación (+)
y de los volúmenes de exceso de terraplén (-) entre el punto de
intersección de la línea de diagrama con la horizontal dada y en un
punto considerado.

30.  En cada punto donde el diagrama de masas excedente cambia de signo,
corresponde a un máximo o un mínimo del diagrama de Bruckner.
 La diferencia entre dos ordenadas con respecto a una horizontal
cualquiera, mide el volúmen de exceso de la excavación o terraplén
producido entre ellas.
 Entre las secciones correspondientes a dos puntos de intersecciones
sucesivos de una horizontal cualquiera con la línea del diagrama,
existe compensación de volúmenes de excavación y terraplén. El
volúmen total de suelos a transportar entre esas dos secciones será
la ordenada máxima del arco del diagrama comprendido, con relación
a la horizontal considerada.

31.  El área de cada cámara de compensación correspondiente a una
horizontal determinada, mide el momento de transporte de la
compensación entre las secciones correspondientes a la intersección de
dicha horizontal con la línea del diagrama.
 Con respecto a una horizontal cualquiera las ondas situadas por arriba,
con el primer tramo ascendente (exceso de excavación) y el segundo
descendente (exceso de terraplén) se llama Montes. Del mismo modo,
las situadas por debajo con el primer tramo descendente y el segundo
ascendente se llaman Valles.
 El momento de transporte de una cámara con respecto a una
horizontal, dividido por el volúmen a transportar en dicha cámara
es igual a la Distancia Total de Transporte.

32. Gráficamente es igual a la base del rectángulo equivalente a la cámara y
de altura igual a su ordenada máxima.

33. Distancia media de transporte: es la distancia comprendida entre el centro de
gravedad de la zona de excavación y la zona donde se va a terraplenar.
Distancia libre de transporte: es la distancia por la cual el transporte de suelo no
recibe pago directo, pues su precio se halla incluido en el precio del contrato de
movimiento de suelo. Es la distancia de movimiento que necesitan los equipos para
realizar la carga de suelo (120 m).
Distancia excedente de transporte: es la distancia a pagar por los trabajos de
movimientos de suelo y resulta de restar la distancia media de transporte menos
la distancia libre de transporte.
Para calcular los momentos de transporte es necesario encontrar con el diagrama
de masas zonas de compensación o cámaras por medio del trazo de líneas de
distribución.

34. Por ejemplo la línea de distribución AB está compensando la cámara: T´Q´S´ que
representa el momento de transporte.