La unidad trata sobre movimiento masivo de tierras e incluye conceptos como esponjamiento, factor de esponjamiento, consolidación y compactación. Explica tipos de excavaciones como cielo abierto, subterráneas y subacuáticas. También describe maquinaria usada como equipos de excavación, carga y transporte.

1. Docente:
Unidad:
Construcciones Especiales
Movimiento masivo de tierras
Ing. Jaclyn Corrales

2. Logro
Al finalizar la unidad, el estudiante establece los parámetros de
diseño, procura y ejecución de la partida y actividades
concernientes al movimiento de tierras para cualquier tipo de
obra.

3. Importancia
La partida de Movimiento de Tierras forma parte de todas las
construcciones especiales, ya que permiten preparar el terreno
para el asentado de edificaciones, urbanizaciones, carreteras,
aeropuertos, presas, etc.
Por ello, es importante conocer los materiales a usar, selección
de herramientas y habilidad de los operarios según las
condiciones de sitio y de la construcción proyectada.

4. Contenido general
• Conceptos generales de la fase de movimiento de tierras en
proyectos. (Movimiento de tierras: Definición, Cambios de
Volumen, Esponjamiento y factor de esponjamiento,
Consolidación y compactación.
• Excavaciones y rellenos.
• Tipos de Excavaciones: Cielo abierto, subterráneas,
subacuáticas.
• Clasificación y tipos de maquinaria. Ventajas y restricciones.

5. Fase de movimiento de
tierras
• Definición
• Cambios de Volumen
• Esponjamiento y factor de
esponjamiento
• Consolidación y compactación

6. Definición
Conjunto de operaciones que se realiza con los terrenos
naturales a fin de modificar el terreno o aportar materiales
útiles a las obras viales, de minería o de la industria. (Guevara
R., 2015)
¿Qué operaciones incluye?
Excavación
Carga
Transporte Descarga
Extendido
Humectación Compactación
Servicios
Auxiliares
Fuente: Tesis: ANÁLISIS Y EJECUCIÓN DE MOVIMIENTO DE TIERRAS EN UNA OBRA EMPLEANDO EL DIAGRAMA DE CURVA MASA, Guevara R.
(2015)

7. Operaciones presentes en el Movimiento de Tierras
EXCAVACIÓN CARGA TRANSPORTE DESCARGA
EXTENDIDO HUMECTACION COMPACTACIÓN

8. Cambios de Volumen
• Un suelo esta conformado por partículas de distinto tamaño
y características (fragmentadas, obtenidas por
sedimentación, etc.)
• Dada esta conformación de los suelos es que se presentan
entre sus partículas, vacíos y agua resultantes de la
acomodación las mismas.
• Si estos suelos son modificados mecánicamente cambiara el
orden inicial, lo que generara un nuevo volumen de vacíos
presentes entre partículas.

9. Cambios de Volumen

10. Cambios de Volumen
Volumen Aparente: Volumen que no es fijo, depende de las condiciones mecánicas a las que es sometido el
suelo.
Densidad Aparente: Cociente entre masa de una porción de terreno y su volumen aparente:
𝑑𝑑𝑎𝑎 =
𝑀𝑀
𝑉𝑉
𝑎𝑎
Donde:
𝑑𝑑𝑎𝑎: 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴
𝑉𝑉
𝑎𝑎: 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴
M: Masa de las partículas
del suelo mas masa de agua.
Fuente: Volúmenes y densidades en el movimiento de tierras. Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

11. Esponjamiento y Factor de Esponjamiento
Esponjamiento: Fenómeno por el cual el material excavado
incrementa su volumen respecto a su estado en banco.
Material en banco: Material insitu sin excavar (Bank)
Material Excavado: Material Suelto (loose)
Fuente: Volúmenes y densidades en el movimiento de tierras. Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

12. Esponjamiento y Factor de Esponjamiento
Swell Factor – Factor de Esponjamiento: Relación de
volumen antes y después de la excavación.
𝐹𝐹𝑤𝑤 =
𝑉𝑉𝐵𝐵
𝑉𝑉
𝑠𝑠
=
𝑑𝑑𝑠𝑠
𝑑𝑑𝐵𝐵
Donde:
Fw: Factor de Esponjamiento (swell)
VB: Volumen de material en banco
Vs: Volumen de material suelto excavado
ds: Densidad en banco.
dB: Densidad de Material Suelto.
Fuente: Volúmenes y densidades en el movimiento de tierras. Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

13. Esponjamiento y Factor de Esponjamiento
Porcentaje de Esponjamiento: Relación del volumen de
material suelto respecto al material en banco.
𝑆𝑆𝑤𝑤 =
𝑉𝑉𝑆𝑆 − 𝑉𝑉𝐵𝐵
𝑉𝑉𝐵𝐵
∗ 100
Donde:
Sw: Porcentaje de Esponjamiento (swell)
VB: Volumen de material en banco
Vs: Volumen de material suelto (excavado)
Fuente: Volúmenes y densidades en el movimiento de tierras. Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

14. Esponjamiento en el Movimiento de Tierras
Fuente: Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

15. Consolidación y compactación
El comportamiento mecánico de los suelos previamente
transportados se conseguirá a través del extendido y
compactación del mismo de acuerdo a las condiciones de
servicio requeridas por el proyecto.
Dicha compactación genera una disminución evidente del
volumen, que es necesario considerar para calcular la cantidad
real requerida de material.
Fuente: Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

16. Consolidación y compactación
Factor de Compactación: Relación del volumen del material
en banco respecto al volumen del material compactado.
𝐹𝐹ℎ =
𝑉𝑉𝐵𝐵
𝑉𝑉𝐶𝐶
Fh: Factor de Consolidación
VB: Volumen de material en Banco
VC: Volumen de material compactado
Fuente: Construcciones Industriales, Cherne J. & Gonzales A. (2014)

17. ESPONJAMIENTO
-
COMPACTACION Ejercicio 1. Se dispone de un material en Banco que ocupa 36 000 m3 con una densidad dB=1.79. El factor de
esponjamiento (Fw) es 0.85 y el porcentaje de consolidación (Sh) es del 5%. Si el transporte se realiza en camiones de
13m3. Se pide:
1. Peso Transportado por cada camión.
2. N° de viajes necesarios para realizar todo el transporte.
3. Densidad del material esponjado y compactado.
4. Volumen que ocupara el material una vez compactado.
Solución:
Si Fw=0.85 y dB= 1.79 entonces ds= 1.79 x 0.85 = 1.52 t/m3S
1° El peso transportado por cada camión es de 13 m3 x 1.52 t/m3S = 19.8 ton/viaje.
2° N° de viajes necesarios
Peso total a transportar 36 000 x 1.79 t/m3B = 64 440 ton.
Luego, se calcula el número de viajes: 64 440/19.8 = 3255 viajes.
3° Densidad de Material esponjado y compactado
Densidad Esponjado 1.52 t/m3S
Densidad Compactado 𝑆𝑆ℎ =
𝑑𝑑𝑐𝑐−𝑑𝑑𝐵𝐵
𝑑𝑑𝑐𝑐
*100 donde: 5 =
𝑑𝑑𝑐𝑐−1.79
𝑑𝑑𝑐𝑐
*100 >1.88 t/m3C
4° Volumen de Material Compactado 𝑆𝑆ℎ =
𝑉𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝑉𝐶𝐶
𝑉𝑉𝐵𝐵
∗ 100 donde: 5 =
36 000 − 𝑉𝑉𝐶𝐶
36 000
∗ 100 > Vc = 34 200 m3C

18. Excavaciones y rellenos
• Definición
• Tipos de Excavaciones

19. Excavaciones y rellenos: Definición
Excavación: Operación mediante la cual se arranca material
de su emplazamiento, cuya dificultad depende del suelo y
herramientas con las que se realicen.
Parámetros que influyen en la excavabilidad de un suelo:
• Composición Mineralógica.
• Resistencias a la compresión y tracción.
• Resistencia al corte.
• Presencia de grietas o planos de fácil desgarramiento.
• Humedad.
• Presencia de bolos.
• Estratificación.
Rellenos: Recolocar los materiales que han sido excavados, con
fines de lograr la plataforma deseada o buscar zonas de
almacenamiento de material residual de la excavación.

20. Tipos de excavaciones
Excavaciones a Cielo Abierto
(Open Pit Excavations)
Excavaciones Subterraneas
(Underground Excavations, Drilling & Blasting)

21. Otros tipos de excavaciones
Existen diversos tipos de excavaciones según la morfología
general de la superficie
Fuente: Rojo Lopez, Julian. (2010) Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto, Fueyo Editores S.L.
Explanaciones
Excavaciones en Masa
Excavaciones Lineales
Excavaciones en Fosos
Excavaciones en Pozos

22. Tipos de excavaciones
Explanaciones Excavación en Masa Excavación Lineal
Excavación en Pozos Excavación en fosos

23. Excavaciones bajo el agua. (Underwater
Excavation)
Ingresa a este enlace: “Mega estructuras – excavación bajo el
agua” https://www.youtube.com/watch?v=ZqdBf8pr2og&t=60s

24. Factores a tener en cuenta en una
excavación
• Tipo de suelo y parámetros de resistencia del mismo.
• Condiciones del agua en el suelo.
• Estabilidad Lateral y del fondo de la excavación.
• Protección de los taludes.
• Movimientos de las zonas próximas y efectos de las
estructuras próximas.
Fuente: Rojo Lopez, Julian. (2010) Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto, Fueyo Editores S.L.

25. Excavaciones Abiertas
• Estabilidad de Taludes: Referido a factores geométricos del
talud: “Disminuyendo la inclinación o la altura se obtiene
mayor estabilidad”
• Sin embargo, disminuir el ángulo de inclinación o altura
implica incrementar el volumen del material a excavar.
Fuente: Rojo Lopez, Julian. (2010) Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto, Fueyo Editores S.L.

26. Estabilidad de Taludes
Fuente: Facultad de Ingenieriía, Universidad Nacional de Piura.
Fig. : Coeficiente de Estabilidad de Taludes.
𝐻𝐻𝑐𝑐 = 𝑁𝑁𝑠𝑠 ∗
𝑐𝑐
𝛾𝛾
Altura Máxima de corte de un
talud sin que se produzca rotura
de pie:
Donde:
Hc: Altura Máxima.
Ns: Coeficiente de Estabilidad.
c: Valor de Cohesión.
Ƴ: Densidad Aparente del suelo.

27. Clasificación y tipos de
maquinaria
• Generalidades
• Tipos
• Usos
• Ventajas y desventajas

28. Generalidades
Existen una infinidad de tipos de maquinaria que pueden ser
utilizadas en el movimiento de tierras.
Las maquinarias pueden clasificarse en:
- Equipos de excavación.
- Maquinas de carga.
- Maquinas de excavación y carga combinadas.
- Maquinarias de transporte.
- Maquinas de excavación, carga y transporte combinadas.
- Maquinas de extendido y refino.
- Maquinas de compactación.
- Maquinas especiales de excavación de zanjas y canales.
- Maquinas de perforación para voladura
- Maquinas Auxiliares
Fuente: Manual de Movimiento de tierras a cielo abierto,

29. Equipos de Excavación
Figura 1: Excavación de un Banco Figura 2: Avance Superficial
El arranque del material puede realizarse en capas horizontales o verticales esto dependerá de:
El tamaño del equipo
Características del suelo/macizo rocoso.

30. Maquinas de carga
Figura 3: Cargadoras estáticas de carga continua. Figura 4: Cargadora se acopios o de caballones.
Cumplen la única función de operación de carga, por lo que requieren el soporte de maquinas de transporte y con máquinas
de excavación.
Cargadoras estáticas de tierras y rocas: Estáticas o remolcables, auto pulsada sobre cadenas.
Cargadoras móviles de materiales granulares: De cangilones, de banda transportadora.
Maquinas para retomas de acopios y materiales apilados en caballones

31. Maquinas de excavación y carga combinada
Arranque
del
material
con
borde
de
cazo
o
cangilones
con
o
sin
dientes
Arranque
intermitente
Sin desplazamiento
durante el ciclo
Excavación Frontal Excavadora de cables
Excavadora Hidráulica Frontal
Retro excavación Excavadora de Cable
Excavadora hidráulica
Equipos sobre cargadoras o tractores
Excavación por arrastre Excavadora cables/dragalina
Draga de arrastre
Desplazamiento
durante un ciclo
Excavación Frontal Cargadora/ruedas chasis rígido
Cargadora/ruedas chasis articulado
Cargadora/cadenas normal
Arranque
continuo
Sin desplazamiento Excavación Oscilante Excav. Noria cangilones/pluma
Con
desplazamiento
Excavación Superficial Profunda Excav. Noria cangilones sin pluma
Arranque
del
material
con
picas
Excavación Frontal Superficial Excavadora de cuchilla horizontal y cinta de carga (remolcada)
Recortadora de taludes sobre tractor
Excavación Lineal Excavadora de cuchilla circular sobre motoniveladora con cinta de carga.
Arranque
con
picas
fresadoras
Con
desplazamiento
Excavación Superficial Fresadora horizontal minera con cinta de carga.

32. Conclusiones
• El factor de esponjamiento y compactación de material son los
principales parámetros para el calculo de los volúmenes de
material para su extracción, carguío, transporte, descarga y
compactación final.
• La decisión sobre el tipo de excavación a realizar depende
principalmente de la composición mineralógica, resistencias a la
compresión y tracción, resistencia al corte, presencia de grietas o
planos de fácil desgarramiento, humedad, estratificación.
• El volumen de un material de suelo que es sometidos a cambios
mecánicos es variable según la condición en la que se encuentra.
• La partida de movimiento de tierras es importante para cualquier inicio de
obra, ya que de ella depende la adecuación del terreno para diferentes
tipos de proyectos.

33. Gracias
Docente: Ing. Jaclyn Corrales Cáceres