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Tipo: Apuntes
Subido el 14/07/2021
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TEXTO GUÍA
MAQUINARIA Y EQUIPO DE
CONSTRUCCIÓN
EDICIÓN, COMPLEMENTACION Y GRÁFICOS
ÍNDICE GENERAL
Dedicatoria I
Agradecimientos II
Ficha resumen III
Contenido IV
Índice de figuras VII
Índice de tablas XII
1. Criterios generales para la organización de una obra de movimiento de tierras 1 1. Características del terreno...................................................................... 2 2. Condiciones ambientales ...................................................................... 2 3. Caminos de acarreo............................................................................... 2 4. Evaluación de los volúmenes de trabajo (cubicación) .................................... 3 1. Factores de conversión de los volúmenes de tierra .............................. 5. Productividad del equipo ...................................................................... 5 1. Factores que influyen en la productividad del equipo ........................ 5 6. Selección de equipos............................................................................ 6 1. Factores que se consideran en la selección del equipo........................ 7 7. Plazo de ejecución ......................................................................................... 9 1. Plan de ataque o ejecución de la obra ................................................ 2. Cronograma de utilización del equipo ................................................
IX
X ÍNDICE DE FIGURAS
XIII
CRITERIOS GENERALES PARA LA
ORGANIZACIÓN DE UNA OBRA DE
MOVIMIENTO DE TIERRAS
La ejecución de obras de movimiento de tierras para la construcción de carreteras, pistas, ferrovías, represas, vías urbanas, para la fundación de edificios, etc. requiere de una adecuada organización que permita una acertada elección de las máquinas, su correcta utilización y su aprovechamiento óptimo, para garantizar la conclusión de las mismas en los plazos previstos, además de la obtención de ganancias a la empresa propietaria de las máquinas.
Para este fin las máquinas elegidas deben ser las que mejor respondan a las características del suelo, principalmente en lo referente a su contenido de roca, su granulometría, contenido de humedad, cohesividad, etc., en consideración del plazo de ejecución previsto para excavar, transportar y rellenar los volúmenes que conforman la obra.
Los elementos de mayor preponderancia que determinan la organización de una obra, donde existe movimiento de tierras, son los siguientes:
2.Condiciones ambientales.
3.Caminos auxiliares de acarreo.
4.Volúmenes de trabajo.
5.Productividad del equipo.
6.Selección del equipo.
DE UNA OBRA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
El movimiento de tierras es un trabajo que tiene como finalidad nivelar el terreno extrayendo el material que sobra para poner donde falta. La combinación ideal de estas dos operaciones se conseguirá cuando los volúmenes de desmonte y relleno se compensan. Situación difícil de lograr ya que la capa superior del terreno contiene material orgánico en gran porcentaje, que no es apto para la conformación de terraplenes, por otra parte si los volúmenes de relleno son superiores a los de desmonte tendrá que utilizarse materiales de préstamo. En la zona occidental del país generalmente los volúmenes de corte son mayores a los de relleno, por lo cual estos volúmenes tendrán que ser trasladados a espacios donde no interfieran con las corrientes naturales de agua o al drenaje de las aguas de lluvia. En cambio en la zona oriental las características del suelo determinan la realización de cambios de material, para lo cual se requieren volúmenes extraordinarios de material, que serán obtenidos de bancos de préstamo.
El Ingeniero responsable de la obra debe evaluar detalladamente los volúmenes de obra a ejecutar en desmonte y relleno, también es de gran importancia el conocimiento de las características del suelo, ya que cada uno ofrecerá diferente resistencia y dificultad a la excavación, al empuje y al transporte, por ejemplo suelos con un contenido elevado de roca ofrecerán mucha mayor resistencia a ser excavados que una arena suelta. De igual manera la humedad modificará el grado de resistencia, facilitando el deslizamiento de las partículas, hasta convertirlo en una masa pegajosa difícil de extraer y cargar.
El régimen pluviométrico y las temperaturas preponderantes de la zona donde se encuentra la obra, o la existencia de manantiales o pantanos, pueden dar lugar a la interrupción de los trabajos haciendo inaccesibles los caminos de acceso, o dificultando los trabajos necesarios de compactación por exceso de humedad del suelo.
En base a estas condiciones se podrá definir con una exactitud razonable los días de trabajo útil y el plazo en el que será concluida la obra. De igual manera el número de máquinas y los turnos de trabajo serán definidos de acuerdo a los días útiles de trabajo y al plazo que se dispone para la ejecución de la obra.
En las obras alejadas de los centros poblados, especialmente en las viales, es necesario construir muchos kilómetros de caminos auxiliares para el transporte de materiales desde los bancos de préstamo, para el acarreo del volumen excedentario del suelo excavado hasta los depósitos o botaderos, para el ingreso a las fuentes de agua, para mantener el tráfico de automotores en la zona, o tan solo para facilitar el ingreso de equipos y suministros a la obra.
La construcción y mantenimiento de los caminos auxiliares de acarreo son costos directos del movimiento de tierras y tendrán una incidencia importante en el costo total, sin embargo
DE UNA OBRA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
c
Ejemplo 1.1. Se requiere transportar 1 000 m^3 de arcilla arenosa, de acuerdo a la Tabla 1.3, ¿Cuál será su volumen una vez excavada y lista para transportar? ¿Cuál será su volumen si luego se compacta?
Vb = 1 000 m^3 Vs = Vb · Coef b−s = 1 000 m^3 · 1_._ 25
Vc = 900 m^3_._
= 1 250 m^3 · 0_._ 72
Factores de conversión de los volúmenes de tierra
a. Factor volumétrico de conversión ( FV ) y factor de expansión ( FE ):
Es el resultado de la relación entre la densidad de tierra en banco y la densidad de tierra suelta, o de la relación del volumen en banco y el volumen suelto.
δb V (^) δ s 3 b 3 s
b. Factor de compresibilidad ( FC ):
Es el factor que relaciona el volumen de material compactado y el volumen en banco.
δc C (^) δ b m^3 3 b (1.3)
Los factores de conversión pueden ser hallados en laboratorio, o pueden ser copiados de la bibliografía existente sobre el tema, donde es posible encontrar valores para diferentes tipos de materiales. La Tabla1.3da valores de conversión para algunos materiales de uso frecuente, considerando sus tres estados.
V
m
m
m
DE UNA OBRA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
En toda obra con equipamiento mecanizado, un problema de suma importancia es el cálculo de la producción de las máquinas. El primer paso para estimar la producción es calcular un valor teórico que luego es ajustado a las condiciones reales de la obra, de acuerdo a cifras obtenidas en experiencias anteriores o en trabajos similares; la productividad finalmente asumida no debe ser ni muy optimista ni antieconómica.
Para el cálculo de la productividad teórica, se dispone de la información que proporcionan los fabricantes, de acuerdo a las características particulares de cada máquina; estos valores deben ajustarse de acuerdo a los elementos operativos, las condiciones geológicas, topográficas, climáticas, etc. que prevalecerán en la obra.
Factores que influyen en la productividad del equipo
Entre los factores que influyen en la productividad, además de los factores propios de cada máquina, podemos señalar los siguientes:
a. Factor de eficiencia en tiempo:
Es la evaluación del tiempo efectivo de trabajo durante cada hora transcurrida, vale decir la cantidad de minutos trabajados por cada hora cronometrada. Se refiere al porcentaje de tiempo que la maquina trabaja durante las 8 horas que dura la jornada. Este factor lo determina cada empresario o contratista y por lo general es de 5/6 que significa que la maquina trabaja 50 de cada 60 minutos (0.83).
Tabla 1.1. Factor de tiempo “ t ”. Tiempo trabajado por hora Factor “ t ” Calificación 60 1 Utópico 50 0.83 Bueno 40 0.67 Regular 30 0.50 Malo
Donde:
Coef b−s = coeficiente de conversión de volumen en banco a suelta, Coef s−c = coeficiente de conversión de volumen suelta a compactada.
DE UNA OBRA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
Factores que se consideran en la selección del equipo
Para efectuar una correcta selección de las máquinas, se deben considerar cuando menos los siguientes factores.
a. Características de la obra:
Se debe analizar detenidamente todos los elementos que afectan a la ejecución de cada obra en particular, considerando con mayor detenimiento tres aspectos importantes:
b. Potencia del motor:
Potencia es la energía del motor en acción, que es capaz de efectuar un trabajo, a una velocidad determinada, se requiere potencia para empujar, levantar o jalar una carga. Para determinar la potencia de las máquinas se debe tener en cuenta la disminución de potencia que ocasionan la fricción interna del motor y las pérdidas generadas por las condiciones de trabajo. De esta manera la potencia disponible será la potencia nominal establecida por el fabricante menos las pérdidas que originan las condiciones de operación y la fricción interna de la máquina. En el caso de los equipos sobre neumáticos se debe considerar adicionalmente la resistencia que genera el suelo al movimiento de las ruedas.
DE UNA OBRA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
La resistencia al rodado afecta a todas las máquinas de ruedas, no así a los tractores de orugas, por que éstos se mueven sobre sus carriles de acero, donde esta resistencia es causada únicamente por fricción interna, por lo cual tendrá un valor constante.
Para una máquina sobre ruedas, transitando sobre una superficie plana y dura, como una calle pavimentada, se puede calcular la resistencia a la rodadura con la siguiente expresión.
Donde:
RR = resistencia a la rodadura KR = factor de resistencia al rodado W = peso bruto del vehículo (incluyendo carga)
Figura 1.1. Resistencia al rodado en cuesta
