unidad ii -1- movimiento de tierra

8/6/2019 Unidad II -1- Movimiento de Tierra

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Julio, 2005Julio, 2005

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DEMIRANDA

CATEDRA: INGENIERIA DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

UNIDAD II

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOSDE OBRAS DE TIERRA

Prof.: MSC. ING. YELITZA ZAVALA B.
http://c/Users/usuario/Documents/Datos%20de%20programa/Microsoft/Configuraci?n%20local\Temp\Directorio%20temporal%207%20para%20Mecanica%20de%20Suelos_archivos.zip\suelos.htm


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Conceptos Bsicos

Explanada de la vaDerecho de vaActividades PreparatoriasPresupuesto por partida

Programa de trabajo actualizadoReclutamiento de personalPlan de inversiones\Adquisicin de Equipos y materialesReplanteo preliminarReplanteo definitivo

Ubicacin de construcciones provisionalesC.B.R.Humedad OptimaProctorPatrn de compactacin

Prof.: MSC. ING. YELITZA ZA


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Procedimientos constructivos en obras de tierra

Operaciones preliminares: Actividades preparatorias, presupuesto de partida,programa de trabajo actualizado, reclutamiento del personal, plan de inversin,adquisicin de equipos y materiales, replanteo preliminar, ubicacin deconstruccin provisional, replanteo definitivo.

Preparacin del sitio: Deforestacin y limpieza, demolicin con o sinrecuperacin, remocin ordinaria y extraordinaria.

Es la actividad mediante la cual se eliminan los arbustos y/o gramneasexistentes en la explanada; esta actividad se define como la superficie nivelada dela carretera, cuya rea est limitada lateralmente por su interseccin con losbordes que pueden ser de corte o rellenos y preparado para servir de fundacin ala base del pavimento y hombrillo.

Segn la Gaceta Oficial 2.198 de 22 de marzo 1997, queda definido elderecho de va en los siguientes rangos: -Principal o Troncales = 30 mt

-Secundaria, locales o Ramales= 15 mt-Autopista = 50mt
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Trazado de la va:

**Estudio preliminar o actividad de avanzada: Es una exploracin o sondeodonde se ubican: centros de curvatura, B.M. de algunos puntos, ubicacin deposibles prstamos y pasos de agua con el fin de estudiar algunas rutas.**Ruta: Es la franja de terreno de ancho variable que se extiende entre lospuntos terminales e intermedios por donde debe pasar la calzadaobligatoriamente y dentro de la cual debe realizarse el trazado de la va.**Se utilizan fotografas: Areas, planos, fotografas, procesamiento deimgenes satelitales.

Fases del proyecto vial:Estudios de posibles rutas, evaluacin de las rutas,estudio del trazado de la va: establece los alineamientos correspondientes alos posibles trazados a traves de una poligonal de apoyo.

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Preparacin:**Deforestacin y limpieza: Es la actividad mediante el cual se eliminan losarbustos existentes dentro de la explanada, la cual se define como la superficienivelada de la carretera cuya rea est limitada por los taludes.

**Rasante:Es la elevacin definitiva del pavimento en el eje de la carretera enel perfil longitudinal, es la lnea acotada que determina las elevacionesdefinitivas de la superficie del pavimento en el eje de la carretera.**Sub rasante: Superficie de la explanacin sobre la cual se construye elpavimento y los hombrillos. En el perfil longitudinal, es la lnea que determina

las elevaciones en el eje de la carretera de la explanada preparada para servirde fundacin de la base del pavimento.


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b.- Especificaciones de Control

Pendiente transversal mayor al 4% para evacuar las aguas sin queerosione la superficie.Extensin de tongadas, la mxima de 30 cm., y siempre se tomamayor a los 3/2 del mximo tamao del rido empleado.El borde de la tongada no puede sobrepasar 1 metro de ancho.Humedad en suelos normales: con tolerancias respecto al Prctorde referencia, menos 2% y ms 1%.Humedad en suelos expansivos o colapsables: con toleranciasrespecto al Prctor de referencia menos 3% y ms 1%.Compactacin:*En suelo expansivo se considera el Prctor normal como referencia.*En suelos tolerables, adecuados y seleccionados, deber indicar si esel Prctor normal o modificado. Por lo general se opta por el Prctormodificado como referencia.* En cimiento, espaldones y ncleo, el 95% del Prctor de referencia.* En coronacin, el 10% del Prctor de referencia.


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Actividades fundamentales del movimiento de tierras

1.- Remocin de tierras desechables en la base de los terraplenes(Quitar la tierra de mala calidad o capa vegetal)

Es la actividad que se realiza para eliminar todo el material orgnico y

capa vegetal de mala calidad de la explanacin de la va, es decir, del readonde va asentado el terrapln.Generalmente estas son ejecutadas por un Bulldozer (tractor) o moto

tralla. La utilidad del material que se elimina, es la rellenar ciertas depresionesen el terreno natural a los lados de la carretera. Esto es ventajoso ya que noaplica el pago de sobre acarreo (unidad de medida m3)

Se clasifica en:-Ordinaria: cuando el rendimiento es interrumpido y los equipos sonconvencionales.-Extraordinaria: cuando el trabajo no es continuo y se tienen que utilizarequipos y mtodos no convencionales, tales como voladura, etc.


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2.- Cortes o banqueos (Cantidad de tierra a eliminar para llegar a la cota de laSubRasante)

Son todos los trabajos que se realizan para eliminar volmenes de tierra y de esamanera llegar a la cota de Subrasante especificada en el proyecto. Se puederealizar mediante el Bulldozer o moto tralla (Su volumen se mide en m3)

Corte: *Cuando es a cielo abiertoBanqueo: *Cuando la excavacin se hace del terreno natural o profundo

3.- Terraplenes

Son volmenes de tierra que deben adicionarse para llegar a la cota de SR delproyecto (Adicin de volumen de tierra a cielo abierto) (Relleno: Adicin devolumen del terreno natural hacia abajo)


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CONTROL DE CALIDADDurante el proceso deben controlarse las siguientes operaciones:

*Preparacin de la superficie de asiento.*Replanteos con [Estaca estaquillado]

*Prever los drenajes para desagotar el agua.*Comprobar las condiciones climticas antes de comenzar.*Comprobar la humedad que contienen las tierras.*Comprobar el extendido por tongadas.*Verificar la compactacin lograda en capas de cimientos y ncleo.

*Verificar el grado alcanzado de compactacin en las capas de coronacin.*Efectuar el replanteo del borde de la capa de coronacin.*Verificar la nivelacin y planeidad de la coronacin.

*Verificar el acabado y refino de taludes.


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Terrapln: son los trabajos que se realizan para la construccin ycompactacin de tierra con el fin de lograr la cota de subrasante y lassecciones especificadas en el proyecto. Su medicin se hace por volumencompactado y su unidad de medida en m3. Equipo utilizado. Bulldozer, Mototralla, cargadores frontales, vibro compactadores y pata de cabra.


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CAMION VOLTEO




MAQUINARIASPESADAS

CAMION LOW-BOY

MINI CARGADOR

PATA DE CABRAVIBROCOMPACTADOR


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EXCAVADOR JUMBO

CARGADOR DE

NEUMATICO

CARGADOR DE NEUMATICO


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TRACTOR DE ORUGA D-4 TRACTOR DE ORUGA D-9

TRACTOR DE ORUGA D-6

RETROEXCAVADORA

DOBLE

TRACTOR EXCAVADOR


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FINISHER

PATROL O MOTONIVELADORA


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4.- Excavacin en prstamos:

Es la actividad de excavacin que se realiza con el objeto deproveer el material de buena calidad al terreno de fundacin. Semide por m3 de volumen de material excavado, puede ser de tresmaneras:

Medicin del Volumen extrado en el prstamo:Por TopografaPor CamionesPor Densidades: Pnatur = Pcom. -----> DnVn = DcVc

D=P/V ------> P=D/V

DcVc = DnVn donde: Vn=DcVc = DnVn donde: Vn=

donde: Vn=


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5.- Transporte (Unidad de medicin m3

)

Es la actividad que se realiza con el objeto de movilizar el material desde el sitiode prstamo hasta el sitio de disposicin final. Se mide por la distancia recorridadesde el centro de gravedad del prstamo hasta el centro de gravedad del sitio dedisposicin final. (A esta movilizacin se le llama Acarreo)

Es de hacer notar que esta distancia se divide en 2:

** Acarreo Libre: Distancia que nose toma en cuenta para el pago yequivale a 200mts.** Sobre acarreo: Es la distancia

que realmente paga el contratistapor la actividad de transporte y semide a partir de los 200 mts deacarreo libre.

Acarreo= Acarreo libre + Sobre

acarreo


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Formas de pago:

a.- M3-50: se paga por cada estacin de 50 metros hasta una distancia de1.000 metros. Generalmente se usa cuando el material se transporta con mototralla en esa distancia.Ejemplo:Volumen a mover: 30.000 m3

Dt: 900 metrosM3-50=(18)(30.000)= 540.000 M3-50

b.- M3 x Kms: se utiliza para distancias mayores a un kilometro. Sepaga el volumen transportado para cada kilometro (en camiones).

c.- Debe aplicarse el volumen de esponjamiento al volumen de la basegranular compactada

Peso suelt = Peso compact ------> VsDs = DcVc


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Ejemplo 1:Para un TRAMO DE L= de 5 km y un terrapln de 3 km

Dt= 5 -0.2 +1.5 = 6.3Km 10.8 mVt= 12.8 x1 x3.000m = 38.400 m3 1

14.8 mM3-Kms= Vt Dt = 38.400 m3 x FE x 6.3 Km

M3-Kms= Vt Dt = 38.400 m3 x 1.3 x 6.3 Km = 314.496,00 M3-Kms


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Ejemplo 2:

Cuando se usa el pata de cabra,

no se escarifica.

Escarificar es mover o remover

el material superior

M3- 50 = (#Est / 50) * (Vt) =

#Est / 50 = Dt / 50 = (300+250)/50=550/50= 11 Estaciones

M3-50 = 11Est

donde:Vy= (Basep)*(H)*(Long.)*(FE)

M3-50 = 11Est *((14.8+10.8)/2 *1*500* 1.3 = 91.520 m3-50


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Procedimientos constructivos para el cuerpo de una

carretera1.- Ejecucin de Terraplenes:Los terraplenes deben construirse escalonadamente cuando existan laderascuya inclinacin sea > 15% o ms. Tambin cuando se pase de una seccinde corte a una seccin de terrapln o se adosen a una ya existente, se

cortarn longitudinalmente formando una base mnima de 1.5m de ancho.


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Procedimientos:Se escarifica desde la base de los terraplenes hasta 20 cms.Mezclar el material e incorporar la humedad ptima a compactar.Colocacin de las capas sueltas que al compactarla queden con un espesor de20-30cms. La compactacin se hace por capa, por ello se debe escarificar la capainmediata inferior a 5 cms, para lograr un buen adosamiento entre la capasuperior e inferior, evitando as planos de falla.Cuando se tengan materiales de distintas calidad, se colocaran los mejores en lacapa superior.En el adosamiento debe escarificarse 5 cms, si se utiliza para una compactacin

un compactador tipo pata de cabra, la escarificacin no es necesaria
http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.huesker.com/images/presse_huesker_e1413.jpg&imgrefurl=http://www.huesker.com/espana/presse1.html&usg=__cXT00sd5TVB-j5vJIyyXXf0zCkQ=&h=259&w=400&sz=34&hl=es&start=32&um=1&tbnid=WEbSv65b4TfElM:&tbnh=80&tbnw=124&prev=/images?q=terraplenes&ndsp=21&hl=es&sa=N&start=21&um=1http://c/Users/usuario/Documents/Datos%20de%20programa/Microsoft/Configuraci?n%20local\Temp\Directorio%20temporal%207%20para%20Mecanica%20de%20Suelos_archivos.zip\suelos.htmhttp://c/Users/usuario/Documents/Datos%20de%20programa/Microsoft/Configuraci?n%20local\Temp\Directorio%20temporal%207%20para%20Mecanica%20de%20Suelos_archivos.zip\suelos.htm


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Procedimientos:No se utilizaran materiales cuya dimensin sea mayor que la mitad del espesorde la capa a compactar.En la ltima capa debemos darle a la seccin transversal una pendiente del 2% ,este con el fin de garantizar que el espesor de la capa de pavimento sea igual en

toda la seccin transversal de la carretera. Este procedimiento se realiza con lamoto niveladora, la cual hace el perfilado y el acabado, y la conformacin final serealiza con el compactador de rodillo liso.

Tolerancias Admisibles:

En la sub-rasante la diferencia aceptable de la cota final es de ms o menos3cms, con respecto a la cota de proyecto.

En taludes la diferencia de nivel permisible es de ms o menos 20 cms conrespecto a la de proyecto.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE

Requisitos de los materiales:


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Las pendientes en taludes dependern de:La altura del terrapln y del ngulo de reposo del material

Tipo de terrapln: Altos y BajosAltos: Cuyo talud se determina mediante un anlisis de estabilidad, Ejemplo:presas, embalses, etc.Bajos: El talud se construye basndose en la experiencia. Generalmente sehacen 2:1 seleccionando los materiales y utilizando buenos mtodos decompactacin, para evitar los asentamientos

PARTES DEL TERRAPLEN

CONDICION BASE CUERPO CORONATamao mximo 150 mm 100 mm 75mm

% Max. de Piedra 30% 30% -

Indice plasticidad Menor 11% Menor 11% Menor 10%

Desgaste de Angeles Hasta 60% Hasta 60% -





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2.- CONSTRUCCIN DE BASES Y SUB-BASES

El procedimiento constructivo es igual al del terrapln, pero deben realizarsecon mayor cuidado con respecto a la seleccin de los mejores materiales(generalmente cuando se comienza a trabajar, se comienza porrehabilitacin, donde lo primero que se debe hacer si se fuera a colocar unabase, hay que hacer una actividad que nunca falla en las partidas que se

llama: acondicionamiento de la superficie de apoyo y tiene tres fases:escarificacin, conformacin y compactacin, luego sobre ese material si secoloca la base y la subbase.)

Realizar un acondicionamiento de la base de apoyo:Escarificacin

CompactacinConformacin

La tolerancia admisible: 94% - 106%



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IMPRIMACINEs un riego de material asfaltico diluido de curado medio con la finalidad de

impermeabilizar el material granular de la base y darle cohesin a la parte superior de lamisma. La unidad de medida es por m2, y debe tener al menos 25 horas antes de colocarla carpeta de rodamiento. Para su colocacin se realiza a travs de un camin Rosco omanualmente a travs de una manguera y una flauta.

Material asfltico RC-250 (20%) + Seal Oil (80%)Propsitos:

Previene que se produzca un plano de deslizamiento entre la capa base y la capasuperficialEvita que el material de base se desplace bajo cargas de trnsitos durante laconstruccinProtege la capa base de la intemperie

RIEGO DE ADHERENCIASon aplicaciones de asfalto (Usualmente emulsiones) rociadas sobre la

superficie de un pavimento existente. El propsito es mejorar la ligazn entre las capasviejas y las nuevas de pavimento (T=75 C)

MEZCLAS ASFLTICAS



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MEZCLAS ASFLTICAS

MEZCLAS ASFLTICAS EN FRIO: Suelo asfalto, arena asfalto en frio y emulsionesasflticas.MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE: Son mezclas de muy buena calidad ---> Usoen Vas principales pero ms costosasConstituidas:Material asfltico=

Cemento asfalto 60-70 (AC-60-70) o 20-30 (AC-20-30)Agregados (ridos): Producidos artificialmente por trituracin y tamizado

-Piedra picada: 1,3/4,3/8-Arena Lavada: AA min 35%-Polvillo o Filler (Como material llenante)

DISEO:Agregados (Por mtodo grafico):

**Determinar el % de cada uno de los agregados, as como su granulometra Tipo

III o Tipo IV**Determinar el % de C.A. en Mezcla ----> Mtodo Marshall

Anlisis:**Estabilidad- Flujo

**Densidad- Vacios



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CONTROLES

1.- EN LABORATORIO DE PLANTAPrepara una mezcla segn diseo:

% C.A.% de Agregados -> c/u -> con Granulometra

Se mezclan en la tambor de mezclado

Se deben tomar 2 muestras /da: Maana y TardeDeterminar la densidad terica de la mezclaMuestreo aleatorio en los camionesMuestra de la mezcla asfltica se realiza:

Ensayo de extraccin y se determina:

% Cemento Asfalto + - 0.5 (%CA) opDeterminar los % de c/u de los agregados y sus granulometrasTemperatura de carga: Rango 135 C 165 C



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2.- CONTROLES EN CAMPO

a) Actividad Planificada *Solicitar cantidad y tipo de asfalto a colocar*Tener el equipo adecuado:

FinisherCompactadores: Vibro rodillo liso, tampoLos camiones (con cajuelas limpias y bien drenadas)

*Cuadrilla: rastrilleros, paleros, espesoristas, barredoresb) Tomar Temperatura de mezcla en camin > 110oCc) Densidad de Campo: Obtener D real > 97% DTd) Volumen colocado a travs de medicin de espesores.

3.- CONTROL POSTERIOR

Densmetro NuclearExtraccin de ncleos o Core-drilDensidadEspesorVol de mezcla asf. colocado y % asf de la mezcla colocada



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MAQUINARIAS

RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS (Muy Importante)Resuelve el problema de: Produccin Costo PRODUCTIVIDAD

Mover el Mayor volumen de metros cbicos al menor costo posible.Produccin de las maquinas:

Los contratistas del movimiento de tierras buscan: Como mover ms tierra en untiempo determinado y al mnimo costo posible por m3.

El xito depende de la eficiencia de resolver el problema produccin - costo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN DICHO RENDIMIENTO:EquiposMaterialTiempo

1.- EQUIPOS: Este factor es estudiado a travs de la caractersticas dadas por elfabricante en cuanto a lo siguiente:

Fuerza Motriz Requerida: es la fuerza necesaria para mover una maquina en unasuperficie (Kg/m3). Los factores que determinan la FMR son la resistencia a larodadura y la resistencia a la pendiente.

FMR= Rr +- Rp, ambos trminos medidos en Kg. de empuje



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Resistencia a la rodadura: Es la fuerza que opone el suelo al giro de una

rueda de un vehculo, para que el mismo pueda moverse tiene quecontrarrestar esta fuerza. Depende de 4 factores:Friccin InternaFlexin de los neumticosPenetracin de los neumticosEl peso sobre las ruedas

Hay un nmero Ilimitado de factores de Rr, sin embargo, tomaremos losaceptados por la industria

FRr (Kg/Ton)Ciclo: operaciones que realiza la maquina

Ciclo = Carga+ Acarreo + Descarga+ Regreso (Vaca) + Maniobras

Tciclo: T fijo + T variableTciclo= T carga + T Descarga + T acarreo + T regresoCondiciones del camino:

30 Estabilizado, duro y liso35 Firme, liso y ondulado100-200 Blando, Fangoso y con surcos



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2.- EL TIEMPO:El contratista sabe cuntos m3 hay que mover en la ejecucin de un trabajo.

Adems tiene un periodo de tiempo para llevarlo a cabo. Con esto debe calcularcuantos m3/hora debe mover para terminar el trabajo a tiempo.

En cualquier tipo de trabajo una maquina debe cumplir tres funciones bsicas:Carga, Acarreo, descarga y regreso.

TIEMPO DE CICLO: es el periodo que invierte una maquina para ejecutar las

operaciones de carga, acarreo, descarga y regreso. La razn ms importante decalcular el tiempo de ciclo es el de determinar la produccin. As mismo el de reducir elTc mediante el mejoramiento del plan de operaciones. El tiempo de ciclo determina elnumero de viajes/hora -> como meta debe hacerse el mayor numero de viajes/horamanteniendo el mnimo de Tiempo de ciclo.

Tiempo Fijo: Carga, descarga y maniobras necesarias. En general dependen delequipo y son dados por el fabricante (deben ser ajustada). Son independientes de lalongitud de acarreo y regreso.

Tiempo variable: Tiempo de viaje. Vara segn la distancia y las condiciones delcamino entre la carga y la descarga.



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3.- MATERIAL:

Al mover la tierra cambian las caractersticas de los materiales que lacomponen. Lo importante es que se deben conocer las caractersticas fsicas del materialcon el cual se esta trabajando para determinar la facilidad de carga.

3.1.- Densidad: conocer peso x m3 del material para poder evaluar el rendimiento deun equipo dato muy IMPORTANTE.

La densidad afecta el movimiento del equipo en toda operacin que semueve:

Viraje, maniobras y acarreo.

A mayor densidad se requiere mayor fuerza para moverlo.

M3banco= m3 de tierra como se encuentra en estado natural (1m x 1m x 1m)M3Suelto= Volumen de tierra despus de expandirse como resultado de haberseexcavado y mide (1m x 1m x 1m)



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3.2- Expansin: Es el aumento de volumen de material cuando se excavadel banco, se expresa como % del volumen del banco.

Ejemplo: Expansin 30%, significa que un metro cubico de tierra vegetal en estadonatural tendr un volumen de 1.3 m3

Factor de esponjamientoM3 suelto= m3banco (1+% expansin)M3banco= Cc / (1 + Expansin)

3.3- Compresibilidad: La disminucin de volumen que se produce en un m3al compactarlo y se expresa mediante la relacin que tiene con un m3 en banco

M3c = m3b x (1 - %Compactacin)

Fases tpicas en movimiento de tierras:

BANCO SUELTO (30% DE EXP) COMPACTADO (25% DE COM)1M3 1,3 M3 0.75 M3

1000KGS 1.000KGS 1.000 KGS



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4.- Factor de eficiencia:

Considera el factor humano, tiempo atmosfrico y metodologa de trabajo.Factor de eficiencia en el trabajo: Considera habilidad del operador, reparacionespequeas y ajustes, demoras en el plan de trabajo.

FE = Tiempo Promedio Efectivo de trabajo (min) / 60Factores de correccin: Ajustan la produccin al as caractersticas de un trabajo enparticular y a las condiciones de la localidad. Varan segn el tipo de maquinautilizada en la obra afectan bsicamente la produccin basndose en la experienciay en condiciones similares (Mtodo de produccin)

Procedimiento para determinar la produccin de una maquinaria

Determinar la capacidad de la mquina (Carga/ ciclo)Determinar el tiempo de ciclo (Numero de ciclos por hora)Determinar la produccin estimada (Prod Est= Carga/Ciclo x n de ciclos/ hora)Determinar la produccin definitiva (Prod Def= Prod Estimada x FE x FC



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Ejercicio:

Determinar la produccin diaria de un Bulldozer, cuya capacidad colmada es de 25 m3 que realizaextraccin de material en un saque cuya densidad natural es de 1700 kg/m3 y presenta unaexpansin de 35% . Tiempo de carga y descarga es de 1.5 min. El material es transportado desdeuna d= 900mt en terreno con pendiente de 3%, t acarreo de 0.20 y t regreso de 0.28. Si Factor deeficiencia es 75% y factor de produccin es 0.80%, un jornal de trabajo de 10 horas, el factor deresistencia a la rodadura de 50 kg/ton.Solucin:Cc del equipo: 25m3Dn: 1700 kg/m3E: 35%tc=td = 1.5 minFe= 75%Fp= 0.80a.- Determinar la prod diariaM3 banco=Ccolm / (1+C)= 25m3 / (1+0.35)=18.51m3

b.- Determinar el tciclotfijo = tcarga + tdescarga= 1.5 + 1.5 = 3mintvariable= t acarreo +t regreso= 0.20 +0.28= 0.48mintciclo = 3.48 min nciclos/hor=60/3.48 =17.20c.- Se determ la cap. Estimada Prod estim=carga/ciclo * nciclos/hora= m3/hord.- Se determina Prod definitiva = Prod estim * Feficiencia* Fcorreccion = m3/horae.- Prod diaria= Prod def * jornal diario

Pend=

3%

D=900m

t

A

B



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INVESTIGAR

OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE