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Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras.

La Maquinaria y su Legislación.

Ponencia 3:La excavación, Carga y Transporte:

Técnicas actuales

Curso: Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras

Ponencia nº 3: “Excavación, Carga y Transporte: Técnicas actuales”

1. Composición porcentual del coste de estas actividades

2. Factores a considerar en la elección de los equipos

a. Producción necesaria

b. Excavabilidad: su prospección

c. Compensación de las “tierras”

d. Camino de rodadura

e. Puntos infranqueables

f. Concordancia de equipos

g. Coste de los distintos equipos

3. Equipos para la ejecución del arranque y carga

a. Tierra

b. Tránsito

c. Roca

4. Equipos para el transporte de los materiales excavados

5. Rendimientos de las máquinas de carga

6. Cálculo de los vehículos necesarios

Movimiento de Tierras

EXPLANADA

MVTO. DE TIERRAS

Es el conjunto de trabajos necesarios para la ejecución de una explanada con unas características mecánicas y geométricas determinadas por su posterior aplicación.

Composición porcentual del coste de grandes Movimientos de Tierras

Suelo RocaArranque - 40%

Carga 20% 15%

Transporte 56% 30%

Formación de terraplén 24% 15%

Principales factores a considerar en la elección de los Equipos de Arranque, Carga y Transporte

1. Producción necesaria2. Excavabilidad del material a manipular3. Caminos de rodadura: Factores legales,

Orografía, Capacidad portante, etc.4. Puntos infranqueables5. Concordancia, en cuanto a rendimientos, de los

equipos6. Coste comparativo de los equipos posibles

Excavabilidad del TerrenoEs la capacidad para ser arrancado por diferentes medios.

A efectos de excavabilidad, el PG3 define tres tipos:

! Excavación en roca. Comprenderá la correspondiente a todas las masas de roca, depósitos estratificados y la de todos aquellos materiales que presenten características de roca maciza, cementados tan sólidamente, que únicamente pueden ser excavados utilizando explosivos.

! Excavación en terreno de tránsito. Comprenderá la correspondiente a los materiales formados por rocas descompuestas, tierras muy compactas y todos aquellos que para su excavación no sea necesario el empleo de explosivos y sea precisa la utilización de escarificadores profundos pesados.

! Excavación en tierra. Comprenderá la correspondiente a todos los materiales no incluídos en los apartados anteriores.

La prospección de la excavabilidad

El conocimiento de esta característica de los terrenos a excavar es de singular importancia para:

"El cálculo de los precios para la estimación de costes."La elección de los equipos

Herramientas posibles:

"Prospección visual previa"Catas"Sondeos"Prospección sísmica

Prospección mediante catas

Limitaciones1. La dureza del terreno a inspeccionar, ya que sólo es posible la investigación

en tierras o materiales sueltos o poco consolidados2. La pequeña profundidad que se alcanza (no más de 3 m, generalmente)

Descubre las distintas capas existentes, permitiendo inspeccionarlas directamente y medir su potencia. Define, sin duda, el nivel freático y es el mejor sistema para la toma de las muestras necesarias para ensayar en laboratorio.

Sondeos mecánicos con extracción de testigos

Es un procedimiento caro y lento.

Imprescindible en la investigación de canteras.

Prospección sísmicaBasa su técnica en la determinación de la velocidad de propagación de ondas sónicas en los distintos medios que constituyen el terreno a estudiar.

Nos informa sobre:

#El espesor de los estratos

#La velocidad media de propagación del sonido en dichos estratos

Ventaja: Rapidez y economía

Limitaciones:

#No permite la toma de muestras.

#Sólo detecta capas más “duras” o resistentes que las situadas por encima de ellas

Clasificación de las excavaciones según la velocidad sísmica

En cuanto al arranque:

$Roca: Velocidad de propagación sísmica, VS >= 2.000 m/s

$Tránsito: Velocidad sísmica entre 1000 m/s < VS < 2.000 m/s

$Tierra: Velocidad sísmica VS < 1.000 m/s

CLASIFICACIÓN DE RIPABILIDAD SEGÚN WEAVER

135200/135290/200575/290--KW180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)

D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--SELECCIÓN DE MAQUINARIA

Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de riparExt. difícil de ripar. VoladuraVoladuraVALORACIÓN DE LA

RIPABILIDAD

<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL35101315Valoración

Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorableORIENTACIÓN DE DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO

13455Valoración

Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradasRELLENO DE LAS JUNTAS

00355Valoración

Continua con rellenoContinua con algún rellenoContinuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuasCONTINUIDAD DE

JUNTAS

510202530Valoración

< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000ESPACIADO DE JUNTAS (mm)

13579ValoraciónCompletamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN

012510ValoraciónRoca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA


1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150VELOCIDAD SÍSMICA (m/s)

Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓNVIVIIIIIICLASE DE ROCA

135200/135290/200575/290--KW180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)

D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--SELECCIÓN DE MAQUINARIA

Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de riparExt. difícil de ripar. VoladuraVoladuraVALORACIÓN DE LA

RIPABILIDAD

<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL35101315Valoración

Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorableORIENTACIÓN DE DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO

13455Valoración

Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradasRELLENO DE LAS JUNTAS

00355Valoración

Continua con rellenoContinua con algún rellenoContinuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuasCONTINUIDAD DE

JUNTAS


< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000ESPACIADO DE JUNTAS (mm)

13579ValoraciónCompletamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN

012510ValoraciónRoca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA


1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150VELOCIDAD SÍSMICA (m/s)

Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓNVIVIIIIIICLASE DE ROCA

* La puntuación por encima de 75 se considera como no ripable sin prevoladura

DESGARRADORESDesgarradores !BULLDÓZER CON 535 H.P.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15TIERRA VEGETALARCILLAMORENA GLACIALROCAS VOLCANICASGRANITOBASALTOROCAS DE DISLOCACIÓNROCAS SEDIMENTARIASBITUMINOSAARENISCALIMO CONSOLIDADOPIEDRA ARCILLOSACONGLOMERADOBRECCIACALICHEPIEDRA CALIZAROCAS METAMÓRFICASESQUISTOSPIZARRAMINERALES Y MENASCARBÓNMINERAL DE HIERRO

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l l l l0 1 2 3 4

DESGARRABLE MARGINAL NO DESGARRABLE

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��Velocidad SísmicaMetros por segundo x 1000Pies por segundo x 1000

Equipos para arranque y carga de los materiales

1. Material de fácil excavabilidad -”Tierra”-1.1 Con Bulldózer y Cargadora1.2 Con Bulldózer y Mototrailla1.3 Con Retroexcavadora

2. Material de difícil excavabilidad -”Tránsito”-2.1 Con Bulldózer y Cargadora2.2 Con Bulldózer y Retroexcavadora

3. Material de difícil excavabilidad -”Roca”-3.1 Mediante Voladura y carga con Retroexcavadora3.2 Mediante Voladura y carga con Pala de Ruedas3.3 Con Retroexcavadora y Martillo de alta producción

Equipos para Transporte de los Materiales Excavados

1. Camión Volquete

2. Tracto-camión “Bañera”

3. Dúmper Articulado

4. Dúmper Rígido

ELECCIÓN DEL TIPO DE VEHÍCULO DE TRANSPORTE EN LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS

R= RecomendableNR= No recomendable

N= Nunca

NRRNRRNRRRNRR

NRRRNRRNRRNNRR

RNRNRNRNRRRN

RRRRRRRRRN

DificultosaNormalLargaCortaLluviosoSeco

Pendiente y capacidad portanteFuera

Ctra.PorCtra.SueloRoca

Dist. de acarreoClimaCamino de acarreoTipo de

Material

Camión Volquete nº 6*6

Tracto-camión Bañera

Dúmper articulado

Dúmper rígidoNRRNRRNRRRNRR

NRRRNRRNRRNNRR

RNRNRNRNRRRN

RRRRRRRRRN

DificultosaNormalLargaCortaLluviosoSeco

Pendiente y capacidad portanteFuera

Ctra.PorCtra.SueloRoca

Dist. de acarreoClimaCamino de acarreoTipo de

Material

Camión Volquete nº 6*6

Tracto-camión Bañera

Dúmper articulado

Dúmper rígido

Rendimiento de las Máquinas de Carga

TIEMPOS DE CICLO DE CARGA (Segundos)

TIERRAROCA

BLANDA DURA VOLADA

RETROEXCAVADORAS 25 a 35 35 a 45 35 a 45

MATERIAL ACOPIADO

PALAS CARGADORAS 35 a 45 40 a 50

Peso de los Materiales

0,701370950Tierra vegetal

0,7516601250Pizarra bituminosa0,9019301720Arena y Grava

0,5926101540Piedra caliza - Fragmentada

0,5731701810Yeso – Fragmentado0,8922602020Grava – Mojada de 6 a 50 mm

0,6127301660Granito fragmentado

0,7027901960Roca descompuesta-75% roca, 25% tierra

0,8220201660Arcilla - en su lecho natural0,6729701960Basalto

Factores de CargaEn banco kg/m3

Suelto kg/m3Peso de los materiales

Factores de llenado de Retroexcavadoras para distintos materiales

Porcentaje sobre lacapacidad del cucharón

Marga mojada o Arcilla Arenosa 100-110

Arena y Grava 90-100

Arcilla dura y tenaz 80-90

Roca volada bien fragmentada 80-90

Roca volada mal fragmentada 50-80

Rendimiento de las Retroexcavadoras y Palas Cargadoras (Expresado en m3 banco/Hora de trabajo)

RENDTº = C*FL*FC*60*55 m3b/htCiC

C.- Capacidad S.A.E. del cazo en m3

FL.- Factor de llenado

FC.- Factor de carga

CiC.- Ciclo de carga en segundos

La eficiencia de la hora de trabajo se considera igual a 55/60

Cálculo de los vehículos necesarios

Capacidad de Carga de los Vehículos

Capacidad a ras (m3)Vehículos VialesCamión Volquete 13,5Camión Bañera 24,0

Capacidad S.A.E. (m3)Vehículos ExtravialesDúmper 35 t (Colmo 2:1) 23,0Dúmper 50 t (Colmo 2:1) 34,0Dúmper 90 t (Colmo 2:1) 60,0

Capacidad de los VehículosExpresada en m3 sobre perfil

TIERRA TRÁNSITO ROCA

Camión Volquete 10 9 8

Camión-Bañera 14

Dúmper 35 t 16 14 13

Dúmper 50 t 23 20 18

Dúmper 90 t 37 27 25

Ciclo de un vehículo de Movimiento de TierrasTiempos:

De espera.- Depende de la distancia de acarreo y de la organización del tajo. Estimar de 0.5 a 2.0 min.

De maniobras de Carga.-Según se entre de frente o marcha atrás, estimar respectivamente0.25 y 0.50 minutos.

De carga.- Es igual al nº de ciclos de carga por el tiempo de este ciclo, es decir:capacidad caja del vehículo*ciclo carga(seg.) / capacidad del cazo*60 min.

De descarga.-Camiones 1.5 min.Dúmperes 1.0 min. "Bañeras" 2.5 min.

Ciclo de un vehículo de Movimiento de Tierras (Cont.)

Velocidades de Acarreo en Km/h:

Distancia en Km. Camión “Bañera” Dúmper

D<0.5 10 15

0.5<D<1.5 13 20

D>1.5 15/30 20/40 25/30

Nº de Vehículos necesarios para una Máquina de Carga

1 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA MÁQUINADE CARGA R M3b/Ht

2 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD SOBRE PERFILDE LA CAJA DEL VEHÍCULO C M3b

3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CICLO DEL VEHÍCULO3,1 Distancia entre puntos de carga y descarga D KM3,2 Tiempo de maniobras y espera en la carga TMC MIN.3,3 Tiempo de carga TC MIN.3,4 tiempo de descarga TD MIN.3,5 Tiempo de recorrido(Ida+vuelta;Velocidad

media=V;TR=60*2*D/V) TR MIN.3,6 Ciclo del vehículo (CIC=TMC+TC+TD+TR) CIC MIN.

4 Nº DE VIAJES DE CADA VEHÍCULO POR HORA 60/CIC VIAJ/H

5 RENDTº. POR VEHÍCULO60*C/CIC 60*C/CIC M3b/Ht

6 Nº DE VEHÍCULOS R*CIC/60*C VEHÍC.

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