Cambios de volumen en movimientos de tierras.

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CAPITULO 1

CAMBIOS DE VOLUMEN EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS.

EL MOVIMIENTO DE TIERRAS.
Conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar materiales útiles en obras.

Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
* Excavación o arranque.
* Carga.
* Acarreo.
* Descarga.
*Extendido.
* Humectación o desecación. Compactación.
* Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).

La excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material. Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la operación de descarga. Esta puede hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal efecto, etc.

En las excavaciones hay unaumento de volumen a tener en cuneta en el acarreo, y una consolidación y compactación en la colocación en el perfil.

En los medios de acarreo hay que considerar la capacidad de la caja en volumen y en toneladas, y elegir la menor de acuerdo con la densidad.

CAMBIOS DE VOLUMEN.

El volumen de una porción de material no es fijo, sino que depende de las acciones mecánicas a que lo sometamos. Elvolumen que ocupa en una situación dada se llama volumen aparente.

Por esta razón, se habla también de densidad aparente:

da=MVa

da : densidad aparente.
Va : volumen aparente.
M : masa de las partículas más masa de agua.

El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas vecescomo efecto secundario (aumento del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonado).

Mientras no se produzcan pérdidas o adición de agua, una porción de suelo o rocas mantendrá constante el producto de su densidad aparente por su volumen aparente, siendo esta constante la masa de laporción de terreno que se manipula.

Va x da = M

En el movimiento de tierras esta limitación se satisface muy pocas, por lo que la ecuación anterior no es de aplicación general.

ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO.

Al excavar el material en banco, éste resulta removido con lo que se provoca un aumento de volumen.

Se denomina factor de esponjamiento a la relación de volúmenes antes ydespués de la excavación.

Fw= VBVS= dSdB

FW : factor de esponjamiento (swell).
VB : volumen que ocupa el material en banco.
VS : volumen que ocupa el material suelto.
dB : densidad en banco.
dS : densidad del material suelto.

Se tiene que:

M = dS x VS = dB x VB

Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. Se denomina así al incremento devolumen que experimenta el material respecto al que tenía en el banco, o sea:

SW= VS-VBVB ×100

SW : % de esponjamiento

O en función de las densidades:

SW= dB-dSdS ×100
Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes materiales al ser excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades en banco y en material suelto. Para volúmenesse tiene:

VS= SW100 +1 × VB
Para densidades resulta:

dB= SB100 +1 × dS

El porcentaje de esponjamiento y el factor de esponjamiento están relacionados:

FB=dSdB= dSSB100 +1× dS= 1SB100 +1

y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su factor de esponjamiento, y viceversa, sin más que operar en la expresión anterior.

CONSOLIDACION Y COMPACTACION.Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Este proceso se conoce genéricamente como compactación y consolidación del material.

La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la cantidad de material necesaria para construir una obra de...
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