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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
512202426Valoración
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
510202530Valoración
< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000ESPACIADO DE JUNTAS (mm)
13579ValoraciónCompletamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN
012510ValoraciónRoca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA
512202426Valoración
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
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
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.