Infraestructura del transporte terrestre Diseño Geométrico Movimiento de Suelos Ing. Roberto D. Agosta robertoagosta@alum.calberkeley.org Ing. Arturo Papazian apapazian@fi.uba.ar

Movimiento de Suelos Generalidades El factor primordial que se considera para trazar la rasante es el volumen de movimiento de suelos que será necesario efectuar. Método básico: trazar la rasante lo más cerca posible del nivel del terreno natural. Llano Ondulado Montañoso Método aplicado: trazar la rasante de modo que exista un balance entre el volumen excavado y el volumen de terraplén => minimizar el movimiento de suelos. Consideraciones: Puntos fijos (FFCC, caminos y puentes existentes) Altura suficiente sobre niveles de agua Distancia visual mínima Dificultad creciente Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Pendientes longitudinales máximas iL,MAX = f (VD , Clasificación funcional , topografía) Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Cálculo de volúmenes Secciones Transversales: Son proyecciones sobre un plano perpendicular el eje del camino. Las secciones se toman cada x (m) de acuerdo a la topografía de la zona y se calculan las áreas. Volumen de Suelo entre Secciones: Una vez calculadas las áreas, se toma el volumen entre dos secciones considerando que la traza entre las mismas es recta. Semiperfil en Terraplén y Desmonte Sección en Terraplén Sección en Desmonte Método del promedio de las áreas externas Se basa en la suposición de que el volumen entre dos secciones transversales consecutivas, es el promedio de sus áreas multiplicado por la distancia entre aquellas. Es lo suficientemente exacto para la mayor parte de los cálculos de movimiento de suelos, ya que las secciones tranversales se toman con una separación de 25 a 50 metros, y las irregularidades menores tienden a cancelarse entre sí. Cuando se requiere mayor exactitud, como en situaciones en las cuales la rasante pasa de una sección en desmonte a una de terraplén, el volumen puede considerarse como una pirámide o como otra forma geométrica. (Ingeniería de Tránsito y de Carreteras, Garber & Hoel, Ed. Thomson 3º Ed., 2005) A1 A2 Am d Si d es pequeño se puede tomar: Con lo cual el volumen resulta: Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Consolidación o compactación Cuando el material excavado de las secciones de desmonte se compacta en las secciones de terraplén, ocupa un volumen menor que el que ocupaba originalmente. Este fenómeno se conoce como consolidación o compactación y debe contemplarse cuando el material excavado va a volver a usarse como material de relleno. La compactación depende del tipo de material. Se han observado consolidaciones de hasta 50% para algunos suelos. Sin embargo, los factores de consolidación o compactación que se emplean generalmente varían entre 1,1 y 1,25 para terraplenes altos, y entre 1,2 y 1,25 para terraplenes bajos. Estos factores se aplican al volumen de relleno con objeto de determinar la cantidad requerida de material de relleno. (Ingeniería de Tránsito y de Carreteras, Garber & Hoel, Ed. Thomson 3º Ed., 2005) Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Cálculo de volúmenes Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Diagrama de Bruckner Desmonte Terraplén Desmonte Terreno Natural Rasante Progresivas (km) Volumen acumulado Curva de volúmenes Puntos de paso Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Diagrama de Bruckner La ordenada de un punto cualquiera mide el volumen acumulado neto (en m3) desde el origen (arbitrario). La curva de volúmenes presenta una pendiente ascendente cuando la sección anterior es un desmonte, y descendente cuando es un terraplén. Un máximo o un mínimo de la curva de volúmenes, corresponde a un punto de paso. La diferencia de ordenadas entre dos estaciones cualesquiera, representa la acumulación neta entre ellas (mide el volumen disponible entre ellas). Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Diagrama de Bruckner Entre las secciones correspondientes a los puntos de intersección de una horizontal cualquiera con la curva de volúmenes, existe compensación entre desmonte y terraplén (acumulación neta =0). El volumen total de tierra a transportar está dado por la ordenada máxima. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Diagrama de Bruckner El área de cada cámara de compensación respecto a una horizontal cualquiera mide el momento de transporte. El área dividida por la ordenada máxima es la distancia media de transporte (DMT). Existe entonces un rectángulo de área equivalente al área de la onda y que tiene por altura el volumen de tierra a transportar. área ACE = área FBDG área 1 = área 2 área 3 = área 4 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Diagrama de Bruckner (ejemplo) Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Compensación longitudinal de suelos Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Compensación longitudinal de suelos Momento de transporte DMT - Distancia Media de Transporte: distancia entre los centros de gravedad del volumen en su posición original y después de colocado en el terraplén. DCT - Distancia Común de Transporte: distancia de transporte que no recibe pago directo = 300 m (3 Hm) DET - Distancia Excedente de Transporte: es la diferencia entre la DMT y la DCT. MT - Momento de Transporte: es el producto del volumen transportado por la DET. MT [Hm-m3] = vol. tierra [m3] * (DMT – DCT) [Hm] Costo mínimo de transporte Para minimizar el costo, la suma de las bases de los “valles”, debe ser igual a la suma de las bases de los “montes”. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006

Movimiento de Suelos Reglas de Corini Ayudan a optimizar el movimiento de suelos. La longitud de distribución estará comprendida entre la fundamental y una horizontal trazada por la sección extrema. Se trazarán diversas horizontales de compensación comprendiendo cada una un monte y un valle de igual base. De no ser posible la 2, se trazarán horizontales comprendiendo más valles y más montes, de modo que la suma de la base de los montes sea igual a la suma de la base de los valles. La horizontal de distribución secundaria (dentro de una cámara autocompensada) debe ser tangente a la onda. Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006