Validación del Sobreacarreo

Curva Masa

Elaborado por:

Kevin Alexander Escobar

2 Septiembre-2014

1

Índice Introducción .................................................................................................................................................. 2

Marco Teórico ............................................................................................................................................... 3

Movimiento de Tierra ............................................................................................................................... 3

Diagrama de Masas ................................................................................................................................... 3

Líneas de Equilibrio o Compensadoras .................................................................................................... 4

Acarreos .................................................................................................................................................... 6

Distancia de Acarreo Libre ....................................................................................................................... 6

Sobreacarreo ............................................................................................................................................. 6

Validación de Sobreacarreo .......................................................................................................................... 7

Ingresar Progresivas .................................................................................................................................. 7

Ver Ecuaciones ......................................................................................................................................... 8

Ver Curva Masa ........................................................................................................................................ 9

Líneas Compensadoras ............................................................................................................................. 9

Curva Masa-Distancia Acumulada ......................................................................................................... 10

Cálculo de Acarreo ................................................................................................................................. 11

Acarreo Libre .......................................................................................................................................... 11

Resultados ............................................................................................................................................... 12

Bibliografía .................................................................................................................................................. 13

2

Introducción Este aporte se refiere al cálculo de la Curva Masa para el alineamiento de un proyecto, sin

importar si éste hace uso de ecuaciones o no. Se definen las propiedades y elementos de la

curva masa en referencia al Manual de Carreteras y varios documentos más. Con el fin de

validar los resultados obtenidos de la curva masa en AutoCad u otros programas, se hace el

aporte de un conjunto de tablas en Microsoft Excel. En espera de su colaboración para

mejorar dicho aporte y hacer de este documento uno mejor.

Kevin Alexander Escobar

Pasante Universitario. Ing. Civil.

Agradecimientos al ing. Rubén Santos, al

ing. Francisco Villeda y al ing. Martín Orellana

por su asesoría en la elaboración de este aporte.

3

Marco Teórico

Movimiento de Tierra

El movimiento de tierras consiste básicamente en el traslado de material desde zonas

relativamente altas para depositarlo en otras bajas, usando el exceso de material cortado o

requiriendo de material de préstamo.

Incluye; el desmonte, desbroce, excavación de las carreteras y drenaje, terraplenes,

materiales de préstamos, transporte adicional, explanación con máquinas, escarificación de

la explanación, reacondicionamiento de carretera y todos los trabajos de preparación del

cimiento de la explanación para calzadas de carreteras o pistas.

El movimiento de tierras representa el 80% del costo de la carretera. Esta economía se

obtiene excavando y rellenando unicamente lo indispensable y acarreando los materiales la

menor distancia posible.

Diagrama de Masas

El diagrama de masa es un método gráfico para analizar el movimiento de material en

carreteras y proyectos lineales en general. Es una curva en el cual las ordenadas

representan volumenes acumulativos de terracería(suma algebraica corte (+) y relleno(-).

Es útil para la determinación de la cantidad de material de sobre-acarreo, así como la

distribución mas económica del material. El análisis se realiza mediante líneas de equilibrio

o de compensación.

Los volúmenes de material, ya sea de corte o de préstamo, deben ser transportados para

formar terraplenes. Sin embargo, en algunos casos, parte de los volúmenes de corte deben

ser desperdiciados, principalmente por su baja calidad como material para el terraplén,

para lo cual se transportan a lugares convenientes fuera del camino.

El diagrama de masas es la curva resultante de unir todos los puntos dados por las

ordenadas de la curva masa.

4

Objetivos

Compensar volúmenes (excavación y relleno).

Fijar el sentido de los movimientos del material.

Fijar los límites del acarreo libre.

Calcular los sobreacarreos.

Controlar los préstamos y desperdicios.

Los préstamos se originan por exceso de volumen de terraplén y los desperdicios por

exceso de volumen de corte.

El diagrama proporciona información acerca de la cantidad de materiales a mover,

distancia promedio que debe trasladarse y la dirección en la cual deberá hacerse el corte o

el relleno y el equipo más adeacuado para hacer el trabajo.

Líneas de Equilibrio o Compensadoras

Es una línea horizontal de una longitud específica que cruza la curva masa y la corta en dos

puntos. La línea de equilibrio puede fijarse para que su longitud sea la máxima distancia

que es capaz de recorrer un determinado equipo de acarreo. Esta máxima distancia es el

limite económico para el equipo.

Propiedades del Diagrama de Masas.

5

1. El diagrama es ascendente cuando predominan los volúmenes de corte sobre los de

terraplén y descendente en caso contrario.

2. Los puntos máximos o mínimos representan los puntos de transición entre subidas

y bajadas e indican el paso de una excavación a una situación de relleno o viceversa.

3. La diferencia entre las ordenadas de la curva masa, en dos puntos cualesquiera,

expresa un volumen que es igual a la suma algebraica de todos los volumnes de

corte positivos con todos los volumenes de terraplen negativos, comprendidos en el

tramos limitado por esos dos puntos.

4. Si en un diagrama de masas una línea horizontal corta dos puntos consecutivos,

estos tendrán la misma ordenada y por lo tanto en el tramo limitado por estos dos

puntos, los volúmenes de corte serán iguales a los de terraplén.

Los cortes que queden arriba de la

línea compensadora, se mueven

hacia adelante, y los cortes que

queden debajo de la línea de

compensación se mueven hacia

atrás.

Las áreas de los contornos cerrados

comprendidos entre el diagrama y

la compensadora, representan

acarreos.

En resumen:

a) Antes de un punto máximo prevalecen los cortes.

b) Despues de un punto máximo prevalecen los rellenos.

c) En un máximo, la sub-rasante pasa de corte a relleno.

d) Antes de un mínimo prevalecen los rellenos.

e) En un mínimo la subrasante pasa de relleno a corte.

f) Cuando la ordenada de masa es igual a cero se ha completado una fase, esto quiere decir

que tenemos una compensación de los volumenes de corte y relleno en este tramo.

6

g) Si la última Ordenada es (+) indica que hay Desperdicio, existe un excedente de

material.

h) Si la última Ordenada es (-) indica que hay Préstamo, osea que falta material.

Acarreos

Consisten en el transporte del material producto de cortes o préstamos, a lugares fijados para

construir un terraplen o depositar un desperdicio.

Distancia de Acarreo Libre

Es la distancia máxima a la que puede ser transportado un material, estando el precio de esta

operación incluido en el de la excavación. En consecuencia, para no encarecer el precio de la

excavación, el acarreo libre debe ser la mínima distancia requeridda por el equipo que lleva a

cabo la extracción, carga y descarga del material.

Sobreacarreo

Es el transporte de los materiales, ya sea de corte o de un préstamo a mayor distancia que la del

acarreo libre. Cuando se presentan acarreos largos y existen bancos de préstamo en las cercanías

del camino a ser construido, puede resultar más económico desperdiciar el material producto de

los cortes y utilizar material de bancos de préstamo.

7

Validación de Sobreacarreo *Todas las celdas color amarillo se pueden modificar.

Interfaz

La interfaz o menú principal ofrece la posibilidad de agregar los datos generales del

Proyecto y tener acceso a las diferentes opciones para el cálculo del Sobreacarreo.

El primer paso a realizar es:

Ingresar Progresivas

En esta pantalla ingresar las progresivas, con las ecuaciones en dado caso existan y las

áreas de corte y relleno correspondientes a cada sección. Automaticamente calcula las

distancias, volúmenes de corte o relleno y la ordenada masa. Una vez ingresados los datos

8

necesarios, hacer click en el botón “Actualizar” o en “Menú” si se requiere regresar al Menú

principal.

Esta tabla ofrece la posibilidad de colocar hasta un máximo de 25 ecuaciones para un tramo

de 10 Kms aproximadamente.

**Si en esta pantalla se desplaza hacia la derecha, se presentan las coordenadas de la Curva

Masa para exportarlas y generar dicha curva en AutoCad con la posibilidad de modificar los

factores de escala.

Ver Ecuaciones

Esta tabla se genera

automaticamente al llenar

la tabla de las progresivas.

No es necesario

modificarla, permite

verificar las ecuaciones y

la longitud neta del

alineamiento.

9

Ver Curva Masa

Permite ver la curva masa

que se genera con la tabla

de las progresivas. Esta

gráfica está sin escala por lo

que es difícil visualizar la

curva masa de todo el

proyecto, por tal razón se

genera la Curva Masa-

Distancia acumulada más

adelante para una mejor

visualización.

Líneas Compensadoras

Una vez se tenga graficada la curva masa en AutoCad, es posible completar la tabla de las

líneas compensadoras. En AutoCad , se trazan las líneas compensadoras buscando que

exista el mínimo desperdicio de material de corte o ausencia de material de

relleno(préstamo), evitando el sobreacarreo del mismo.

**El procedimiento consiste en ingresar las distancias que existen entre el origen de las

abscisas hasta el inicio de cada línea compensadora y su correspondiente ordenada masa.

10

Ejm. Para la línea base 1,se mide la distancia

que existe entre el origen de las abscisas y el

inicio de la línea base (500m) y se ingresa a la

columna 2, posteriormente se mide la longitud

completa de dicha línea (4898.591m) y se

ingresa en la columna 4. Una vez ingresados

estos datos, automaticamente se encuentran las estaciones de balance inicial y final. La

ordenada masa de dicha línea es 0, ingresarlo en la columna 6.

**Algo importante, ingresar el valor correcto de la ordenada masa de dicha línea para que los

resultados posteriores sean más exactos. La tabla permite ingresar hasta un máximo de 10

líneas compensadoras.

En la misma hoja, si se desplaza hacia la derecha se pueden observar las tablas donde se

realizan los cálculos,dichas tablas no pueden ser modificadas.

Una vez finalizado el procedimiento de ingresar las líneas compensatorias, se puede hacer click

en el botón “Menú Principal” o en Curva Masa-Distancia.

Curva Masa-Distancia Acumulada

Ofrece la posibilidad de observar la curva masa vs la distancia acumulada y llevar un

control de la ubicación de las líneas compensatodoras haciendo click en el botón del mismo

nombre.

*Modificar la serie de la curva masa siempre que el alineamiento aumente o disminuya

11

Cálculo de Acarreo

Esta hoja ofrece la posibilidad de ver o analizar el cálculo del acarreo total.

** No se puede modificar.

Acarreo Libre

La dinámica de esta tabla es la misma a la de

las Líneas Compensadoras. Solamente se

ingresa la distancia medida desde el origen

hasta la estación inicial y la longitu de esa

línea de acarreo libre. La tabla no permite

ingresar valores superiores a 600 m en la

longitud de la línea (Acarreo libre).

12

Resultados

Se ingresan los valores en las celdas amarillas procedentes de AutoCad, y se compara con

los resultados obtenidos con Excel.

13

Bibliografía Manual de Carreteras Tomo 2 Reconocimiento y Trazado de Carreteras

Diseño y Cálculo Geométrico de Viales, Ing. Sergio Navarro