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M O V I M I E N T O D E S U E L O S

CONTENIDOS:

Unidad 1: Movimiento de tierra: Desmonte general. Relleno, terraplenamiento. Método de área media. Método de reticulado rectangular. Normas DNA. Esponjamiento. Relación entre la forma de medir y el costo. Planilla de cómputo métrico.

MOVIMIENTO DE SUELOS

Se denomina Movimiento de suelos a todo trabajo referente a las excavaciones, rellenos, desmontes, etc. que modifiquen las características naturales del terreno. Es muy importante que los profesionales utilicen un lenguaje técnico apropiado, por tal motivo es importante utilizar siempre el término "suelo", en lugar de tierra.

Como un aporte más al conocimiento científico, se hace notar que según el SUCS (Sistema Unificado para Clasificación de Suelos), y en función de su granulometría (tamaño de cada partícula) los suelos se dividen en finos (limos y arcillas) y gruesos (arenas y gravas).

Terminología a utilizar para Movimiento de suelos

Excavación: cuando la tarea implica extraer y retirar suelo, comenzando la excavación desde el nivel natural del suelo.

Rellenar: cuando la tarea implica aportar suelo para rellenar o completar una excavación, desde el nivel del terreno natural.

Terraplenamiento: cuando la tarea implica aportar suelo y compactarlo formando un perfil de relleno desde el nivel del terreno natural hacia arriba.

Desmonte: es la tarea que involucra el retirar suelo, cortando un perfil que se desarrolla desde el nivel del terreno natural. O sea, se excava y retira un montículo de suelo.

Cuando la tarea de excavación con retiro de suelo se realiza por debajo del agua a esta tarea se la denomina dragado.

Tipos de Movimientos de suelo de acuerdo a su destino

Desde el punto de vista de su cómputo, haremos de estos trabajos la siguiente clasificación:

1. Excavaciones a) Excavación para fundaciones aisladas. b) Excavación para sótanos, tanques, etc., a cielo abierto c)Excavaciones para zanjas de cimientos o vigas.

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d)Excavaciones para conducciones (cañerías)

2. Rellenos a) Para pozos negros b) Para zanjas c) Para terrenos bajos

3. Terraplenamiento

a) Para perfil de caminos b) Para banquinas

4. Desmontes

a) Para emparejar terrenos naturales, con desniveles altos.

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Unidad de medida

Según las Normas de Medición, estos trabajos se computaran y medirán por metros cúbicos.

Como ya se explicó anteriormente, cada tarea de una obra tiene una determinada unidad para el cómputo métrico, el cual se relaciona posteriormente con la determinación del valor económico, en este caso siempre todas las tareas relacionadas con el movimiento de suelo se computarán por metro cúbico.

A) EXCAVACIONES PARA FUNDACIONES

ZANJAS

Con este nombre distinguiremos a las excavaciones de escasa profundidad y ancho, y gran longitud, dentro de las cuales se alojan los cimientos continuos de la albañilería, vigas de fundación, etc.

Las zanjas cortadas con talud se computan como rectangulares; c h. Los entibamientos -

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cualquiera que sea su tipo- quedan incluidos en la medición. Su sección transversal está representada en la figura 1-, y sus dimensiones quedan establecidas en la siguiente forma:

El ancho está determinado por el espesor del cimiento, para el cual tomaremos 15 cm. más que el muro en elevación. De manera que:

Para muros de 0,45 m. c = 0,60 m. Para muros de 0,30 m. c = 0,45 m. Tabiques menores de 0,15 m. c = 0,30 m

Este ancho será en todos los casos el de fondo de cimiento, sin tener en cuenta el talud con que sea necesario cortar la tierra. La profundidad (h) si no es un dato del proyecto puede ser fijada empíricamente por comparación con la que se ha alcanzado en las construcciones vecinas. A falta de un elemento de juicio más concreto, aconsejamos tomar, como mínimas, las profundidades que indica el Código de la Edificación, cuyo artículo 5.6.2.1 transcribimos parcialmente (fig. 2).

FIG.2)

a) muro interior que no sea de sostén; 0,30 m medidos desde el suelo próximo más bajo; tabique de espesor no mayor de 0,10 m podrá apoyarse directamente sobre el contrapiso. b) muro interior de sostén, muro de fachada secundaria y bases interiores de estructura: 0,80 m medidos desde el plano superior del solado próximo terminado más bajo, y no menos de 0,50 m medidos desde el plano inferior del contrapiso adyacente más bajo; c) muro divisorio y bases de estructura ubicados rasando la línea divisoria entre predios: 1,00 m medido desde el plano superior del solado próximo terminado más bajo, y no menos de 0,70 m medidos debajo del plano inferior del contrapiso adyacente más bajo; d) muro de fachada principal y bases de estructura ubicados sobre la línea municipal: 1,00 m medido desde el nivel del cordón. e) muro de cerca de espesor no inferior a 0,22 m; 1,00 m medido desde el suelo próximo más bajo. Cuando el espesor sea menor el cimiento podrá tener 0,60 m de profundidad, siempre que el alto de la cerca no exceda de 3 metros; f) muro de sótano: 0,30 m, medido desde el fondo de la excavación;

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g) plano inferior de las vigas o intradós de los arcos, cuando un muro se apoye sobre pilares y estos elementos:

- para el caso del inciso a): 0,30m. - para el caso del inciso b), e), e): 0,60m. - para el caso del inciso d): 1,00m.

La longitud, constituye el verdadero trabajo de cómputo, cuya determinación debe ser hecha sobre los planos, midiéndola de acuerdo con las cotas de los mismos, cuidando de no superponer la medición en las esquinas y encuentros de muros y tabiques.

El trabajo se desarrollará conforme con las siguientes indicaciones:

1) Los cimientos no se interrumpen en las aberturas de puertas, portones, arcos, etc. Hace excepción aquellas cuya luz es mayor que tres metros.

2) Las mochetas, aun cuando no sean continuadas longitudinalmente por un muro, llevan fundación en toda su abertura.

3) Los tabiques de ladrillos huecos, tabiques bajos, de ladrillos de canto, etc., pueden ser apoyados directamente sobre el contrapiso, y en este caso no requerirán excavación alguna.

4) Los muros perimetrales del edificio, los que den a patios y todos aquellos que separen ambientes de distintos niveles, llevan doble capa aisladora; su cómputo será especialmente señalado a los efectos de evitar una nueva medición en las aislaciones horizontales.

5) En ningún caso se tomará un ancho de excavación inferior 0,30 m.

6) Los pilares, chimeneas y excavaciones para elementos aislados, serán computados en último término.

7) Las partes "a descontar", si las hubiera, serán agrupadas a continuación de todas las mediciones, a modo de efectuar una sola operación de resta.

8) Todas estas mediciones serán sumadas a un total único que será incorporado al presupuesto bajo el rubro "Excavación para cimientos de muros".

Zanjas para instalaciones sanitarias: Estas zanjas no se detallan en los presupuestos, quedando su costo incluido en la colocación de la cañería. Sin embargo puede interesar conocer su magnitud a los efectos del movimiento de tierra dentro o fuera de la obra

La longitud será igual a la de la cañería y en cuanto a la profundidad, es variable según la pendiente de la conducción y viene indicada en los planos. En cada tramo la pendiente es constante de modo que como profundidad se tomará el promedio de las profundidades extremas.

FUNDACIONES AISLADAS

Nos referimos aquí a las bases de columnas, pilares de arcos de fundación y pozos romanos.

Para las primeras, fijada la cota de fundación (h) resulta un prisma de altura h y base igual a la que indiquen las planillas de cálculo. El Código de Edificación fija, como se ha visto, en 0,80 m y 1,00 m las profundidades mínimas para columnas interiores o sobre medianeras respectivamente; nosotros aconsejamos tomar 1,50 m cuando no se tenga ninguna

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información.

Es corriente que esta excavación se superponga con la de cimientos. Esta circunstancia no se tiene en cuenta en el cómputo y de ello resulta un exceso en relación con la excavación real, que no tiene generalmente importancia. Sin embargo, cuando se trata de muchas bases de grandes dimensiones, es prudente operar el descuento.

La fundación sobre arcos y pilares, o sobre pozos romanos, se usa cuando el terreno resistente se encuentra a profundidad apreciable. La excavación de estos pozos está complementada con las de vigas de fundación, que quedan incluidas en la categoría de zanjas. Es necesario entonces hacer un cómputo mixto, separando en todos los casos, la excavación de pozos de la de zanjas, porque suponen precios de ejecución distintos.

Puede ocurrir que no se conozcan las dimensiones de las bases de columnas y sea, sin embargo, necesario calcular la excavación para las mismas.

En este caso puede calcularse por aplicación del siguiente criterio:

Si S es la superficie cubierta total del edificio y P su peso por metro cuadrado (peso muerto más sobrecargas), S x P será la carga que el edificio transmite al terreno. Dividiéndola por la tensión admisible del terreno se tendrá la superficie total de bases, es decir el fondo de la excavación. Es decir:

V = S x P x h / Tensión del terreno (1)

en la que S, h y la Tensión del terreno son datos. Sólo queda por determinar P, y se lo hace de la siguiente manera:

Peso de la estructura (supuesta de 16 cm. de esp.medio): 0,16 m3/m2 x 2400 kg/m3 = 384 kg/m2

Contrapiso y piso: 0,13 m3/ m2 x 1600 kg/m3 = 208 kg/m2

Obra muraria: = 500 kg/m2

Sobrecargas: = 150 kg/m2

Total = 1242 kg/m2

Esto nos lleva a la ecuación (1), para distintas Tensiones del terreno dará:

EXCAVACIONES DE GRAN SUPERFICIE

Son aquellos trabajos en los cuales la cota a alcanzar resulta, en general, menor que las dimensiones en planta de la obra, tales como sótanos, piletas de natación, cisternas y otras excavaciones ejecutadas a cielo abierto, es decir, comenzadas desde la superficie libre del terreno.

La cubicación de estos movimientos de tierra se realiza con arreglo a los siguientes criterios:

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a) si la superficie del terreno y la del fondo, son paralelas, la cubicación queda definida por el producto de esta última y la profundidad (este paralelismo puede considerarse existente hasta pendientes del 10%, en este caso, la diferencia entre una superficie medida sobre el terreno y su proyección horizontal es del 1,5%).

b) si estas superficies no son paralelas, los volúmenes se miden sobre áreas laterales (secciones transversales) convenientemente elegidas.

El primer criterio es aplicable a la mayoría de los casos (Sótanos, tanques enterrados, etc.) en la construcción de edificios comunes, cuyas excavaciones cumplen en general con las condiciones de paralelismo mencionadas.

Las profundidades se medirán en todos los casos desde el terreno natural, hasta la superficie inferior del contrapiso. Si en los planos sólo se indica la cota "a piso terminado", como ocurre fre-cuentemente, se considerarán por lo menos 15 cm. más para tener en cuenta el espesor de piso y contrapiso, salvo que circunstancias especiales indiquen la conveniencia de un espesor mayor.

Las dimensiones en planta serán tomadas de los planos, cuidando de sumar el espesor de los tabiques aisladores. Resta agregar que el cómputo se hará descomponiendo la planta en superficies de áreas fácilmente determinables y c1asificándolas por profundidades con el objeto de reducir el número de operaciones. Como en el caso de las zanjas, el talud de corte de las tierras no se tendrá en cuenta, salvo el caso en que queden revestidos por obras posteriores.

El segundo criterio, sin ser tan común, es frecuente en la construcción de sótanos de grandes dimensiones, donde el terreno presente grandes pendientes o irregularidades de orden local. Los métodos a aplicar se dan en el apartado siguiente, de los cuales se tomará el que convenga de acuerdo con la importancia de la obra.

C) TERRAPLENES Y DESMONTES - RELLENOS

Desde el punto de vista de su cubicación, terraplenes y desmontes constituyen un mismo problema y son tratados, en consecuencia, con los mismos métodos.

El problema aparece en grandes plantas industriales, playas de maniobras, sótanos de mucha capacidad, etc. La medición de movimientos de tierra de este carácter es típica de las construcciones viales, infraestructura de los FF.CC., canalizaciones, etc.

Los métodos y fórmulas que se van a indicar son de aplicación totalmente general y válidos, por lo tanto, para los tipos de excavaciones estudiados anteriormente. Se basan en el supuesto de que la medición de distancias que se hace sobre el terreno natural no contiene error, y que para pendientes no muy fuertes, las distancias medidas coinciden con su proyección horizontal

Repitamos nuevamente que el volumen se mide sobre el perfil de la obra definitiva.

El cómputo de estos volúmenes se hace por descomposición en cuerpos primarios, contenidos entre superficies paralelas verticales, llamadas secciones transversales, cuya separación se fija convenientemente y cuyas dimensiones, medidas sobre perfiles transversales y longitudinales, son los datos del problema.

a) Método de la base media.

Según este método, el volumen de un terraplén -o un desmonte- se establece de la siguiente manera:

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Se calcula:

1) el área superior S1 de la obra (mnop);

2) el área S2 del terreno natural (abcd);

3) la altura hm del terraplén.

Finalmente se hace

V = (S1 + S2) x hm / 2 [1]

Es una forma muy expeditiva, muy usada y que en terrenos de poca pendiente conduce a resultados aceptables.

El grado de aproximación depende del número de volúmenes en que se haya dividido la figura, y de la pendiente del terreno

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b) Método de las secciones transversales.

Es el más difundido por su sencillez y el que lleva, cuando está bien tratado, a resultados más correctos y rápidos; el éxito de su aplicación está condicionado, como en los demás casos, al tino con que hayan sido elegidos los puntos de nivelación. En el cálculo de movimientos de tierra de mucha importancia -obras viales, ferroviarias, etc.- es de aplicación universal.

La obra se divide convenientemente en prismoides mediante secciones transversales a distancias fijas, y se resuelve por aplicación de:

V = (S1 + S2) x d / 2

fórmula análoga a la [1] pero donde S1 y S2 son ahora secciones verticales, y d la distancia horizontal entre ambas.

El problema consiste, pues, en la determinación de S1 y S2 .Para el caso de obras viales, ferroviarias o canalizaciones, la determinación de superficies ha sido reducida al manejo de gráficos, ábacos, tablas y aun medios mecánico-gráficos.

c) Método del reticulado triangular.

Resulta engorroso por el gran número de operaciones que requiere. Consiste (fig. 3), en dividir el terreno en triángulos cuyos vértices son nivelados, tal como se indica en la figura; se miden en el terreno las distancias mutuas entre puntos de nivelación.

Se hace el promedio de las cotas de los tres vértices de cada triángulo, multiplicando esta altura media por la superficie correspondiente. La superficie se calcula por la fórmula de Herón:

donde p es el semiperímetro y a, b, c, los lados.

FIG.3)

Para cada triángulo se opera entonces así: (en la figura se indican solamente las cotas de tres puntos).

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Lados Cota

a = 23,50 m 1.20 m

b = 28,20 m 0.70 m

c = 36,40 m 0.90 m

⇒

S= 331.30 m²

hm = = 0.93 m

Volúmen 0.93 m * 331.30 m²= 308.11 m³

Obtenidos los volúmenes de todos los prismas de base triangular, se hace la suma, y el resultado es el volumen buscado.

El método aumenta su exactitud con el número de puntos elegidos; el error aumenta con la pendiente, ya que la base triangular se diferencia cada vez más de su proyección.

Método del reticulado rectangular.

Con este método se consigue la máxima simplificación y por esa razón resulta insustituible, sobre todo en la construcción de edificios. Se traza sobre el terreno un reticulado rectangular -mejor aún cuadrado- (fig. 4). En cada uno de los puntos de la retícula se toma el nivel; el número en correspondencia con cada intersección es, en el caso de la figura, la profundidad con respecto a un plano de comparación arbitrario. (En el ejemplo se trata de una excavación de grandes dimensiones a rellenar; los números indican la profundidad con respecto al cero de la futura construcción).

De las consideraciones que se hacen más abajo, surge el siguiente método:

1°) Súmense las cotas de los cuatro vértices (A, B, C, D)

2°) Súmense las cotas de los puntos perimetrales, excluidos los vértices, y multiplíquese esta suma por 2.

3°) Súmense las cotas de los puntos interiores, y multiplíquese esta suma por 4.

4°) Hágase la suma de los tres valores hallados anteriormente, y multiplíquese el resultado por d2/4, éste es el volumen buscado.

En símbolos:

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Donde:

CV = Suma de Cotas Vértices Cp = Suma de Cotas Perimetrales Ci = Suma Cotas Interiores

Si el reticulado no fuese cuadrado, sino rectangular de lados a y b, el término d2/4 se convierte en a . b / 4

FIG. 4. Método de reticulado rectangular

con Cv se indica las cotas de los vértices.

con Cp se indica las cotas de los puntos perimetrales.

con Ci se indica las cotas de los puntos interiores.

El método puede generalizarse a retículas como las de la figura 5, cuyo perímetro tiene ángulos entrantes y salientes. Aquí puede verse que cada vértice saliente pertenece a un solo cuadrado, cada intersección perimetral a dos cuadrados, cada vértice entrante a tres cuadrados y cada punto interior a cuatro cuadrados. El volumen resultante es, entonces:

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EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS

En estos casos el volumen se mide conforme con el perfil definitivo de la obra, sin tener en cuenta las chimeneas o pozos de acceso, etc., aplicando a tal efecto las fórmulas que respondan exactamente al volumen excavado. Este es el caso de túneles y algunas construcciones subterráneas.

SOBRE LA NATURALEZA DE LAS TIERRAS

Si bien la cubicación se hace independientemente de la naturaleza de las tierras, es natural que ésta deba ser considerada en la formación de presupuestos y en el estudio de su transporte fuera de la obra.

La clasificación más racional de las tierras -desde este punto de vista- es aquella que tiene en cuenta el tipo de herramienta necesaria para la excavación. En tal concepto se han establecido cinco categorías de tierra que se señalan en la tabla 1

TABLA 1: CATEGORÍA Y ESPONJAMIENTO DE LAS TIERRAS

CATEGORÍA

inicial remanente

1º)

a pala de puntear. Tierra arable, arena

suelta etc 1,15 1,05

2º) Aflojamiento a

Arcilla, canto rodado liviano, grava dura y tosca

1,25 1,05

3º) Aflojamiento a

T

Tosca

canto rodado grande, piedra

1,30 1,10 4º) Aflojamiento a pico y

Rocas blandas, esquistos

1,40 1,10 5º)

a barreta y/o explosivos

Rocas d

1,50 1,15

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La tierra excavada ocupa un volumen mayor que el del perfil; a ese aumento de volumen se lo llama esponjamiento inicial, y se mide por la relación:

esponjamiento inicial = volumen tierra suelta / volumen de perfil

La tierra suelta compactada, no vuelve a ocupar el mismo volumen que tenía en su estado natural. Al exceso de volumen que conserva se lo llama esponjamiento remanente.

Tanto éste, como el esponjamiento inicial, tienen una gran importancia cuando se estudia el transporte de las tierras o su utilización en operaciones de relleno y terraplenamiento.

Los coeficientes dados en la tabla 1, son valores medios utilizables solamente como elemento de cómputo.

Problema:

Hallar la cantidad de viajes de camión necesarios para retirar el sobrante de tierra de una obra.

Se conoce: excavación de sótano (volumen perfil)________________________150 m3

Excavación de cimientos (volumen perfil)______________________300 m3 Volumen de cimientos (espacio que ocupa)____________________170 m3 Se calcula: volumen de la tierra (esponjamiento inicial)______________450*1.30=585 m3 Volumen a rellenar_________________________________300-170 =130 m3 Tierra neces. Para relleno (esp. Remanente)____________130*1.10= 143 m3 Volumen a retirar _______________________________585 – 143 = 442 m3 Si la capacidad del camión es de 6 m3, son necesarios 74 viajes.

COMPACTACIÓN

La información contenida tema anterior, y en la tabla 1, relativa al esponjamiento remanente, se refiere a trabajos de compactación a brazo. Un comentario especial requiere la consolidación de medios mecánicos, como es el caso de terraplenes viales, presas de tierra y obras semejantes. En estos trabajos, y sobre todo con ciertos suelos, el equipo mecánico es capaz de dar al material consolidado en terraplén, una densidad superior a la que tenía en su estado natural, antes de su extracción. En consecuencia, en su estado final los terraplenes tienen un volumen inferior al de la tierra medida en banco.

Esa reducción de volumen se mide por el índice de compactación, definido por la relación

volumen del suelo compactado / volumen del suelo en banco

y será menor que 1. El grado de compactación necesario se determina mediante ensayos de humedad óptima (la que produce la máxima densidad) y es un dato que se obtiene generalmente del pliego de condiciones.

Bibliografía: “Cómputos y Presupuestos”, autor: Mario E. Chandías, editorial: Librería y Editorial Alsina