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Otras clasificaciones de material, utilizan las siguientes categorizaciones:
Material tipo - A.- Es un material blando o suelto que puede ser excavado con escrepa
de capacidad adecuada para ser jalada con tractor de orugas. Este tipo de materiales
considera suelos poco o nada cementados. Los materiales más comúnmente clasificados
de este tipo son los suelos agrícolas, los limos y las arenas.
Material tipo - B.- Es el material que por su dificultad de extracción y carga solo puede
ser excavado eficientemente por tractor de orugas con cuchilla de inclinación variable o
con pala mecánica sin el uso de explosivos. Los materiales más comúnmente clasificados
son las rocas muy alteradas, conglomerados medianamente cementados, areniscas
blandas y tepetates.
Material tipo - C.- Es el material que por su dificultad de extracción solo puede ser
excavado mediante el empleo de explosivos. Entre los materiales clasificados se
encuentran las rocas basálticas, las areniscas, conglomerados fuertemente cementados,
calizas, riolitas, granitos y andesitas sanas. Existen también algunas correlaciones con
respecto a la prueba de penetración estándar, pero no son representativas cuando hay
presencia de gravas y boleos.
Otra clasificación se basa en pruebas de campo por el método de penetración
estándar. Los porcentajes en que intervienen las distintas clasificaciones, dentro de una
profundidad de suelo definida, se determine con escalas numéricas construidas a partir
de pruebas hechas en campo dependiendo de las características físicas mencionadas. A
continuación se presentan los tipos de material en cuanto a esta clasificación:
MATERIAL “A” I: Un material blando o muy suelto es 100% material “A”, cuando su
cimentación (cohesión) medida en prueba de penetración estándar sea igual o menor a 25
golpes necesarios para hincar 300 cm. Dentro del suelo un saca muestras normalizado.
Por lo general se considera como material “A” los suelos de cultivo, los limos y las
arenas y los suelos poco o nada cementados con componentes de 7.5 cm. de tamaño.
MATERIAL “B” II: Un material de consistencia sólida es 100% material “B” cuando
su cimentación (cohesión) medida en prueba de penetración estándar sea igual a 60
golpes necesarios para hincar 30 cm. dentro del suelo un saca muestras normalizado.
Además se considera como material “B” el formado por piedras sueltas comprendidas
entre (75) setenta y cinco y (7.5) siete punto cinco cm., rocas muy alteradas,
conglomerados medianamente cementados, areniscas blandas y tepetates.
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MATERIAL “C” III: Un material es 100% material “C” cuando el número de golpes
sea igual o mayor a 160 golpes en prueba de penetración estándar necesarios para hincar
30 cm. dentro del material un saca muestras normalizado. El material “C” incluye rocas
basálticas, areniscas y conglomerados fuertemente cementados, calizas, riolitas, granitos
y andesitas sanas, las piedras sueltas mayores de (75) setenta y cinco cm. o que para ser
extraído se necesite emplear explosivos.
Además de estas clasificaciones, se pueden establecer otras dos intermedias según
la requiera el caso y según el número de golpes que nos indiquen las graficas en pruebas
de penetración estándar.
La clasificación de materiales de acuerdo a las Especificaciones Generales de
Construcción del Libro Parte Segunda (Secretaria de Obras Publicas, 1976), es la
siguiente:
Material A es el blando o suelto, que puede ser eficientemente excavado con escrepa de
capacidad adecuada para ser jalada con tractor de orugas, de noventa (90) a ciento diez
(110) caballos de potencia en la barra, sin ayuda de arados o tractores empujadores,
aunque ambos se utilicen para obtener mayores rendimientos. Además, se consideran
como Material A, los suelos poco o nada cementados, con partículas de hasta siete punto
cinco (7.5) centímetros (3”). Los materiales más comúnmente clasificables como
Material A, son los suelos agrícolas, los limos y las arenas.
Material B es el que, por la dificultad de extracción y carga, solo puede ser excavado
eficientemente por tractor de orugas con cuchilla de inclinación variable, de ciento
cuarenta (140) a ciento sesenta (160) caballos de potencia en la barra, o con pala
mecánica de capacidad minima de un (1) metro cúbico, sin el uso de explosivos, aunque
por conveniencia se utilicen estos para aumentar el rendimiento, o bien, que pueda ser
aflojado con arado de seis (6) toneladas jalado con tractor de orugas, de ciento cuarenta
(140) a ciento sesenta (160) caballos de potencia en la barra. Además, se consideran
como Material B, las piedras sueltas menores de setenta y cinco (75) centímetros y
mayores de siete punto cinco (7.5) centímetros (3”). Los materiales más comúnmente
clasificables como Material B, son las rocas muy alteradas, conglomerados
medianamente cementados, areniscas blandas y tepetates.
Material C es que, por su dificultad de extracción, solo puede ser excavado mediante
empleo de explosivos, además, también se consideran como Material C, las piedras
sueltas con una dimensión mayor de setenta y cinco (75) centímetros. Entre los
materiales clasificables como Material C, se encuentran en las rocas basálticas, las
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areniscas y conglomerados fuertemente cementados, calizas, riolitas, granitos y andesitas
sanas.
A los materiales que presenten mayor dificultad de extracción que los descritos
como Material A, pero menor que los descritos como Material B y a los que presenten
mayor dificultad de extracción que los descritos como Material B, pero menor que los
descritos como Material C, se les fijara una clasificación intermedia, de acuerdo con la
dificultad que hayan presentado para su extracción y carga, asignando porcentajes de
Material A y B o B y C respectivamente, en proporción con las características medias del
material de que se trate.
También de acuerdo a las Especificaciones Generales de Construcción del Libro
Parte Segunda (Secretaria de Obras Publicas, 1976), se observaran las siguientes
disposiciones:
A) Para clasificar un material se tomara en cuenta la dificultad que haya presentado
para su extracción y carga, asimilándolo al que corresponda de los Materiales A,
B o C. Siempre se mencionaran los tres (3) tipos de Material, para determinar
claramente de cual se trata; así por ejemplo, un suelo poco o nada cementado, con
partículas menores de siete punto cinco (7.5) centímetros, se clasificara 100-0-0,
correspondiendo la primera cifra al Material A y los ceros a los Materiales B y C.
Para un material que presente mayor dificultad de extracción que el Material A,
pero menor que el Material B, deberá apreciarse la clasificación intermedia que le
corresponda, asignándole el porcentaje de Materiales A y B de acuerdo con su
menor o mayor dificultad de extracción y carga; así por ejemplo, un material
precisamente intermedio se clasificara 50-50-0. Un material que en condiciones
semejantes se encontrara entre los Materiales B y C, se clasificara 0-50-50.
B) Si el corte por clasificar está compuesto por materiales de diferente grado de
dificultad para su extracción cuando muestren separación definida, cada material
se clasificara por separado, tomando en cuenta los volúmenes parciales;
posteriormente se computara la clasificación general resultante para el volumen
total, considerando siempre los tres (3) tipos de Material A, B y C. Así, por
ejemplo, una capa de Material A que corresponde a una clasificación 100-0-0, con
volumen equivalente al treinta por ciento (30%) del total, colocada sobre un
material que represente una clasificación en el promedio entre B y C, o sea 0-5050, el volumen total se clasificara 30-35-35. Si en el mismo caso, el material
inferior es C, o sea 0-0-100, la clasificación general resultante será 30-0-70 y si es
B, o sea 0-100-0, se clasificara el volumen total 30-70-0.
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C) Cuando no sea posible hacer la clasificación separada de cada uno de los
materiales encontrados, se fijara a todo el volumen del corte una clasificación
representativa de la dificultad de extracción y carga, considerando siempre los
tres (3) Materiales A, B y C, aun cuando para alguno de ellos corresponda cero
(0).
Cuando el corte por clasificar este formado por Material C, alternado en capas o con
bolsas de otros de menos clasificación, en proporción tal que el Material C constituya
por lo menos el setenta y cinco por ciento (75%) del volumen total, el conjunto se
considerara como Material C. En aquellos casos en que la disposición de los materiales y
el espesor de sus capas sea tal que permita atacarlos con eficiencia aisladamente, los
distintos volúmenes se clasificaran por separado, aun cuando el volumen del Material C
sea igual o mayor que el setenta y cinco por ciento (75%) del volumen total del corte por
clasificar.
Al hacer los cortes, particularmente cuando se empleen explosivos, se evitara hasta
donde sea posible aflojar el material en los taludes más allá de la superficie teórica fijada
en el proyecto. En caso de no ser así o de que existan defectos de construcción, todo el
material que se derrumbe o se encuentre inestable en los taludes será removido y
reparada la obra. (Especificaciones Generales de Construcción del Libro Parte Segunda
(Secretaria de Obras Publicas, 1976))
En los cortes en Material C y cuando lo fije el proyecto en los que se realicen en
Materiales A y/o B, la excavación se hará hasta una profundidad media de treinta (30)
centímetros debajo de la sub-rasante de proyecto, para formar la cama, no debiendo
quedar salientes de roca a menos de quince (15) centímetros debajo de la sub-rasante; en
casos especiales, la Secretaría podrá aumentar y/o disminuir la profundidad media de la
sobre-excavación. Todo el material proveniente de la excavación adicional debajo de la
sub-rasante, deberá acarrearse fuera del corte y depositarse en el lugar que indique el
proyecto. (Secretaria de Obras Publicas, 1976).
Frecuentemente nos encontramos con materiales naturales que, por su
consistencia y/o dureza, dudamos si es necesario explotarlos con explosivos o
directamente con el equipo. En este caso conviene realizar una investigación geofísica
con el objeto de ver la forma más económica de atacar estos bancos. Existe una
posibilidad intermedia para el ataque a ese tipo de materiales que es el arado o
desgarrador.
La condición de la roca o suelo determina la facilidad con que puede romperse su
estructura con el arado; las rocas sedimentarias son las que más fácilmente pueden
atacarse y por contraste las volcánicas y metamórficas ofrecen más dificultades, aunque
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granitos descompuestos y otras rocas volcánicas o metamórficas sometidas a la acción de
los elementos suelen ser atacadas por el arado a bajo costo, sobre todo si se le compara
con la alternativa de excavar mediante explosivos.
Como la dureza y consistencia del material es el punto importante a considerar
para definir si este método puede utilizarse o no, y la observación del material a atacar
no es fácil, pues se requeriría hacer numerosas pruebas en el banco para definir si es
utilizable o no el arado y que tipo de arado y de tractor debe emplear, requerimos usar
métodos indirectos para definir la atacabilidad de los materiales. El método más común
es correlacionar el tipo de roca o suelo con la velocidad sísmica, que es bastante seguro y
económico.
En materiales con velocidad sísmica mayor de 6000 ft/seg (1830 m/s) o mayor,
con el DIIR, y 4,000 ft/seg (1220 m/s) o mayor, con el DIIOR, D9R y D8R, se deben
reducir las cifras de producción. Hay que mantener en mente que la velocidad de
refracción sísmica es únicamente un indicador aproximado de escarificabilidad, gran
parte depende también de las condiciones específicas del lugar y la habilidad y
experiencia del operador.
Sismógrafo de Refracción: Desde fines de los 50's surgió la idea de utilizar sismógrafos
de refacción para definir la arabilidad, desgarrabilidad o escarificabilidad de los
materiales a excavar. En general éste método mide desde la superficie la velocidad de las
ondas sísmicas a profundidad, indicando la consolidación, dureza, estratificación y
meteorización, y relacionando ésta velocidad y tipo de material a atacar con su
atacabilidad mediante arado.
Se determina la velocidad de la onda sísmica como se indica en la Grafica No. 1
generando una onda y midiendo el tiempo en que llega a varios aparatos de registro
denominados geófonos. Con los datos de la llegada de las ondas y la distancia puede
obtenerse la velocidad de las mismas en cada capa, ya que las ondas se reflejan y se
refractan en las soluciones de continuidad que separan capas diferentes. Un ingeniero
geofísico o un ingeniero especializado apoyado en una prospección geológica, puede
separar las capas y darnos las velocidades de transporte de las ondas en cada capa,
dándonos además la profundidad de las capas y el tipo de roca o suelo, con lo que
tenemos todos los datos para definir el método de ataque.
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Grafica No. 1
En la Grafica No. 1 vemos la disposición del emisor de ondas, los geófonos y las
trayectorias de las ondas ocasionadas por la refracción y reflexión de las soluciones de
continuidad. Con éstos datos y el tipo de roca o suelo de que se trate, los fabricantes de
tractores y arados han preparado tablas de rendimiento que correlacionan el tipo de suelo
y roca, las velocidades de la onda sísmica y los umbrales donde separan la roca atacable,
la dudosa y la que no puede romperse con arado económicamente y requiere de
explosivos. Existen desde luego tablas similares con diferentes criterios y factores de
rendimiento y eficiencia.
Los valores de las tablas son generalmente afectados por factores de eficiencia
cuando el equipo no es nuevo, debido a que aun cuando se haya puesto esmero en el
cuidado y operación, y las máquinas se encuentren en condiciones aceptables y capaces
de continuar trabajando, están sujetas a ciertas limitaciones, especialmente en lo que
respeta a su eficiencia, potencia y por ende, productividad y operación económica por lo
que indudablemente, se encontrará disminuida su eficiencia con respecto a equipo nuevo.
Una obra cualquiera puede ser ejecutada mediante diversos procedimientos de
construcción y empleando diferentes equipos; lógicamente, para ejecutar determinado
trabajo siempre existirá algún procedimiento y determinado equipo, por medio de los
cuales las operaciones del contratista sean realizadas en forma óptima desde el punto de
vista de la economía.
Por otra parte, el mercado de la construcción ofrece una nutrida variedad de
maquinaria de diferentes marcas, modelos, capacidades y especificaciones de calidad.
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Deberán por tanto realizarse estudios cuidadosos, a fin de determinar cuál es la
maquinaria más conveniente para la óptima ejecución de la obra u obras en que se
compromete la organización constructora. El tiempo de utilización del equipo en relación
con factores de tipo económico, han generado los conceptos de vida útil y vida
económica.
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