Dibujo en la ingeniería, explanaciones

Dibujo
Dibujo en
en la
la Ingeniería.
Ingeniería.
Bloque:
Bloque: Sistema
Sistema de
de Planos
Planos Acotados
Acotados
Tema
Tema 9:
9: Explanaciones.
Explanaciones.
UNIVERSIDAD DE ALMERÍA
Departamento de Ingeniería Rural
Área de Expresión Gráfica en la Ingeniería
Explanaciones
Índice:
• Introducción
• Definición y clasificación de explanaciones
• El terreno y su influencia en el diseño de una explanación
• Datos necesarios para la representación gráfica de una explanación.
• Determinación de la línea de paso.
• Definición de taludes en función de la línea de vertido. Método de las
envolventes o conos de talud.
• Intersección o acuerdo entre taludes contiguos.
• Intersección de los taludes con el terreno original.
• Perfiles de una explanación.
• Norma Tecnológica ADE.
•Cubicación de tierras.
Introducción.
Introducción.
Introducción.
Drenaje agrícola
Riego
Saneamientos
Introducción.
Introducción.
Definición y clasificación de explanaciones
Definición y clasificación de explanaciones.
Una explanación puede definirse como el movimiento de tierras
necesario para construir una plataforma plana, horizontal o
inclinada, que permita edificar o construir sobre sí misma.
Tipos de explanaciones:
explanaciones
• Horizontales
• En terraplén
• Plano inclinado
• En desmonte
• Mixtas o a media ladera
Definición y clasificación de explanaciones
Desmonte y terraplén. Taludes.
✔ Conceptos generales
Desmonte
Terreno Original
Cota de Explanación
Terraplén
Punto de paso
ANTES DE LA EXPLANACIÓN
DESPUÉS DE LA EXPLANACIÓN
Definición y clasificación de explanaciones
Plataforma.
✔ Conceptos generales
Definición y clasificación de explanaciones
Movimiento de tierras.
✔ Conceptos generales
Operaciones básicas de un movimiento de tierras:
tierras
• Excavación y extracción de escombros
• Carga de los escombros en un medio de transporte adecuado
• Transporte de los escombros hasta el lugar previsto.
• Descarga de los escombros para darles aplicación como
relleno o para la formación de terraplenes. Caso de no tener
aplicación su descarga se realizará en un vertedero apropiado.
El terreno y su influencia en una explanación
El terreno.
Rozamiento interno:
interno
Cohesión:
τ
tg φ =
σ
arenas medias y gruesas
Φ = 30º a 35º
arcillas Φ = 0º a 20º
Resistencia que un suelo opone a la cortadura
Tipo general de suelo
Arcilla casi líquida
Arcilla muy blanda
Arcilla blanda
Arcilla media
Arena cenagosa húmeda
Cohesión (Kp/cm2)
488
976
1953
4882
1965
El terreno y su influencia en una explanación
Clasificación de los terrenos.
Naturaleza
Blandos
Rocosos
Dureza y consistencia
Tipos
Sueltos
Tierra vegetal seca, arena seca, gravilla fina
Tierra vegetal húmeda, tierra grasa mezclada
Ordinarios
con arena, arena húmeda, arena arcillosa
compacta, gravilla fina arcillosa compacta,
grava gruesa, turba
Tierra grasa mezclada con piedras, tierra
Pesados
arcillosa, grava arcillosa compacta, arcilla,
marga, escombreras disgregadas
Muy pesados
Arcilla húmeda, marga compacta,
escombreras consistentes, greda tierna,
pizarra friable, piedras calizas agrietadas,
rocas descompuestas
Tiernos
Arenas aglutinadas, calizas blandas, cretas o
gredas, pizarra compacta
Semiduros
Yeso, gres, espato. Granito, gneis y pórfidos
semidescompuestos
Duros
Caliza dura, mármoles, granito, gneis,
pórfido, basalto
Muy duros
Granitos y gneis compactos, cuarzos, sienita,
pórfidos petrosilíceos, gres compactos muy
cuarzosos, pudingas.
El terreno y su influencia en una explanación
Clasificación de los terrenos.
Muy duros:
atacables con explosivos (roca compacta)
Duros:
Atacables con máquinas o escarificador (terrenos
de tránsito, rocas descompuestas y tierras muy compactas)
Medios:
Atacables con picos, pero no con pala (arcillas
semicompactas con o sin gravas o gravillas)
Blandos:
arenas)
Atacables con pala (tierras sueltas, tierra vegetal,
El terreno y su influencia en una explanación
Elección de taludes en función del terreno.
Tipo de suelo
Grava gruesa
Grava fina
Gravilla
Arena gruesa
Arena fina
Arcilla
Talud de desmonte
intervalo
1.2
1.5
1.5
1.6
1.8
2.4
Talud de terraplén
intervalo
1.5
1.5
1.6
1.8
2
2.7
Datos necesarios para representar una explanación
Datos necesarios para definir una explanación
DATOS NECESARIOS
◗ Contorno de explanación
(línea de vertido)
◗ Cota de explanación
◗ Terreno original
◗ Taludes desmonte y
terraplén
Datos necesarios para representar una explanación
Taludes de una explanación
Talud:
Talud superficie reglada desarrollable de cono director generada
por infinitas generatrices que se apoyan en una curva directriz,
plana o alabeada, formando un ángulo constante con el plano de
comparación.
Datos necesarios para representar una explanación
Línea de paso
Curva plana resultado de la intersección de la plataforma de explanación
con el terreno.
110
N
A
V
E
D
E
M
A
D
RE
S
Y
CR
IA
CASETA TRANSFORMADOR
Cota de
explanación
106 metros
110
110
105
DEPÓSITO DE AGUA
DESMONTE
105
NA
ICI
OF
TERRAPLEN
SILOS DE PIENSO
O
EB
VE
C
DE
NA
105
100
100
Tipología de taludes
Tipología de taludes en función de la línea de vertido
◗ Recta inclinada
◗ Línea quebrada horizontal
◗ Línea quebrada de plano inclinado
◗ Contorno curvo contenido en plano horizontal
◗ Contorno alabeado
Tipología de taludes
Talud definido por una recta inclinada
B(6)
R
A(0)
Tipología de taludes
Talud definido por una recta inclinada
B(6)
V
R
A(0)
5i
Tipología de taludes
Talud definido por una recta inclinada
B(6)
(6)
(5)
V
(4)
P
(3)
(2)
R
A(0)
5i
(1)
(0)
Tipología de taludes
Talud definido por una recta inclinada
B(6)
(6)
P
(5)
V
R=2i
B(6)
(4)
P
5
(3)
R
(2)
R
A(0)
5i
(1)
(0)
A(0)
6
5
4
3
2
1
0
Tipología de taludes
Talud definido por una línea quebrada horizontal
terraplén
talud
talud
Tipología de taludes
Talud definido por una línea quebrada horizontal
Tipología de taludes
Talud definido por una línea quebrada horizontal
EXPLANACIÓN HORIZONTAL
B(5)
C(5)
4i
5
4
3
2
1
A(5)
Tipología de taludes
Talud definido por una línea quebrada de plano inclinado
A(-1)
A(5)
EXPLANACIÓN
EXPLANACIÓN Ø2i
B(5)
B(0)
Ø2i
C(1)
C(4)
DESMONTE
5i
TERRAPLÉN
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
80
Línea
de paso
EXPLANACIÓN
COTA 50 m
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
80
Línea
de paso
EXPLANACIÓN
COTA 50 m
75
30
50
70
45
40
35
TERRAPLÉN
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
67,5
67,5
DESMONTE
70
65
60
55
50
80
Línea
de paso
EXPLANACIÓN
COTA 50 m
75
30
50
70
45
40
35
TERRAPLÉN
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
generatrices
R=i
Línea de vertido elíptica
90
100
F2
Curvas toroidales
110
F1
Tipología de taludes
Talud definido por contorno curvo en plano horizontal
V
d
c
b
elipses homotéticas
a/b=c/d
a
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
A
Curva alabeada
ABCDEFG
B
Línea de vertedero
Método de las
envolventes
Superficie
envolvente
C
D
E
F
G
Superficie
envolvente
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
A(0)
B(10)
C(20)
D(30)
E(40)
Método de las envolventes
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
A(0)
B(10)
C(20)
D(30)
E(40)
Método de las envolventes
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
A(0)
T(0)
B(10)
1
C(20)
2
D(30)
E(40)
3
S
envolvente de cota 0
Método de las envolventes
Tipología de taludes
Talud definido por contorno alabeado
A(0)
a la arista de retroceso (envolvente de las generatrices)
T(0)
g1
generatrices
g2
B(10)
g3
1
C(20)
g4
2
D(30)
E(40)
3
10i
S
envolvente de cota 0
Método de las envolventes
Acuerdo de taludes
Intersección de taludes contiguos
N
A
V
E
D
E
M
A
D
RE
S
Y
CR
IA
CASETA TRANSFORMADOR
Desmonte
DEPÓSITO DE AGUA
Id
NA
ICI
F
O
Terraplén
It
VE
E
EC
BO
SILOS DE PIENSO
D
NA
Taludes de desmonte
y terraplén id , it
Intersección de taludes y terreno
Intersección de los taludes y el terreno
110
CASETA TRANSFORMADOR
N
A
V
E
D
E
M
A
D
RE
S
Y
CR
IA
A’
110
110
105
Desmonte
DEPÓSITO DE AGUA
Id
105
NA
ICI
OF
Terraplén
It
SILOS DE PIENSO
O
EB
VE
C
DE
NA
A
105
100
100
Perfiles
Perfiles de una explanación
Sección que produce en el terreno y explanación un plano vertical o
una superficie cilíndrica de generatrices verticales.
40
45
50
35
30
Camino AB
a
45
40
35
desmonte
50
20
25
30
25
20
15
b
terraplén
A
40
30
20
B
10
0
E.H. 1/500
E.V. 1/100
cotas en metros
línea de paso
Perfiles
Perfil de una explanación
ESCALA VERTICAL 1/100
110
1:1 Talud
Punto de Paso
DESMONTE
Desmonte
Cota de Explanación 106 m
105
TERRAPLÉN
Talud
Terraplén
2:1
100
A
ESCALA HORIZONTAL 1/400
A'
Norma tecnológica ADE
Norma tecnológica ADE
Ámbito de aplicación:
• Altura de desmonte o terraplén < 6 metros
• Nivel freático en desmonte > 1 metro de profundidad por debajo
de la cota más profunda de excavación
• No incluye terrenos muy duros excavados mediante explosivos
• No incluye terrenos como base de terraplén muy compresibles o
de estructura colapsable
Norma tecnológica ADE
Información previa
De proyecto:
proyecto Plantas y secciones acotadas de la explanación
Urbanística:
Urbanística Servidumbres afectadas por la explanación.
Topográfica:
Topográfica Plano topográfico que sobrepase al menos 15 m el perímetro de
la explanación. Accidentes más notables.
Geotécnica:
Geotécnica Corte estratigráfico y tipo del terreno a excavar hasta un mínimo
de 2 m por debajo de la cota más baja de desmonte. Características del
terreno de relleno en terraplenes y de la base. Cota del nivel freático.
Sísmica:
Sísmica Grado sísmico del lugar según NTE: ECS.
Del lugar:
lugar Pendientes naturales, accidentes en laderas exteriores como
fuentes, bolsas de arena o de grava, etc.
Legal:
Legal Información de la DG de Patrimonio Artístico y Cultural del MEC en
zonas de presumible existencia de restos arqueológicos. Notificación del
movimiento de tierras a la propiedad de las fincas colindantes.
Norma tecnológica ADE
Criterios de diseño
• Adaptación al paisaje natural. Conservación de árboles y cursos
naturales de agua.
• Solicitaciones externas. No se considerarán si se respetan las
distancias recogidas en las figuras. Siempre la separación > 1 m.
• Erosión. Recomendable el acabar el talud con una cubierta vegetal.
Alejar el talud de tuberías a presión. Las cunetas de recogida de
aguas superficiales deberán estar revestidas.
>D
S
D
D
Vial
Talud junto a cimentación
S≥D/2 en desmonte
S≥D/3 en terraplén
Talud junto a vial
Norma tecnológica ADE
Planos de Obra.
PLANO DE PLANTA: Representación de la planta acotada del replanteo,
incluyendo curvas de nivel y las cotas de los vértices del perímetro
(1/2000)
SECCIONES: Definición de perfiles y borde de la explanación con un
mínimo de dos ortogonales entre sí (EH: 1/2000 EV:1/200)
DETALLES: Definición gráfica de los detalles que no estén contemplados
por la norma o para los que no exista especificación (1/100)
Norma tecnológica ADE
Características del material de terraplén.
Núcleo:
Núcleo
• < 25% de piedras con tamaño > 15 cm
• Límite líquido < 40
• CBR > 3
• Materia orgánica < 2%
Coronación:
• < 10% de piedras. % de finos (φ<80 micras) < 35%
• Límite líquido < 40
• CBR > 5
• Materia orgánica < 1%
Norma tecnológica ADE
Asientos en terraplén.
Asientos previsibles:
Tierra arcillosa: sobredimensionamiento de 1/12
Tierra ordinaria: sobredimensionamiento de 1/14
Tierras silíceas: sobredimensionamiento de 1/23
Pedraplenes: sobredimensionamiento de 1/40
Cubicación de tierras
Cubicación de tierras.
✔
Determinación del volumen de tierras de desmonte y terraplén
• Volumen del prismatoide
• Método de la media de las áreas
• Regla de Hutchinson
• Método de las tongadas
• Cálculo asistido por ordenador
Cubicación de tierras
Volumen del prismatoide.
Un prismatoide es un sólido limitado por dos polígonos (regulares o
irregulares) planos y paralelos entre sí, unidos por caras laterales que
pueden ser paralelogramos, trapecios, triángulos o cuadriláteros
alabeados. Se puede definir su volumen en función de dos secciones
extremas y una intermedia:
3
2
Sz = az + bz + cz + d
h
V = ∫ Sz.dz =
0
a 4 b 3 c 2
z + z + z + dz
4
3
2
Sh
h
Sz
S(0)
a 4 b 3 c 2
h + h + h + dh
4
3
2
3
2
 h  ah bh ch
+
+ +d
S  =
8
4
2
2
S ( z = 0) = d
V=
Cubicación de tierras
Volumen del prismatoide.
h
(S (h) + 4S (h / 2) + S (0) )
6
2h
V1−3 =
( S3 + S1 + 4 S 2 )
6
2h
V3−5 =
( S3 + S5 + 4S 4 )
6
V=
2h
(4Spares + S1 + S n + 2Simpares )
V=
6
h
h
1
2
3
n
Cubicación de tierras
Media de las áreas.
 T1 + T2 
Vt = 
x
 2 
 D1 + D 2 
Vd = 
x
2 

Cubicación de tierras
Media de las áreas.
D
Vd = a
2
T
Vt = ( x - a)
2
Cubicación de tierras
Media de las áreas.
D2 x
Vd =
(T + D) 2
T2 x
Vt =
(T + D) 2
Cubicación de tierras
Media de las áreas.
T'22 x
 T1 + T2 
Vt = 
;
x+
T'2 + D'1 2
 2 
D'12 x
 D1 + D 2 
Vd = 
x+
2 
D'1 +T'2 2

Cubicación de tierras
Regla de Hutchinson.
Asimila el volumen comprendido entre dos secciones al de un tronco
de pirámide:
S1
(
h
V = S1 + S 2 + S1S 2
3
h
S2
)
Cubicación de tierras
Cubicación por tongadas.
Cubicación de tierras
Cálculo asistido por ordenador.
volumen
elemental
Cubicación de tierras
Cálculo asistido por ordenador.
h
(4Ypares + Y1 + Yn + 2Yimpares)
3
xn − x1
h5
h=
;ε <
n
90
V=
Método de Simpson:
y
y1 y2
yn
h h h
h
x