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UNIVERSIDAD CONTINENTAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME 4:

CANTERAS

CAMINOS 2

DOCENTE: ING. Augusto García Corzo PRESENTADO POR:

CENTENO YALLE KENRE JESUS

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EXPLOTACIÓN DE CANTERAS CANTERA: Se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. Previamente a su explotación hay que realizar sondeos, pozos, análisis para cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos para su mejor extracción. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con la destrucción del paisaje. SELECCIÓN DE CANTERAS Ubicación: del empleo de fotografías aérea, de métodos geofísicos, llamados también de explosión indirecta, como gravímetro, sísmico, magnético, eléctrico, radioactivo obtenemos la descripción petrográfica, morfológica, grado de meteorización, etc. del material. Exploración: Se recurre a planos de estratigrafía, las diaclasas y los planos de fractura. Muestreo: Recolección del agregado de acuerdo a como se encuentra en la cantera.; La muestra a recolectar 100 – 120 kg. Análisis de perfiles estratigráficos: Se evalúa la potencia bruta (volumen), evaluar potencia útil (volumen utilizable) y nivel freático. CLASIFICACIÓN DE CANTERAS 1. CANTERAS A CIELO ABIERTO Método más usado en nuestro tiempo, comienza con la limpieza de la zona donde se realizarán los trabajos es decir se eliminarán materias que son distintas al material a extraer de la cantera. 2. CANTERAS SUBTERRANEAS El sistema de explotación que se llevó a cabo en la cantera fue el método de sostenimiento natural con el uso de enormes pilares desbastados como sostén del elemento horizontal y la

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explotación en caja de las fossae o galerías de la cantera, para evitar derrumbes. A estas canteras subterráneas se les conoce como del tipo fossae: explotaciones en galerías con grandes salas para un mayor beneficio de la masa rocosa. La recolección de datos y su adecuado estudio determinarán los parámetros requeridos para definir los métodos de explotación; estos conceptos deben incluir, entre otros:  Clasificación del suelo, roca o macizo rocoso.  Selección de la forma de la excavación (herradura, circular).  Análisis de estabilidad.  Selección de sistemas de sostenimiento.  Predicción del comportamiento del agua subterránea.  Requerimientos de recubrimientos.  Localización y configuración de portales.  Localización y adaptación del terreno para una planta de procesamiento interna.  Definición y selección de equipos. 3. CANTERAS ALUVIALES Las de formación de aluvión, llamadas también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, transportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas; la dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural. Dentro del entorno ambiental una cantera de aluvión tiene mayor aceptación en terrazas alejadas del área de influencia del cauce que directamente sobre él.

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En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas y cauces de los ríos. 4. CANTERAS DE ROCA Otro tipo de canteras son las denominadas de roca, más conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas; estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de materiales. Las canteras de peña, están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que no sufren ningún proceso de clasificación; estas canteras se explotan haciendo cortes o excavaciones en los depósitos. PRODUCTOS DE EXPLOTACIÓN DE UNA CANTERA a) Sillares o bloques: Son bloques de areniscas de gran tamaño utilizados para enchape y fachadas. b) Mampuestos: Son bloques de areniscas usados para apilar uno sobre otro en la construcción de muros y cimientos. Hay tres tamaños de mampuestos * Piedra zonga: de dimensiones aprox 60*30*30 cm * Piedra media zonga: dimensiones aprox de 30*30*30 cm * Piedra de primera: dimensiones promedio de 20*20*20 cm c) Triturados: Son los agregados más gruesos que se utilizan para la preparación de concreto reforzado y conformación de bases en la construcción de vías. Se dividen en tres clases. * De primera: utilizados en concretos y bases de vías, diámetro aprox 2.5 cm * De segunda: utilizándose en concretos y bases de vías, diámetro aprox 5 cm * De tercera: utilizándose en la afirmación de pisos, diámetro aprox 10 cm 4

PRODUCTOS DE EXPLOTACIÓN DE UNA CANTERA a) Gravilla: Agregados de granulometría menor que los triturados; según su tamaño se clasifican en: * Gruesa: diámetro 1.0–2.5 cm, se utiliza para conformación de base y mezcla asfáltica en vías y concretos. * Mediana: diámetro 0.7– 1.0 cm, de igual utilización que la gruesa. * Fina: diámetro 0.5 – 0.7 cm, se usa en ornamentación de pisos y fachadas o para concretos y asfaltos. b) Arena: Es el agregado más utilizado en la construcción; sus usos más frecuentes son para morteros de cemento, pañetes, concretos simples y armados, bases de pisos, llenante en la construcción de vías y preparación de asfaltos; se clasifican en tres tipos: * Arenas naturales: son las extraídas de depósitos geológicos naturales. * Arenas de dragado: son las que se extraen de ríos, lagos o mares. * Arenas de trituración: son las resultantes del proceso de trituración de los agregados gruesos. c) Ecebo: Es una mezcla de material areno arcilloso que se utiliza tal y como sale de la explotación, es una tierra de buena calidad (no contiene materia orgánica) para ser utilizada en la construcción, se usa para afinado de pisos, para bases y subbases de vías, en relleno y mejoramiento de terrenos para construcción; este material se obtiene especialmente de las explotaciones de peña. d) Rajón : Es un material asimilable a un triturado ordinario, conformado por cáscaras o costras desprendidas de las piedras durante el proceso de elaboración de las mismas con formas y tamaños irregulares; es en realidad el producto del labrado de la piedra, se usa de forma similar a un triturado y sirve también como cuña para mampostería. e) Piedras de enchape: Son rocas ornamentales, existen tres tipos, chapa, laja y esterilla. ENSAYOS REQUERIDOS DE LOS AGREGADOS Para terraplenes y rellenos: * Contenido de humedad * Limites de consistencia 5

* Análisis químicos (sales solubles totales, sulfatos, cloruros como iones) * Cantidad de material que pasa el tamiz N º200 * Relación densidad humedad (proctor modificado) * Gravedad específica y absorción (grava y arena) * Valor relativo de soporte (CBR). Para sub. Rasante. * Todos los indicados para terraplenes y rellenos * Contenido de materia orgánica * Cantidad de material mayor a 3” * Tamaño de partículas de suelos menores de la Nº 200 (sedimentación). Para sub. Base y base granular. * Todos los indicados para sub rasante. * Durabilidad con sulfato de sodio (Grava y arena) * Abrasión * Peso unitario * Equivalente de arena * Cantidad de material mayor a 2” * Forma y textura de agregado grueso Para grava y arena por separado. * Análisis granulométrico por tamizado * Durabilidad * Peso unitario * Gravedad específica y absorción * Sales solubles totales * Afinidad con el asfalto (adherencia) Para agregados para concreto. * Todos los indicados en agregados para asfalto, excepto afinidad con el asfalto. * Contenido de humedad (grava y arena) * Sulfatos * Carbón y lignito, en el material pasante del tamiz N º4 6

EJERCICIO Nº1 Se ha planificado la colocación de las capas de subbase (espesor =25cm) y la base granular (espesor 25cm) de una carretera de 50km (00+000 – 50+000), 3.60m de ancho de carril (2carriles) con bermas de 1.2, con derrames de 1:2 (H:V) en los bordes, para lo cual se cuenta con 1 cantera, con las características indicadas en el cuadro adjunto. Tomando en cuenta los requerimientos de indicados en las ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA CONSTUCCION DE CARRETERAS EG-2013. Realice el análisis de explotación de la cantera.

7

CALCULO DE VOLUMENES

9.6 m 1

2

VS BASE = 9700 ∗

1.20 = 129333 𝑀3 0.9

VS SUBBASE = 124000 ∗

BASE SUBBASE

VC 97000 124000

VS PROCESADO 129333 165333

1.20 = 165333 𝑀3 0.9 EF 0.70 0.70

VS FINAL 184761 236190

VN 153968 196826

ANALISIS DE EXPLOTACION DE CANTERA PARA SUBBASE

8

CANTERA MALLA >3" 3"-2" 2"-1" 3/4"-3/8" 3/8"-#4 #4-#10 #10-#40 #40-#200 >#200

MALLA 6" 3" 2" 1" 3/8" N4 N 10 N 40 N 200 >200

% RETENIDO

CALCULO DE RENDIMIENTO POR M3 DE LA CANTERA

RENDIMIENTO M3 25 8 8 13 8 14 9 8 7 100

0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07 1

GRADACION OPTIMA DE LA ESPECIFICACION TECNICA GRADACION B

ESPECIFICACION TECNICA GRADACION B % PASA % PASA % PASA MALLA MIN MAX CANTERA 150 100 100 75 100 100 50 100 100 25 75 95 9.5 40 75 4.75 30 60 2 20 45 0.0425 15 30 0.0075 5 15 0.000001

MEDIO 100 75 67 59 46 38 24 15 7 0

100 100 100 85 57.5 45 32.5 22.5 10

9

GRANULOMETRIA OPTIMA

ESPECIFICACION TECNICA % PASA % PASA % PASA MALLA MALLA MIN 6" 150 3" 75 2" 50 1" 25 3/8" 9.5 N4 4.75 N 10 2 N 40 0.0425 N 200 0.0075 >200 0.000001

MAX 100 100 100 75 40 30 20 15 5

100 100 100 95 75 60 45 30 15

% PASA

% RETENIDO

CANTERA MEDIO MEDIO 100 100 0 75 100 0 67 100 0 59 85 15 46 57.5 27.5 38 45 12.5 24 32.5 12.5 15 22.5 10 7 10 12.5 0 10 100

RENDIMIENTO M3 0 0 0 0.15 0.275 0.125 0.125 0.1 0.125 0.1 1

RENDIMIENTO OPTIMO DE LA ESPECIFICACION TECNICA

SOLO ZARANDEO 10

ESPECIFICACION VOLUMEN TECNICA SUELTO 165333.0 RENDIMIENTO VOLUMEN RENDIMIENTO MALLA REQUERIMIENTO M3 ZARANDEADO M3 CANTERA

3" 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 >#200

0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07 1

200,000.00

50,000.00 16,000.00 16,000.00 26,000.00 16,000.00 28,000.00 18,000.00 16,000.00 14,000.00

0.000 0.000 0.150 0.275 0.125 0.125 0.100 0.125 0.100 1

CANTERA

FALTA = SOBRA

FALTA

0.00 0.00 24,799.95 45,466.58 20,666.63 20,666.63 16,533.30 20,666.63 16,533.30 165,333.00

50,000.00 16,000.00 8,799.95 19,466.58 4,666.63 7,333.38 1,466.70 4,666.63 2,533.30 40,133.08 66,000.00

ESPECIFICACION TECNICA VOLUMEN SUELTO

MALLA

RENDIMIENTO M3

3" 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 >#200

SOBRA

0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07 1

VOLUMEN ZARANDEADO 0.00 0.00 309,999.38 349,742.88 258,332.81 147,618.75 183,703.33 258,332.81 236,190.00

RENDIMIENTO M3

0.000 0.000 0.150 0.275 0.125 0.125 0.100 0.125 0.100 1

165333 REQUERIMIENTO

0.00 0.00 24,799.95 45,466.58 20,666.63 20,666.63 16,533.30 20,666.63 16,533.30 165,333.00

ZARANDEO CON CHANCADO TANTEO 1

11

TANTEO 2

ESPECIFICACION VOLUMEN TECNICA SUELTO 165333.0 RENDIMIENTO VOLUMEN RENDIMIENTO MALLA REQUERIMIENTO M3 ZARANDEADO M3 CANTERA

3" 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 >#200

0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07 1

166,406.61

41,601.65 13,312.53 13,312.53 21,632.86 13,312.53 23,296.93 14,976.59 13,312.53 11,648.46

0.000 0.000 0.150 0.275 0.125 0.125 0.100 0.125 0.100 1

0.00 0.00 24,799.95 45,466.58 20,666.63 20,666.63 16,533.30 20,666.63 16,533.30 165,333.00

FALTA = SOBRA

FALTA

SOBRA 41,601.65 13,312.53

11,487.42 23,833.72 7,354.10 2,630.30 1,556.71 7,354.10 4,884.84 56,470.87 54,914.18

TANTEO 3

ESPECIFICACION VOLUMEN TECNICA SUELTO 165333.0 RENDIMIENTO VOLUMEN RENDIMIENTO MALLA REQUERIMIENTO M3 ZARANDEADO M3 CANTERA

3" 2" 1" 3/8" #4 #10 #40 #200 >#200

0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07 1

168,216.73

42,054.18 13,457.34 13,457.34 21,868.17 13,457.34 23,550.34 15,139.51 13,457.34 11,775.17

0.000 0.000 0.150 0.275 0.125 0.125 0.100 0.125 0.100 1

0.00 0.00 24,799.95 45,466.58 20,666.63 20,666.63 16,533.30 20,666.63 16,533.30 165,333.00

FALTA = SOBRA

FALTA

SOBRA 42,054.18 13,457.34

11,342.61 23,598.40 7,209.29 2,883.72 1,393.79 7,209.29 4,758.13 55,511.51 55,511.52

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ANALISIS DE EXPLOTACION DE CANTERA PARA BASE CANTERA PAMPAS malla % retenido % pasa mm 3' 75 25 75 2' 50 8 67 1' 25 8 59 3/8" 9.38 13 46 N° 4 4.75 8 38 N° 10 2 14 24 N° 40 0.43 9 15 N° 200 0.08 8 7 < N°200 0.001 7 0 100

ESPECIFICACION TECNICA %PASA min max media 100 100 100 100 100 100 75 95 85 40 75 57.5 30 60 45 20 45 32.5 15 30 22.5 5 15 10 0 0 0

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Título del gráfico 120

100

80

60

40

20

AREAS BASE 1.94 m20 0.001 0.01 0.1 1 10 PROGRESIVA INICIAL 00+000 PROGRESIVA FINAL 50-0000 CANTERA MIN MAX LONGITUD 50 Km CALCULO DE VOLUMENES PESOS VOLUMETRICOS de material excedente de corte NATURAL 1.85 gr/cm3 SUELTO 1.72 gr/cm3 COMPACTADO 2.05 gr/cm3 e c

factor de esponjamiento factor de compactacion

VOLUEN: BASE BASE

97000 m3 116400.00 m3

100

1000

MEDIO

1.08 0.90

PAVIMENTO COLOCADO VOLUMEN QUE NECESITO

ALTERNATIVA 1: SOLO ZARANDEO

CANTERA 0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07

VSUELTO-BASE V (ZARANDEAR) E.TECNICA 0.00 0.00 0.00 0.00 218250.00 0.15 246230.77 0.28 181875.00 0.13 103928.57 0.13 129333.33 0.10 181875.00 0.13 166285.71 0.10 EF=

47.27

116400 VT 0.00 0.00 17460.00 32010.00 14550.00 14550.00 11640.00 14550.00 11640.00

MALLA CRITICA

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V: 122461.86 VSUELTO-BASE PRIMERA ITERACION CANTERA V (ZARANDEAR) VT 0.25 30615.47 0 0.08 9796.95 0 0.08 9796.95 17460 0.13 15920.04 32010 0.08 9796.95 14550 0.14 17144.66 14550 0.09 11021.57 11640 0.08 9796.95 14550 0.07 8572.33 11640

CANTERA 0.25 0.08 0.08 0.13 0.08 0.14 0.09 0.08 0.07

V (ZARANDEAR) 0.25V 0.08V 0.08V 0.13V 0.08V 0.14V 0.09V 0.08V 0.07V

% PERDIDA FALTA=SOBRA(1-%P) 101850-0.53V=0.85*0.33V

116400 FALTA

7663.05 16089.96 4753.05 -2594.66 618.43 4753.05 3067.67 34350.55

VT

FALTA 0 0 17460 32010 14550 14550 11640 14550 11640

SOBRA 30615.47 9796.95

34350.55

SOBRA 0.25V 0.08V

17460-0.08V 32010-0.13V 14550-0.08V 14550-0.14V 11640-0.09V 14550-0.08V 11640-0.07V 101850-0.53V 0.33V

15

V=

125663.17

15

V: 125663.17 VSUELTO-BASE SEGUNDA ITERACION CANTERA V (ZARANDEAR) VT 0.25 31415.79 0 0.08 10053.05 0 0.08 10053.05 17460 0.13 16336.21 32010 0.08 10053.05 14550 0.14 17592.84 14550 0.09 11309.69 11640 0.08 10053.05 14550 0.07 8796.42 11640

EF=

ZARANDEO CHANCADO

UND M3 M3

116400 FALTA

SOBRA 31415.79 10053.05

7406.95 15673.79 4496.95 3042.8438 330.31 4496.95 2843.58 35248.52

35248.52

92.63 CU

METRADO PARCIAL 8 125663.17 1005305.36 15 35248.52 528727.7878 1534033.148

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1. VOLUMEN DE ZARANDEO OPTIMO 125663.17 m3 2. VOLUMEN DE CHANCADO OPTIMO 35248.52 M3 3. DURACION DEL ZARANDEO (RENDIMIENTO CHANCADORA 250 M3/DIA) 503 DIAS 4. DURACION DEL CHANCADO (RENDIMIENTO CHANCADORA 400 M3/DIA) 89 DIAS 5. EFICIENCIA DE LA CANTERA 92.63% 6. VOLUMEN DE TRANSPORTE V=125663.17 +35248.52 =160911.69 M3 7. VOLUMEN DE EXTRACCION DE MATERIAL EN CANTERA

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DIAGRAMA DE CANTERAS CANTERA A KM 05+300 POT. APROV.: 323.500 m3 Eficiencia: 80% MATERIAL GRANULAR CBR: 80%

CANTERA C KM 28+110 POT. APROV.: 130.900 m3 Eficiencia: 85% MATERIAL GRANULAR CBR: 80%

ACCESO: 2.0 KM

00+000

ACCESO: 1.80 KM

CANTERA D KM 43+800 POT. APROV.: 220.000 m3 Eficiencia: 85% MATERIAL GRANULAR CBR: 80%

ACCESO: 1.0 KM

50+000

ACCESO: 2.30 KM

CANTERA C KM 22+500 POT. APROV.: 370.500 m3 Eficiencia: 95% MATERIAL GRANULAR CBR: 100%

a

CANTERA INICIO A B C D

00+000.00 05+300.00 14+150.00 22+500.00 25+155.00 28+110.00 35+455.00 43+800.00

b

FIN 05+300.00 14+150.00 22+500.00 25+155.00 28+110.00 35+455.00 43+800.00 50+000.00

c b-a

d

d+c/2

Li

ACCESO

DMTi

5300.00 8850.00 8350.00 2655.00 2955.00 7345.00 8345.00 6200.00

1800 1800 2300 2300 2000 2000 1000.00 1000.00

4450.00 6225.00 6475.00 3627.50 3477.50 5672.50 5172.50 4100.00

area 2.93 2.93 2.93 2.93 2.93 2.93 2.93 2.93

Vc 15,529.00 25,930.50 24,465.50 7,779.15 8,658.15 21,520.85 24,450.85 18,166.00

e

c 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

Vs 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87

DMTxVs

21,419.31 95,315.93 35,766.21 222,644.64 33,745.52 218,502.22 10,729.86 38,922.57 11,942.28 41,529.26 29,683.93 168,382.10 33,725.31 174,444.17 25,056.55 102,731.86 202,068.97 1,062,472.76

D>= 1KM

D>1KM

M3.KM

M3.KM

21,419.31 35,766.21 33,745.52 10,729.86 11,942.28 29,683.93 33,725.31 25,056.55 202,068.97

73,896.62 186,878.43 184,756.71 28,192.71 29,586.99 138,698.17 140,718.86 77,675.31 860,403.80

9.6 1:02

0.3

DMT

5.26 KM 18

COSTOS UNITARIOS PARTIDA

TRANSPORTE DE MATERIALES GRANULARES PARA D ≤1.00 KM MO. REND M3 -KM/D EQ:400.0000 costo unitario directo por M3-KM 400.0000

Descripción Recurso Mano de Obra OFICIAL Equipos VOLQUETE 15 M3 CARGADOR SOBRE LLANTAS 200-250 HP 4-4.1 Y D3

6.54

Unidad

Cuadrilla

Cantidad

Precio S/.

Parcial S/.

HH

0.4600

0.0092

12.32

0.11 0.11

HH

1.0000

0.02

222.53

4.4506

HH

0.4600

0.0092

214.36

1.9721 6.42

PARTIDA

TRANSPORTE DE MATERIALES GRANULARES PARA D >1.00 KM

REND M3 KM/D Descripción Recurso Equipos VOLQUETE 15 M3

MO. EQ:1450.0000 1450.0000 Unidad Cuadrilla HH

1.0000

costo unitario directo por M3-KM 1.22 Cantidad

Precio S/.

Parcial S/.

0.0055

222.53

1.2239 1.2239

PRESUPUESTO PRESUPUESTO

D1KM

S/1,320,734.07 S/1,053,061.11

19