Movimiento de Tierra by Geomatica Topografia

(VWDGR GHO $UWH GH ORV 0RYLPLHQWRV GH 7LHUUD Jairo Díaz Jurado1; Gonzalo Jiménez Cleves2

En este contexto la ingeniera civil a sido la profesión que se ha dedicado a establecer las formas de modificar superficies terrestres con fines específicos como el del desarrollo de la infraestructura de una comunidad como, carreteras, puentes, túneles, rellenos, etc. Para ello acudían a la experiencia propia de del ingeniero responsables de la obra quien decidía la geometría y la magnitud del área afectada directamente en el sitio por observación directa de sus características y el apoyo de sus principios básicos ( huerismos) de física, suelo, geometría, topografía y geología. Lo que común mente se denominaba localización directa de la obra es decir el ingeniero tenia una confección intuitiva de la proyecto, aplicado un principio de balance de volumen entre el corte y lleno limitado por la naturaleza de la tecnología (equipo de baja capacidad y redimiendo) y el recurso económico; con este modelo de mover tierra era necesario establecer obras de ingeniería adicional como muros de contención. Por los general era aplicable a proyectos lineales (Carreteras canales, vías férreas). Este procedimiento denominado métodos de secciones transversales que se basa en medir los perfiles o sección transversales del terreno a un polígono longitudinal de apoyo con distancias fijas para posteriormente calcular las áreas de cada sección y promediarlas consecutivamente y multiplicarlas por el espaciamiento entre ellas para obtener el volumen de corte o lleno (Montes de Oca, 1989). En esto casos tanto la sección esta definida por el grado de inclinación del talud posterior a la excavación a al lleno, que por lo general estaba definido por unos parámetros convencionales de carácter internacional dato el estado del arte en esos momentos de la geotecnia. (Díaz, 1978)

En obras masivas como grandes rellenos para presas, grandes corte para minería a cielo abierto o proyecto urbanísticos de gran magnitud era necesario estudiar con mayor detenimiento el proceso de excavación o relleno con el fin de obtener mayor redimiendo con los equipos y determinar con mayor presión el volumen material que se iba extraer o colocar, se vieron obligados a emplear como elemento de diseño el plano topográfico creado por Cruquius en el siglo XVIII.

En ambos métodos empleados para programar los movimientos artificiales de tierra, utilizaban el principio fundamental en materiales que es la expansión del mismo por extracción y la grado de compresibilidad por compactación y con estos calculaban el porcentaje de volumen expandido y el porcentaje de reducción del volumen compactado, en el primer caso se aplicaba para el 1

Profesor Titular, Universidad del Quindio, Facultad de Ingeniería, Programa de Topografia, Grupo Quimbaya de investigación. Profesor Asistente, Universidad del Quindio, Facultad de Ingeniería, Programa de Topografia, Grupo Quimbaya de investigación. gjcleves@uniquindio.edu.co

calculo del volumen total de acarreo y en el segundo el volumen total a excavar, en esto movimientos de masa de no se aplicaba el principio de balance para ello se reemplazo por el de necesidad dada por le medio tanto en área como en volumen. Es importante agregar que estos porcentajes de expansión y comprensión fueron generalizados en coeficientes asociados a una clasificación muy general de suelos y rocas.

Con aparición del diagrama de masa (Hickerson, 1967) se sistematizo el proceso de calculo de movimientos de tierra para cumplir el principio de balance entre corte y relleno, en cual se incluye los porcentajes de expansión y comprensión además permite establecer el redimiendo del equipo pues se puede conocer las distancias de acarreo. La inconveniencia del método estriba en su aplicación pues solo se a utilizado en proyectos lineales, aunque hoy se pretende generalizarlo a todo tipo de movimiento de tierra.

En contexto diferente a la ingeniería civil como lo es la agricultura se desarrollo en los Estados Unidos un método para diseñar un movimiento de tierra de menor magnitud e intensidad a los anunciados con anterioridad pues en este caso se trataba fundamentalmente de adecuar terrenos de baja pendiente (< 5% ) con fines agrícolas en los que se utilizaba el riego por inundación y que por lo tanto los corte y rellenos eran menores a 50 cm. Y para ello se partía del principio del centro de masa o gravedad de ello tomo su nombre el método del centroide (Departamento de agricultura de los Estados Unidos de América. 1982) es de anotar de manera muy particular que el profesor Fratari3 en la década de los 60, lo aplicaba a estudios de movimiento de tierra para obras de ingeniería pero que por razones desconocidas no tubo mayor difusión ni una permanecía en su aplicación.

Hoy por hoy parte de este conocimiento es aun ampliamente utilizado en nuestro país en una intención de conservar la tradición de la ingeniera con el concepto practicista de ser mas rápido y económico, acorde con nuestra cultura inmediatista de nuestro proyectos. Sin embargo a nivel mundial se observa una fuerte tendencia a utilizar los sistemas de información como un medio de optimizar los recurso mediante procesos de simulación que permite establecer alternativas de solución en las cuales puede establecer los costos de cada una de ellas pudiéndose encontrar un intervalo en que el costo sea racional en términos de beneficios, entonces en este sentido han aparecido en el mercado software que se basen en el calculo de áreas y volúmenes en un proceso de alternativas siguiendo el método de ensayo y error para encontrar una solución que pretende ser la optima, de todas maneras no es el método racional con el cual pueda modelarse el comportamiento de los datos de áreas y volúmenes establecidos en base en una variable controlable como la altura de corte o lleno y relacionarla con los costos de cada alternativa con el cual si podría establecerse una alternativa optima.

Profesor de Topografia Universidad del Quindio,

Continuando con la idea anterior, los conceptos y principios básicos expuestos se hizo un trabajo de carácter académico en el periodo comprendido entre 1995 y 1998 con los estudiantes del último semestre del programa de topografía, con el fin de explorar alternativas de estudio del problema. Para ello se utilizo el método empírico y apoyado procedimientos gráficos, matemáticos y basado en modelos geométricos tradicionales con le propósito de encontrar los resultados que intuitivamente se habían explicitado como una manera de conocer el comportamiento de las variables consideradas independientes y dependientes.

Considerando los resultados obtenidos de estos talleres y en el afán de aclarar y profundizar mas sobre este tema, se inicio un proceso de consulta bibliografía empleado las tecnología mas moderna y paralelo a ello una serie de entrevistas con profesores de matemáticas, estadística, ingeniería civil y topografía, para conocer el estado del arte a nivel de universitario y profesional, en los contextos local nacional e internacional.

Los resultados de esta fase permitió conocer que en estos contextos no había ni extensión ni profundidad importante sobre este tema en particular, que el estado del arte usado por el ingeniero para resolver este problema carece de huerismos nuevos y da la sensación se continua con procesos empíricos a pesar de que en otros campos como la geografía y los sistemas de información ha aparecido una nueva forma de representar la superficie terrestre que sustituye al viejo paradigma de plano de curvas de nivel (Maya,1991) . Esta nueva forma que se origino bajo el nombre de modelos digitales ha ido desarrollándose para convertirse en lo que hoy se llama modelos de superficie, fundamentados en una nueva caracterización de las superficies topográficas (Peschier, 1996).

Todo lo anterior me sirve de soporte para proponer como una ampliación al estado del arte, y sin pretensiones a nivel mundial combinar estas aplicaciones de representación de superficies y concepto de optimización elementos de la simulación y los principios en que se basan los modelos tradicionales de calculo de movimiento de tierra, para desarrollar un modelo teórico para el diseño racional de movimientos artificiales de tierra. Obviamente se trata en realidad de una línea de investigación que ha empezado con el interrogante: ¿Los métodos tradicionales utilizados para el cálculo de movimientos artificiales de tierra permiten balancear los volúmenes en corte y lleno?

5HIHUHQFLDV DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE LOS ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA. Manual de ingeniería de suelos. Nivelación de terreno. 6ª ed. Editorial diana. México 1982. DÍAZ JURADO JAIRO. Laboratorio de mecánica de suelos. Universidad del Quindío. 1978 GAZDIZICKI JERZY. Sistemas de información especial. Romera, Polonia. 1990. 244 Pág. JIMENEZ CLEVES. Gonzalo. Modelación de superficies terrestres urbanas aplicada a al región del eje cafetero. Universidad del Valle. Cali. 2003. 114 Pág. HICKERSON T. F. Route location and Design 5th. McGraw HILL. 1967 MAYA G. JAIME A. Modelos Digitales del Terreno. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 1991. 29 Pág. MONTES DE OCA MIGUEL. Topografía. 4ed. Alfaomega. México 1989 PESCHIER JARNO. Universitiet Characterisation of Topographic Surfaces on a Tringulated Irregular Network (TIN) Utrecht. Holanda. 1996 PETRIE G. AND KENNIE T. J. M. Terrain Modelling in Surveying and Civil Engineering. McGraw-Hill 1991. Glasgow U. K. 351 Pág.