UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA Facultad de Arquitectura, Ingeniería Civil y del Ambiente Escuela profesional de Ingeniería Civil TOPOGRAFÍAI “LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON NIVEL DE INGENIERO: PERFILES LONGITUDINALES Y SECCIONES TRANSVERSALES” INTEGRANTES: EDISON MESTAS HANCCO RICKI GUTIERRES APAZA MIGUEL A. CCORA SIHUINCHA ALVARO BARRANTES ZELA ANYELA SALAS TORRES I. INTRODUCCIÓN: En el siguiente informe se presentan los procedimientos establecidos para realizarla práctica levantamiento topográfico por nivelación de perfiles y secciones transversales .El circuito de nivelación se inicia en el punto geodésico GPS 006 DODF, desde este punto empezamos a tomar los diferentes alturas que existen entre el andén y el desfase de la calle tomando 4 medidas de altura principales: inicio de anden final de anden altura de la calle y nuevamente las alturas del otro anden. Para luego medir 20 metros para cada lado y en cada respectivo punto para un total de 5 puntos para de esta manera poder evaluar el comportamiento de las curvas de nivel generados por esta práctica. II. OBJETIVO: El objetivo en un levantamiento de perfiles es llegar a representar en el plano, lo más fielmente posible, el relieve del terreno a lo largo de una franja que contendrá a la obra. III. MARCO TEORICO: 1. NIVEL DE INGENIERO (NIVEL OPTICO) El nivel óptico, también llamado nivel topográfico, es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido. Pueden ser manuales o automáticos, según se deba calibrar horizontalmente el nivel principal en cada lectura, o esto se haga automáticamente al poner el instrumento "en estación". Una de las herramientas de mayor aplicación en el área de la Topografía, es el nivel óptico. Su uso es imprescindible para realizar tareas de nivelación tradicional, tales como la determinación y la transferencia de alturas o la medición de ángulos, tanto en campo abierto como en parcelas de todo tipo. Los ingenieros y topógrafos emplean niveles ópticos para preparar terrenos, construir terrazas y muros de contención, efectuar excavaciones y establecer cimientos, dados de cimentación, estanques de contención y fosas sépticas. Los contratistas de hormigón los usan para el control del vertido, así como la alineación y el aplomado de superficies de hormigón. Los constructores de terrazas y patios los emplean para nivelar pisos, establecer diagonales y cimientos. Por otra parte, los niveles ópticos también encuentran amplia aplicación en el sector agrícola para tender drenajes y realizar prácticas sustentables en terreno, tales como arado, plantación, cultivo y cosecha en el contorno o el ángulo recto de una pendiente natural. PARTES DE UN NIVEL ÓPTICO • Objetivo: contiene las lentes que magnifican los objetos enfocados. • Botón de enfoque: permite visualizar los objetos con claridad y nitidez. • Ocular: situado en el otro extremo del objetivo, se puede girar para enfocar la cruz reticular. • Nivel circular: asegura que el instrumento se encuentre en un punto de nivel verdadero. • Tornillos de nivelación: permiten efectuar ajustes para asegurar la nivelación del instrumento. • Círculo horizontal: marcado en grados, se usa para el ajuste y la lectura de ángulos horizontales. • Tornillo de ajuste horizontal: se puede ajustar para que el instrumento se desplace hacia la izquierda o derecha en la placa base. • Placa base: pieza por la cual el nivel óptico se conecta a un trípode. Imagen 1. Partes de un nivel óptico DIFERENCIAS ENTRE EN TEODILITO Y UN NIVEL DE INGENIERO A menudo, el teodolito se confunde con el nivel, porque son realmente similares en apariencia. De hecho, hay bastantes diferencias que permiten dividir estos dispositivos en dos campos. En primer lugar, difieren en el propósito. Los teodolitos se usan para medir ángulos y niveles para determinar elevaciones verticales. Ambos dispositivos están equipados con un sistema de medición similar con una red, en la cual el operador se orienta a sí mismo, eligiendo los puntos necesarios. En teodolito, el telescopio gira en el plano horizontal y vertical, mientras que en el nivel se mueve solo horizontalmente. Teodolito no requiere la asistencia de un asistente. Para trabajar con él, solo se necesita una visibilidad suficiente para que el operador pueda guiarse por puntos en el objeto por los cuales es posible medir el ángulo de inclinación. Para el nivel necesita un asistente que sostendrá la barra de nivelación en posición vertical, estando directamente en la trayectoria visual del telescopio. 2. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO El levantamiento topográfico es un estudio técnico y descriptivo de un terreno, examinando la superficie terrestre en la cual se tienen en cuenta las características físicas, geográficas y geológicas del terreno, pero también sus variaciones y alteraciones, se denomina a este acopio de datos o plano que refleja al detalle y sirve como instrumento de planificación para edificaciones y construcciones. Existen diferentes tipos de levantamiento en un terreno: Levantamientos topográficos urbanos. Levantamientos topográficos catastrales. Levantamientos topográficos de construcción. Levantamientos topográficos hidrográficos. Levantamientos topográficos forestales. EQUIPO PARA EL LEVAMIENTO TOPOGRAFICO Imagen 2. Instrumentos para el levantamiento PASOS PARA UN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO 1. Reconocimiento del terreno 2. Ubicar un punto de inicio 3. Estacionar el nivel de ingeniero 4. Nivelarlo con la plomada 5. Moveremos el limbo horizontal con 0º al norte 6. Se hace la primera lectura de la vista hacia atrás y los demás 7. Se va anotando todos los datos de los puntos existentes 8. Anotados todo en una planilla y calculamos los datos faltantes 9. Realizamos el croquis del terreno levantando con sus respectivos puntos 3. PERFILES LONGITUDINALES Y TRANVERSALES. El levantamiento de perfiles, se realiza previamente a la construcción de una obra de tipo lineal. Se llama así a ciertas obras donde su ancho es muy pequeño comparado con la longitud de las mismas. (Ejemplo: canales, caminos, calles, etc.) Mediante el levantamiento de perfiles, es posible conocer la forma y dimensiones del terreno en el que se requiere realizar la obra, compararlo con el proyecto a ejecutar y así poder calcular los volúmenes de suelo a mover. Para esto se realizan los levantamientos a lo largo del eje o traza de la futura obra, obteniendo cotas de puntos que sean representativos del terreno, es decir, aquellos en donde aparezca un cambio en la pendiente. El perfil que se va obteniendo con esta metodología se le llama longitudinal. Al mismo tiempo se efectúan relevamientos transversales que permiten conocer cómo será la forma del terreno a ambos lados del eje central. Estos levantamientos perpendiculares al longitudinal se los llama perfil transversal. A la distancia recorrida durante el levantamiento de los perfiles se la denomina progresiva, tomando ésta el valor cero en el origen del levantamiento y aumentando en el sentido de avance. Dicha progresiva se va midiendo con cinta o con medición lineal electrónica (MED) y sirve además para determinar la ubicación de los perfiles transversales. Representar exactamente el relieve del terreno es una operación prácticamente imposible, pues habría que calcular la cota de innumerables puntos ubicados uno a continuación de otros. Es por eso que en los perfiles se realiza una simplificación y que consiste en tomar la cota de puntos representativos del terreno, es decir, aquellos en que existe un cambio importante en la pendiente y suponer que la variación del relieve entre puntos es lineal. Los perfiles se representan a escala. Se fija una escala horizontal para representar las progresivas y distancias horizontales (en el perfil transversal) y una escala vertical, por lo general mayor que la horizontal, para representar las cotas. Esto es a los efectos de resaltar las diferencias de altura. También se establece un plano de comparación, PC, para no tener gráficos de perfiles excesivamente “altos” que pudieran salir fuera de la hoja de dibujo. 3.1. PERFIL LONGITUDINAL El perfil longitudinal topográfico a lo largo de un eje longitudinal en planta, es una línea quebrada que proviene de la intersección de la superficie topográfica con el plano vertical que contiene al eje de dicha planta. Se utiliza para representar el relieve o accidente del terreno a lo largo de un eje longitudinal. El perfil longitudinal se determina mediante la nivelación de un conjunto de puntos de la superficie de la tierra situados a corta distancia entre si y a lo largo de un alineamiento previamente establecido. Los perfiles longitudinales se utilizan en el trazo de ejes de caminos, carreteras, de ferrocarriles, de instalaciones de alcantarillado, etc. Es la sección producida en esté por una serie de superficies verticales que siguen las trayectorias del eje de una obra de desarrollo longitudinal, estos perfiles constan generalmente de dos partes: los datos y la parte gráfica. Los perfiles longitudinales nos indican el comportamiento del terreno a lo largo de un eje determinado. Se pueden observar en él las pendientes, las zonas de desmonte, terraplén. Los datos incluidos en el perfil longitudinal vienen organizados en la guitarra. Entre ellos encontramos las distancias al origen de trazado y las distancias entre puntos considerados en el perfil. Estos puntos considerados pueden ser quiebros del terreno (por ejemplo, para una tubería) o tener un intervalo fijo (como en una obra lineal). También se pueden reflejar las cotas del terreno y la rasante y su diferencia (COTAS ROJAS): Cota roja=cotarasante−cota terreno Vemos que si la cota roja es positiva hablamos de terraplén, sino, tendremos una zona de desmonte. Parte gráfica de un perfil longitudinal La representación gráfica consta generalmente de dos partes fundamentalmente: El terreno: Es la representación gráfica en proyección vertical de la sección producida en el terreno por las superficies que lo definen. Los datos de partida para dibujar el perfil pueden ser un plano las cotas y distancias obtenidas por nivelación (trigonométrica o geométrica según la precisión requerida) de una serie de puntos característicos de la traza del perfil. Para el trazado del perfil del terreno tomamos una serie de puntos representativos del terreno que denominamos perfiles transversales, la representación de estos puntos la hacemos por coordenadas cartesianas, llevando en el eje de abscisas las distancias reducidas desde el inicio del perfil y en el eje de ordenadas las cotas o alturas de estos puntos partiendo de un plano de comparación que tendrá una cota exacta menor que las cotas que vayamos a llevar. Hay que tener en cuenta que, por la desproporción entre las longitudes y las altitudes, generalmente se utilizan dos escalas: una horizontal (Eh) y otra vertical (Ev); normalmente la escala Vertical es 10 veces mayor que la horizontal, aunque según el caso, pueden estar en otra proporción. La rasante: representa el perfil de la obra terminada, es decir, los puntos representativos de la carretera, camino, etc., una vez concluida la obra. Esta rasante puede tener una pendiente constante (rectilínea) o variable (curvilínea, circular, parabólica, etc.) Cuando la rasante es rectilínea la dibujamos por los puntos extremos de cada tramo, en el caso de que sea curvilínea la trazaremos por puntos. 3.2. SECCIONES TRANVERSALES Los perfiles transversales son cortes verticales del terreno realizados perpendicularmente a la traza del perfil longitudinal, y representan la situación en la que queda la sección tipo definida en la rasante con el terreno natural. Corresponde a una sección normal al eje longitudinal de cualquier tipo de obra lineal proyectada. Esta sección será distinta en cada punto del eje longitudinal por donde se tome. El levantamiento de las secciones transversales puede llevarse a cabo de diversas formas dependiendo básicamente del tipo de terreno, alcances del proyecto, e información disponible. Podemos encontrar distintas formas en que se puede obtener el perfil transversal del terreno de una abscisa cualquiera. 3.2.1. DIBUJO DE UNA SECCION TRANSVERSAL: Para determinar nuestras áreas y los chaflanes de una sección transversal lo tenemos que graficar ya sea en un Software o en papel milimetrado con la siguiente información: Perfil transversal. Ancho de banca Cota negra. Cota sub - rasante. Inclinación talud de corte y/o lleno. Peraltes. El valor que nos da el peralte permite una mayor exactitud en el cálculo de las áreas y de los chaflanes. 3.2.2. SECCIONES TRANSVERSALES TIPICAS: De acuerdo a la topografía y al alineamiento vertical se pueden tener diferentes tipos de secciones a lo largo de una vía. Sección en corte o excavación. Sección en lleno o terraplén. Sección mixta. 3.2.3. Sección en corte en ladera. EJEMPLOS TIPICOS DE SECCIONES TRANSVERSALES: De todo nuestro corte tomamos el punto 0+020 para el ejemplo. En seguida tomamos los puntos que interceptan. En este caso el 100, 99 y 98. Y de estas intersecciones surgen líneas entrecortadas, y son proyectadas hasta sus coordenadas en Y. Unimos los puntos con unas líneas, esta no siempre será recta. Para lograr un resultado finalmente achuramos e área bajo la línea, colocamos los lados, en este caso LI (Lado Izquierdo) y LD (Lado Derecho). Agregamos la escala en la que trabajamos y la sección que levantamos aquí el 0+020. 4. INSTRUMENTOS USADOS EN LA NIVELACIÓN a) NIVEL DE INGENIERO: Es un instrumento compuesto por un anteojo el que lleva un nivel circular y un nivel tubular, por medio del cual (anteojo) se puede visar cualquier objeto y si el instrumento está nivelado todos los objetos que se visen, estarán al mismo nivel. Este anteojo gira alrededor de un eje vertical, llamado eje de rotación del instrumento y que va montado sobre un trípode: b) TRIPODE: Es un armazón que consta de 3 pies las cuales tienen la misma longitud. Para colocar sobre el terreno a trabajar lo primero que se hace es soltarla correa que se encuentra en la parte inferior del Trípode para que de esta manera las patas se puedan movilizar sin ningún tipo de inconvenientes. Luego se sueltan los tornillos para que las patas deslicen y el trípode tenga la altura suficiente (preferible hasta el mentón) y una vez que han deslizado las patas se procederá a asegurar las patas ajustando los tornillos. c) JALONES: Son instrumentos pesados de forma cilíndrica longitudinal con aproximadamente un diámetro promedio de ¾′ ′ (de pulg.), pero el tamaño no es fijo, la tendencia es que sean más delgados para facilitar su uso, posee una longitud de 2 a 3 metros de largo y uno de sus extremos termina en forma de punta. Su material es de metal, ha sido pintado de color rojo y blanco para poder visualizarlo a grandes distancias. d) CINTA MEDRICA: También llamada cinta métrica, fluxómetro o metro, las cinta topográfica es un instrumento de medición, es decir es un aparato que se usa para medir una magnitud física. En el caso de la cinta métrica se utiliza para medir longitudes. Consiste en una cinta flexible graduada y que se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También con ella se pueden medir líneas y superficies curvas. e) MIRA: Es un instrumento topográfico en la forma de una regla graduada que nos permite medir longitudes verticales. La graduación de esta mira está en decímetros (Dm.) siendo la mira empleada de 4 metros. 5. FORMULAS DE TRANVERSALES NIVELACIÓN DE UN PERFIL Y Formula de cartera de cálculos Hi=Cota+vista ¿ Cota=Hi−vista ( i )=Hi−V ¿ Cálculos de las pendientes de un perfil transversal pendiente= denivel entre puntos dist ,horiz . entre dos puntos SECCIONES Pendiente en porcentaje: pendiente AB ( % )=( ∆ Z AB ) ×100 AB HORIZ Pendiente en ángulo: pendiente AB =ArcTang ∙( ∆ Z AB ) AB HORIZ