REPUBLICA BOLIVARIA DE VENEZUELA.
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR.
I.U.P “SANTIAGO MARIÑO”.
ESCUELA: 42 “A” INGENIERIA CIVIL.
CATEDRA: TOPOGRAFIA
PROFESOR: ALUMNA:
PEÑA HEGAR VELIZ KARLINA
PUERTO ORDAZ; JULIO 2012.
INTRODUCCIÓN
La aplicación más importante de la nivelación geométrica, es la obtención de perfiles de terreno a lo largo de una obra de ingeniería. Generalmente, la sección transversal de las obras tiene un eje de simetría.
Así, se llama eje longitudinal de trazado, a la línea formada por la proyección horizontal de la sucesión de todos los ejes de simetría de la sección transversal.
Así el perfil longitudinal es la representación gráfica de la intersección del terreno con un plano vertical que contiene el eje longitudinal, con esto obtenemos la forma altimetría el terreno a lo largo de la línea de nivelación.
Y el perfil transversal es la representación del terreno con un plano vertical, perpendicular al eje longitudinal en el punto del eje de simetría (estaca), realizada en cada uno de los puntos que definen el eje longitudinal, para poder calcular el volumen de excavación y/o terraplén, para su perfecta utilización posteriormente en el futuro de la obra.
PERFILES.
Un perfil es la sección producida en unas superficies topográficas por una o varias superficies verticales sucesivas. Estas superficies pueden ser planas (directriz recta= o cilíndricas (directriz curva: circulas, clotoidal, etc.…). a la proyección horizontal de dichas superficies se le denomina alineaciones todas las alineaciones forman la traza del perfil y a la proyección vertical se le denomina propiamente perfil. El nombre de rasante se utiliza para definir la geometría de la obra que se realiza.
Aplicaciones
Una de las aplicaciones más importantes de los perfiles o secciones verticales, es en la construcción de obras de gran longitud y poca anchura, por ejemplo caminos o carreteras, alcantarillados, oleoductos, etc.
A veces se incluyen perfiles topográficos escogidos en los mapas impresos, como los que se diseñan para las rutas o rumbos de navegación, las excavaciones y, especialmente, para los mapas geológicos, donde se utilizan para mostrar la estructura interna de las rocas que pueblan un territorio.
Las personas que estudian los recursos naturales como los geólogos, geomorfólogos, edafólogos y estudiosos de la vegetación, entre otros, construyen perfiles para observar la relación de los recursos naturales con los cambios de topografía y analizar numerosos problemas
Trazado de perfiles
El trazado de un perfil pasa simplemente por marcar en planta su trazado y levantar verticales por los puntos de intersección de este trazado con las curvas de nivel hasta interceptar los correspondientes planos de nivel.
Existen dos tipos de perfiles:
PERFIL LONGITUDINAL Son muy útiles para el proyecto de obras de desarrollo longitudinal como carreteras, caminos, viales,
conducciones de agua,
alcantarillado, líneas eléctricas, canales ferrocarriles, etc.…
LOS DATOS CONTENIDOS EN EL PERFIL LONGITUDINAL
Son de gran importancia para determinar las rasantes de las obras proyectadas. Asimismo, su información es determinante para obtener los datos necesarios para el replanteo de este tipo de obras.
Además del dibujo se suelen añadir unas acotaciones en la que se anotan las distancias parciales entre los puntos que determinan el perfil longitudinal, la cota roja, etc.; a ese conjunto de datos se les denomina “guitarra”.
Generalmente el dibujo se realiza utilizando dos escalas: en abcisas se ponen las distancias al origen y se mantiene la escala de la planta; y en ordenadas se ponen las cotas o altitudes y se suele realzar la escala de planta un cierto número de veces, normalmente 10, afín de poder conseguir una buena representación visual de la altimetría. Por tanto, la escala vertical es 10 veces la escala horizontal.
Como hemos definido anteriormente el perfil longitudinal de un terreno es la sección producida en este por una serie de superficies verticales que siguen la trayectoria del eje de una obra de desarrollo longitudinal. Estos perfiles constan generalmente de dos partes: los datos y la parte grafica.
DATOS RESEÑADOS EN UN PERFIL LONGITUDINAL.
Los datos referentes a los puntos que determinan el perfile se dan en la parte inferior del mismo, en la denominada “guitarra”.
Los datos que reseñamos en la guitarra son los siguientes: alineaciones, kilómetros y hectómetros, perfiles transversales, distancias: parciales y al origen, ordenadas: del terreno y de la rasante, costas rojas: de desmonte y de terraplén, plano de comparación y rasantes.
Parte grafica de un perfil longitudinal.
La representación grafica consta generalmente de dos partes: terreno y rasante.
1. EL TERRENO
Es la representación grafica en proyección vertical de la sección producida en el terreno por las superficies que lo definen, previo giro y/o desarrollo de las mismas tal como se indico anteriormente. Los datos de partida para dibujar el perfil pueden ser un plano con curvas de nivel de la zona, o bien 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.
Generalmente en la fase de proyecto de una obra nos valemos del primer procedimiento y para ejecutar la obro nos valemos del segundo.
Para el trazado del perfil del terreno tómanos 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 abcisas las distancias reducidas desde el inicio del perfil y 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: 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.
2. 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.
PLANO DE UN PERFIL LONGITUDINAL.
La figura nos muestra todos los elementos que componen un plano de un perfil longitudinal. El trazado de líneas sobre el cual se apoya nuestro perfil (guitarra), consigna datos que serán necesarios para quien estudie un perfil como apoyo para algún proyecto.
Distancias (parciales y acumuladas), lascotas (de terreno y de proyecto), y los volúmenes (terraplén y corte). Además, tiene
las escalas de reducción correspondientes (1:1000 horizontal y 1:100 vertical), así como la altura de cada punto y la línea de terreno (verde).
La información que aparece como cota de proyecto o rasante se puede definir como aquella altura de elevación que debe tener el diseño propuesto por el ingeniero proyectista, como solución al problema estudiado, nos referimos a la línea roja del dibujo. la rasante de proyecto tiene un papel importantísimo en el calculo de los movimientos de tierra. Al observar el plano tenemos que la cota de terreno (verde), hace una diferencia en algunos puntos con la rasante (roja), lo que estaría significando que algunos sectores habría que cortar terreno y en otras rellenar con material.
PERFIL TRANSVERSAL . Los perfiles transversales son
secciones por planos
perpendiculares a la traza del perfil o concéntricos en el
caso de alineaciones
circulares. Estos perfiles nos dan una referencia sobre la forma del terreno en zonas laterales de la traza del perfil longitudinal. Su utilidad principal es para obtener el movimiento de tierras necesario para la realización de una obra.
La distancia horizontal entre los sucesivos perfiles se acota desde la rasante de un perfil hasta la rasante del siguiente; como es obvio esta cota no esta a escala en el plano de los perfiles transversales.
También constan de dos partes: terreno y rasante.
REPRESENTACIÓN DEL TERRENO.
Los perfiles transversales se representan verticalmente uno detrás de otro, teniendo el mismo eje vertical. Para llegar el terreno lo hacemos por medio de un sistema de coordenadas cartesianas en el cual se toma como origen el una ves determinado el origen de coordenadas del transversal se toman en planta las distancias de los puntos representativos del mismo a izquierda y derecha de la traza; estos puntos serán los de corte con las curvas de nivel, otros puntos característicos como vaguadas, divisorias, etc.… o en el caso de que partamos de una nivelación estos puntos serán los correspondientes al estaquillado que se haya realizado en obra. Punto común del eje con el plano horizontal de referencia (este plano en debe tener una cota entera inferior a la menor cota que vayamos a representar). Hecho esto dibujamos a la escala mas conveniente ( una sola escala vertical y horizontal) los puntos, llevando en el eje de las abcisas las distancias medidas a derecha e izquierda del eje del perfil y en eje de las ordenadas la diferencia de cota entre el punto y el plano de referencia tomando en ese perfil.
Los perfiles se denominan como perfil de desmonte, caso del P-1 y P-2, perfil a media ladera caso del P-3 y perfil de terraplén caso del P-4, aunque pueden estar aun más combinados.
REPRESENTACION DE LA RASANTE.
En los perfiles transversales la rasante esta formada por la sección trasversal de la obra terminada; la cual se compondrá de la rasante propiamente dicha (capa de rodadura, explanada, etc.…) y por los taludes de desmonte y de terraplén en su caso.
Para poder determinar las aristas de explanación de una obra y el movimiento de tierras resultante de su ejecución, se habrá de obtener perfiles del terreno normales al eje de la planta del proyecto.
Deberán ser trazados por cada uno de los puntos de la longitudinal de ese eje al cual están referidos.
Se obtienen los perfiles en la dirección normal al eje del proyecto, tomando todos los datos necesarios a cada lado del eje; su longitud será variable, rebasando siempre con un amplio margen de seguridad la anchura de la franja de terreno ocupada por la obra. Esta anchura está en función de la pendiente del terreno a ambos lados del eje y del tipo de taludes que las características del terreno exijan. Por ejemplo, la anchura oscila de una longitud prácticamente nula en el caso de una zanja para una tubería de agua, hasta los 100 metros o más de una autopista.
Cuando la obra no es lineal, sino que es una superficie poligonal, como una factoría industrial, el proyecto se estudia por medio de diferentes perfiles longitudinales, a los cuales se trazan transversales convenientemente distribuidas a fin de cubrir toda la zona de acción de la obra.
La escala horizontal a la que suele dibujarse los perfiles transversales es la misma que la escala vertical, y normalmente se tiene el convenio de hacer coincidir la escala vertical del perfil longitudinal con la escala de los perfiles transversales. Escalas comúnmente empleadas en los perfiles transversales son: 1/500, 1/200, 1/100, incluso 1/50.
UBICACIÓN POR PERFILES TRANSVERSALES.
Se parte del perfil longitudinal en el cual se aprecia la cota roja (cota rasante menos cota terreno) y posteriormente se proyecta la caja del perfil transversal (carriles, arcenes y taludes).
Como norma general se denomina D a la superficie de desmonte, T a la superficie de terraplén y d a la distancia entre perfiles transversales. Se pueden presentar los siguientes casos:
1. C. Entre 2 perfiles en terraplén: Volumen = [(T + T´) ·d] / 2.
2. C. Entre 2 perfiles en desmonte: Volumen = [(D + D´) ·d] / 2.
3. C. Entre 2 perfiles, uno en terraplén y el otro en desmonte: Volumen = [(T·d1) (D·d2] / 2.
TEORÍA DE LOS PERFILES:
El estudio de perfiles longitudinales y transversales, asociado con las condiciones necesarias de diseño, constituye los elementos básicos más importantes para el estudio de proyectos de infraestructura vial, riego, edificación etc.
Para el estudio del trazado de canales de cursos de agua caminos,
movimientos de tierra y posterior construcción, es necesario establecer uno o más perfiles longitudinales, por los cuales posteriormente, se efectuara el replanteo del proyecto definitivo de la obra. El balizado (marca de puntos de eje), se materializa a través de estacas, a una distancia constante de 15 a 20 metros en las rectas y 5 o 10 metros en las curvas. Se recomienda marcar con pintura visible en la zona exterior de la vía (cerco si existe).
PERFIL LONGITUDINAL, aquella representación grafica del terreno, como si se hubiese realizado un corte a lo largo del eje de simetría vertical de la vía que muestra la imagen (flecha roja vertical).análogamente, se entiende por perfil transversal, la intersección del terreno con un plano vertical, perpendicular éste al trazado del eje horizontal del camino o vía (flecha amarilla)
Una vez colocadas todas las estacas sobre el eje correspondiente, se procede a nivelar el circuito por alguno de los métodos descritos, de preferencia se recomienda realizar una nivelación cerrada. En la práctica, se hace necesario agregar una columna más al registro, ya que con seguridad se podrá visar varios puntos antes de mover el instrumento a otro lugar. Esta columna, se consignara como lecturas intermedias, las que servirán de apoyo para los cálculos pertinentes.
REPRESENTACIÓN DE LOS PERFILES
Consiste en dibujar sobre un papel milimetrado o asistido por un software computacional del tipo cad, la forma o silueta del terreno utilizando y definiendo un sistema de coordenadas x e y en el cual se debe anotar cada punto observado, su distancia o kilometraje acumulado (en el eje ox), y su cota o altura de elevación (en el eje oy).
Para lograr una adecuada representación del terreno debemos pensar en que el “eje” (flecha azul), de la figura izquierda “corta” el terreno “a lo largo” del mismo por eso se utiliza el concepto de longitudinal para este perfil. Luego en la figura de la derecha tenemos el corte ya realizado y representando las dos dimensiones requeridas, la “distancia” desde el “origen” (o) hacia “x”; y la altura o “cota” desde el origen hacia “y”. Ahora, en términos del dibujo propiamente tal de un perfil longitudinal, es norma emplear para las distancias horizontales (ox), una escala mas reducida en el orden de diez veces. Ejemplo: 1:1000. por lo tanto la escala de las cotas (oy), será de 1:100
En esta imagen del corte de un terreno, podemos apreciar una línea azul por donde se consignan las
(Línea verde).
Distancias horizontales desde el origen hasta cada uno de los
“puntos” (líneas rojas), las líneas rojas a su vez, nos muestran las alturas o cotas de cada punto. al unir los puntos en su máxima altura, se puede apreciar lo que llamaremos “cota de terreno”
Levantamiento de un perfil longitudinal con el método radial
Marque con piquetes la línea 5. Se debe realizar el levantamiento
de la línea AB, el eje de un canal de agua, aplicando el método radial y utilizando un nivel con dispositivo visual. Se mide la distancia horizontal y se marca la línea con estacas o jalones cada 25 m, desde el comienzo hasta el final. Se añaden algunos puntos adicionales donde existen pronunciados cambios de pendiente.
En cada jalón se indica claramente la distancia desde ese punto, hasta el punto inicial A, o sea la distancia acumulada.
Determine Hl y LS 1 6. Se coloca el nivel en EN1. Se
efectúa una visual hacia atrás, VAt, desde un punto fijo de altura H(PF) para determinar la altura del instrumento HI, tal como:
HI = VAt + H(PF)
Efectúe visuales hacia los puntos que se han marcado 7. Desde la estación de nivelación
EN1, se efectúan visuales hacia adelante (VAd) dirigidas a tantos puntos (por ejemplo, seis) de la recta AB como sea posible, comenzando con el punto inicial A.
Haga una lectura de mira hacia adelante desde LS 1 hacia el punto intermedio 8. Cuando es necesario se
desplaza el nivel hacia una nueva estación, para seguir leyendo los puntos siguientes, teniendo en cuenta que:
primero, se debe elegir un punto intermedio PI y efectuar una visual hacia atrás, VAt, para determinar su altura a partir de EN1;
el observador se desplaza hacia la próxima estación de nivelación, EN2, desde la cual puede ver el punto intermedio, PI;el observador efectúa una visual hacia atrás, VAt, en ese punto intermedio para determinar lanueva altura del instrumento, HI.
Haga una lectura de mira hacia atrás desde LS 2 hacia el punto intermedio 9. A continuación se llevan a
cabo visuales hacia adelante, VAd, dirigidas a tantos puntos como es posible, hasta alcanzar el punto final de la recta AB. Si es
