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Nivelación de Perfiles

En ingeniería es común hacer nivelaciones de alineaciones para proyectos de carreteras, canales, acueductos, etc. Estas nivelaciones reciben el nombre de nivelación de perfiles longitudinales y se toman a lo largo del eje del proyecto. En el caso de nivelaciones para proyectos viales, la nivelación se hace a lo largo del eje de proyecto con puntos de mira a cada 20 m, dependiendo del tipo de terreno más en los puntos de quiebre brusco del terreno. Los puntos de cambio y las estaciones deben ubicarse de manera de abarcar la mayor cantidad posible de puntos intermedios. Debe tenerse cuidado en la escogencia de los puntos de cambio ya que éstos son los puntos de enlace o de transferencia de cotas. Deben ser puntos firmes en el terreno, o sobre estacas de madera, vigas de puentes, etc. Siendo los puntos de cambio puntos de transferencia de cotas, en ellos siempre será necesario tomar una lectura adelante desde una estación y una lectura atrás desde la estación siguiente. La nivelación tiene como objetivo final la presentación de planos o dibujos que representan lo que llamaremos Perfiles.

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.

Dibujo del Perfil.

Se dibuja el perfil de una línea para mostrar la elevación relativa de cada punto en la línea y se puede decir que (el perfil) es una vista que representa la intersección de un plano vertical a través de la línea y la superficie del terreno. Es muy útil para conocer la rasante en carreteras y caminos, las pendientes de las líneas de drenaje, canales de riego, etc. Los perfiles se dibujan graficando las elevaciones calculadas de las lecturas de nivel tomadas a intervalos (distancia), sobre el terreno y en puntos donde el terreno cambia de pendiente.

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Mediante un sistema de coordenadas donde las abscisas representan la distancia horizontal entre puntos y las ordenadas corresponden a las cotas. Uniendo estos puntos se obtiene el perfil de la línea que no es más que una serie de líneas rectas que unen puntos sucesivos. *

Los perfiles se pueden hallar: a) Tomando lectura sobre las estacas previamente colocadas con distancias

determinadas.

Perfil longitudinal de una vía

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b) Buscando en el terreno los puntos que tengan cotas redondas y midiendo su distancia.

c) Tomando las lecturas sobre la mira colocada en los puntos donde el terreno presente variaciones en su pendiente y midiendo su respectiva distancia.

Secciones Transversales.

Para ilustrar este concepto lo invitamos primero a que analice las siguientes figuras.

PERFIL DEL EJE NIVELADO

Las secciones transversales son los tomados en sentido normal ó perpendicular, al eje ó alineamiento. El método para obtener una sección transversal es el mismo para obtener un perfil longitudinal.

El punto de partida para obtener cada sección, es el eje del alineamiento, cuya cota

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ya se determinó con la nivelación del perfil longitudinal; se van tomando lecturas de acuerdo a la pendiente y a los cambios de pendiente, midiendo sus distancias.

luego, esto se consigna en una cartera de campo llamada secciones transversales o topografía así:

Cartera de campo de secciones transversales

Donde:

CL: Es la línea central (eje-alineamiento).

IZQ: Lado izquierdo del alineamiento.

DER: Lado derecho del alineamiento.

Lecturas: (0.45,-0.80,etc.) diferencias de nivel con respecto al eje. Distancias: (5.0, 8.50, etc.) distancias perpendiculares con respecto al eje. Luego, en el trabajo de oficina se hallan las cotas de los puntos.

Cartera de oficina de secciones transversales

Después de calculadas las cotas procedemos a dibujar los perfiles transversales

983.93 983.63 983.23 982.626 931.98 861.73 981.48

934 18 983 98 983 13 982 677 882 18 931 82 381 58

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DIBUJO DE SECCION TRANSVERSAL

REPRESENTACIÓNGRAFICA DEL PERFIL LONGITUDINAL

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).

te«MD

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Para lograr una adecuada representación del terreno debemos pensar en que el "eje"

(flecha azul), de la figura izquierda "corta" el terreno "alo 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 e!

"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 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” (línea verde).

PERFIL TRANSVERSAL.

En La construcción de cualquier Obra que requiere de un “eje” de simetría es necesario tener una visión perpendicular al eje, en relación a lo que acontece con el terreno en ese sentido. Eso hace imprescindible los Perfiles Transversales en cada uno de los puntos de eje analizados anteriormente.

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Si nuestro problema fuese construir un canal de regadío sobre un curso de agua como el de la figura, tendríamos que hacer una medición para obtener el Perfil Longitudinal, para lo que seria el curso natural de las aguas por la pendiente o inclinación adecuada (mínimo 3%). Pero además, habría que hacer Perfiles Transversales para proyectar el “encauzamiento” de las aguas de tal forma de evitar el desmoronamiento de los bordes del terreno.

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Al tomar los datos de cada uno de los puntos del Perfil Longitudinal, y en forma perpendicular se debe tomar hacia ambos lados del eje, puntos correspondientes a cada aspecto relevante del terreno.

En la figura tenemos al Topógrafo con su instrumento “visando” las miras ubicadas, tanto hacia la izquierda como a la derecha del punto de eje. Formándose así lo que constituirá en un Perfil Transversal, en ese punto. (Línea azul).

Luego de igual forma que los Longitudinales, se trabajara con un “Perfil Tipo que corresponde al Perfil definido por el Proyecto.

A continuación, tendríamos que confeccionar un registro de campo para el Perfil Transversal, posteriormente procederíamos a calcular el mismo de igual forma que el Perfil Longitudinal.

De hecho cuando es necesario de registran juntos, solo que debemos tener precaución de consignar adecuadamente los datos y su correspondiente observación. LA CLASIFICACION DE LA NIVELACION TOPOGRAFICA.-

> Geométrica o diferencial. > Trigonométrica. > Barométrica. > Satelital

Nivelación Trigonométrica

Manteniéndonos dentro de los límites del campo topográfico altimétrico a fin de despreciar los efectos de curvatura y refracción al considerar la tierra como plana, podemos definir la nivelación trigonométrica como el método de nivelación que utiliza ángulos verticales para la determinación del desnivel entre dos puntos.

Las ecuaciones generales utilizadas en la nivelación trigonométrica se pueden deducir de la figura 6.5.

ligara 6.5. Nivelación kigenemétriea

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-Dh = Di,Sín(V)- P

hv

AH

Debemos calcular la cota de un punto B partiendo de la cota conocida de una base A, visible entre sí. Sabemos que la nivelación trigonométrica es menos precisa que la geométrica, pero también sabemos que nuestra precisión disminuye con el número de operaciones/cambio que realicemos en campo. Si el incremento de cota entre los puntos A y B es importante, deberemos realizar un elevado número de cambios de planos de comparación para realizar la nivelación geométrica, además de realizar lecturas en alturas elevadas de la mira lo que incrementa nuestro error.

Si realizamos el cálculo por nivelación geométrica, no deberemos realizar ningún cambio de aparato, ni de lecturas que aumenten nuestro error.

Consiste en medir un ángulo vertical desde una distancia conocida utilizando un teodolito, calculando la elevación del punto. Con este método se pueden hacer mediciones verticales al mismo tiempo que se hacen las mediciones de los ángulos

horizontales de una triangulación. Es un método más económico pero menos preciso que la nivelación geométrica. Con frecuencia es el único método para establecer control vertical preciso en áreas montañosas.

NIVELACION TRIGONOMETRICA CON ESTACION TOTAL

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El resultado final dependerá sólo de la precisión de nuestra estación total.