CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

8
1.01. SUPERFICIE DE REFERENCIA o NIVEL DE REFERENCIA. Es la superficie de nivel a la cual se refieren las elevaciones, por ejemplo el Nivel Medio del Mar. 1.02. NIVEL MEDIO DEL MAR. Es una superficie imaginaria que resulta de eliminar todas la perturbaciones del equilibrio del agua tales como mareas ó efectos de la luna ó el sol, lo que se obtiene mediante observaciones, por medio de un Mareógrafo a lo largo de 20 años, considerando el nivel medio del mar como una superficie de aguas tranquilas. 1.03. ALTURA DE UN PUNTO. Es la altura que tiene cualquier punto ubicado sobre la superficie de la tierra, con respecto a una superficie a referencia. En otras palabras es la distancia vertical desde el punto a un plano Horizontal tomando arbitrariamente o superficie o nivel de referencia 1.04. DESNIVEL ( h). Es la diferencia de alturas entre dos líneas de nivel ó puntos topográficos 1.05. NIVELAR. Es la operación de medir o determinar distancias verticales, ya sea directa o indirectamente con el objeto de tener desniveles. 1.06. COTA. Es la altura de un punto con respecto una superficie o nivel de referencia. a. COTA RELATIVA. Cuando la superficie, plano o nivel de referencia es tomado arbitrariamente. b. COTA ABSOLUTA. Cuando la superficie, plano o nivel de referencia es el nivel medio del mar. 1.07. BENCH MARK (B.M.). Es un punto topográfico natural o artificial permanente, señalado y fijo sobre el terreno, cuya cota o altura es conocida y está referida al nivel medio del mar y sirve para iniciar ó requerir una nivelación. 2.00 NIVELES. 1. NIVELES DE TUBO ABIERTO. Es el instrumento basado en el principio de vasos comunicantes. (h1-h2) = h1 h2 2. NIVELES DE TUBO CERRADO. Se los denomina a los niveles que se encuentran compuestos por una cápsula generalmente de vidrio cerrada, la que ha sido parcialmente llena con un liquido poco viscoso de alcohol o éter. Su misión es conseguir que el instrumento que los contiene esté en un plano horizontal.

Transcript of CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

Page 1: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

1.01. SUPERFICIE DE REFERENCIA o NIVEL DE

REFERENCIA. Es la superficie de nivel a la cual se refieren las elevaciones, por ejemplo el Nivel Medio del Mar.

1.02. NIVEL MEDIO DEL MAR. Es una superficie imaginaria que resulta de eliminar todas la perturbaciones del equilibrio del agua tales como mareas ó efectos de la luna ó el sol, lo que se obtiene mediante observaciones, por medio de un Mareógrafo a lo largo de 20 años, considerando el nivel medio del mar como una superficie de aguas tranquilas.

1.03. ALTURA DE UN PUNTO. Es la altura que tiene cualquier punto ubicado sobre la superficie de la tierra, con respecto a una superficie a referencia. En otras palabras es la distancia vertical desde el punto a un plano Horizontal tomando arbitrariamente o superficie o nivel de referencia

1.04. DESNIVEL ( h). Es la diferencia de alturas entre dos líneas de nivel ó puntos topográficos

1.05. NIVELAR. Es la operación de medir o determinar

distancias verticales, ya sea directa o indirectamente con el objeto de tener desniveles.

1.06. COTA. Es la altura de un punto con respecto una superficie o nivel de referencia. a. COTA RELATIVA. Cuando la superficie, plano

o nivel de referencia es tomado arbitrariamente.

b. COTA ABSOLUTA. Cuando la superficie, plano o nivel de referencia es el nivel medio del mar.

1.07. BENCH MARK (B.M.). Es un punto topográfico natural o artificial permanente, señalado y fijo sobre el terreno, cuya cota o altura es conocida y está referida al nivel medio del mar y sirve para iniciar ó requerir una nivelación.

2.00 NIVELES. 1. NIVELES DE TUBO ABIERTO. Es el

instrumento basado en el principio de vasos comunicantes.

∆(h1-h2) = h1 – h2

2. NIVELES DE TUBO CERRADO. Se los

denomina a los niveles que se encuentran compuestos por una cápsula generalmente de vidrio cerrada, la que ha sido parcialmente llena con un liquido poco viscoso de alcohol o éter. Su misión es conseguir que el instrumento que los contiene esté en un plano horizontal.

Page 2: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

Existe 2 tipos fundamentales, el nivel esférico y el nivel tubular (o tórico, o nivel de aire). En este principio se basan los niveles de carpintero, el eclímetro y es utilizado por todo equipo de topografía.

Nivel circular o esférico o de aproximación: - Se utiliza cuando no se requiere una perfecta nivelación. Es una pequeña caja metálica cilíndrica trunca con un líquido poco viscoso en el interior dejando una burbuja de aire. La parte superior, es de cristal, convexa, con un círculo grabado en el centro donde debe colocarse la burbuja. Son rápidos y prácticos, tienen poca sensibilidad, para medidas aproximadas en mm (Tolerancias: aprox. ±0,1 mm)

Nivel tubular: Es más preciso que el anterior, es un tubo de vidrio de forma tórica de escasa curvatura, normalmente montado sobre un armazón metálico, con un liquido poco viscoso, dejando una burbuja de aire. Lleva unos trazos o divisiones, separadas 2 mm frecuentemente. A mayor radio de curvatura mayor sensibilidad y por consiguiente mayor precisión. El líquido además debe rendir otras condiciones, como lo son: no congelarse a temperaturas bajas, debe ser inalterable en el transcurso del tiempo y que no ataque al vidrio del tubo. Estas condiciones las reúnen el alcohol, el éter y la bencina.

a. Nivel de CarpinteroInstrumento que sirve para determinar la horizontalidad y la verticalidad en base a niveles tubulares

b. Eclímetro o Nivel Abney

Se caracteriza por su manejo sencillo y la rapidez con que se pueden determinar los ángulos de elevación y de depresión. El instrumento se utiliza especialmente para mediciones preliminares, construcciones de carreteras y líneas ferrocarriles, secciones transversales, gradientes e exploraciones de pendientes.

NIVEL DE INGENIERO O EQUIALTÍMETRO. Instrumento compuesto principalmente de un anteojo que lleva un nivel tubular. Con el conjunto (anteojo y nivel tubular) se puede visar a cualquier objeto, a un nivel cualesquiera, con el cual se puede propagar al resto de objetos, el anteojo y nivel tubular, puede girar alrededor de un eje vertical, llamado eje de rotación del nivel; en la parte interior del ocular se tiene una marca o hilos horizontales y verticales que se les conoce con el nombre de hilos del retículo ó cruz polar, los que son visibles en superposiciones con la imagen u objeto, sirven para efectuar las lecturas en la mira o estadia.

Page 3: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

PARTES DE UN EQUIALTÍMETRO O NIVEL DE INGENIERO

A. Base Nivelante. B. Cuerpo. A. Base Nivelante. Es la parte del instrumento que se

encuentra en contacto o sirve unión entre el trípode y el nivel o equialtímetro, las partes más importantes son:

1. Tornillos Nivelantes. B. Cuerpo. Es la parte del instrumento, compuesta

básicamente por un anteojo telescópico giratorio, es la parte que gira al rededor del eje de rotación del instrumento y da la dirección y sirve para la toma de datos de nivelación. Tiene los siguientes partes y tornillo principales: 1. Ocular. 2. Nivel Circular o Esférico 3. Tornillo de Enfoque.

EJES DE TODO NIVEL DE INGENIERO O

EQUIALTÍMETRO. MECÁNICO

1. Eje de Rotación del Instrumento 2. Eje de Colimación o de la visual

3.00 NIVELACIÓN

Es el procedimiento para hallar la diferencia de nivel o altura entre dos puntos. También se define como el procedimiento que sirve para hallar la diferencia de alturas de puntos de la superficie terrestre con respecto a un plano horizontal de comparación ó superficie de referencia. 3. MÉTODOS DE NIVELACIÓN. 3.1. NIVELACIÓN GEOMÉTRICA ó DIRECTA ó POR ALTURAS. Es el método que consiste en medir distancias verticales ó alturas, utilizando un Nivel Óptico Fijo o Nivel de Ingeniero o Equialtímetro

3.2. NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA. También

llamada Nivelación Taquimétrica. Es el método

que se fundamenta en la medición de ángulos

verticales y distancias horizontales ó inclinadas

para lo cuál es necesario utilizar un Teodolito y

una mira ó estadia, para la determinación de

distancias y ángulos verticales. Luego con la

ayuda de cálculos trigonométricos se puede

calcular la diferencia de cota entre los puntos

visados.

4.00 MÉTODOS DE NIVELACIÓN GEOMÉTRICA 4.1. NIVELACIÓN SIMPLE.

a. VISTA ATRÁS. Es la visual que se efectúa hacia un

punto cuya cota es conocida. b. VISTA ADELANTE. Es la visual que se efectúa hacia

un punto cuya cota de desea conocer.

Page 4: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

c. ALTURA DE INSTRUMENTO. Es la altura calculada desde el nivel o superficie de referencia y el eje de la visual u horizontal del nivel o equialtímetro.

Altura del Instrumento = Cota del punto + Vista Atrás en el mismo punto. Cota P = Altura del Instrumento - Vista Adelante en P. Punto P: Cualesquier punto

Altura del Instrumento = Cota del punto + Vista Atrás en el mismo punto. Donde: Vista Atrás = hA Cota B = Altura del Instrumento - Vista Adelante en B Donde: Vista Adelante = hB LECTURA EN LA MIRA: Para leer la altura donde señala el hilo del retículo, se debe tener en cuenta lo siguiente:

1. Los dos primeros números se llenen. En el ejemplo 1.3

2. El siguiente numero se cuenta. En el ejemplo 3 3. El ultimo se aproxima. En el ejemplo 5

Quedando de esta manera la lectura como: 1.335 metros

4.2. NIVELACIÓN COMPUESTA

Page 5: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

5.00 COMPENSACIÓN DE LA NIVELACIÓN GEOMÉ-

TRICA COMPUESTA La compensación de un trabajo de nivelación teniendo en cuenta lo siguiente: Para determinar el error que se ha cometido al

realizar cualquier nivelación, se debe aplicar que la sumatoria de las vistas atrás menos la sumatoria de vistas adelante que tengan vista atrás mas la última, debe ser igual acero, de no ser así existe un error que debe ser igual al resultado obtenido a la diferencia que exista entre la cota de regreso se compara con la cota de partida; de no ser iguales: Los cálculos de están mal.

A este error se lo denomina error de cierre de la nivelación, y debe ser comparado con el error máximo permisible de acuerdo al tipo de nivelación, si este error es menor que el máximo permisible entonces se procede con la compensación y si fuera mayor se regresa a campo a nivelar nuevamente.

Para compensar o corregir el error, se debe tener en cuenta el error de cierre (e), d1. d2...., las distancias parciales o distancias entre puntos nivelados y (DT) la distancia total del circuito cerrado (ida y vuelta).

El error (e) de cierre puede ser positivo o negativo. e = Σ(Vistas Atrás) - Σ(Vistas Adelante(*))

(*) Que tengan vista atrás mas la última Error que debe ser comparado con e = cota de regreso - cota inicial.

A fin de determinar si los cálculos realizados en la libreta de campo no tienen errores. Si llamamos a:

e = Error de Cálculo e(máx.) = Error Máximos Permisible Siendo Para una nivelación ordeninaria

Donde Dk = Distancia del circuito (ida y vuelta) en

kilómetros. Si e ≤ e(máx.) El error se habrá de repartir en cada

punto teniendo en cuenta las distancias parciales d1, d2,..dn.

Por lo tanto : C1 = (-e x (d1)/DT) C2 = (-e x (d1 + d2)/DT) C3 = (-e x (d1 + d2 + d3)/DT), ….. Etc. Donde: C1 = Corrección para cada cota (Cota 1) E = error de cierre de la nivelación (d1) = Distancia acumulada del punto 1 (d1 + d2) = Distancia acumulada del punto 2 (d1 + d2 + d3) = Distancia acumulada del punto 3 Finalmente: Cota Compensada = Cota Calculada + C (corrección)

Page 6: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

Error máximo permisible = 0.04 √0.910 = 0.038 e = Σ(Vistas Atrás) - Σ(Vistas Adelante(*)) (*) Que tengan vista atrás mas la última

6.00 NIVELACIÓN DE PERFILES LONGITUDINALES Tiene por objeto determinar las cotas a distancias conocidas sobre un trazo determinado o líneas establecidas, que generalmente es el eje, ya sea de una calle, de una carretera, de un canal etc. del que se pretende obtener una sección vertical de la superficie del terreno según una línea fija, al que se le denomina "PERFIL LONGITUDINAL". Se toma el perfil a lo largo de la línea de centros, esto quiere decir por la línea central o eje, línea que ha sido "estacada" a cada 20.00 metros lineales en zonas de tangencia y en zonas de curva a 10.00 ó 5.00 metros. El trazo del PERFIL LONGITUDINAL sobre el terreno y las distancias entre puntos se marcan separadamente de antemano, colocando estacas, motivo por lo cual a esta acción se la llama ESTACADO. El procedimiento es enteramente semejante a de nivelación diferencial simple y en algunos caso se puede utilizar nivelación compuesta. La nivelación deberá ser en un circuito, esto quiere decir que será de IDA Y VUELTA o en todo caso de CIRCUITO CERRADO, ya que el punto inicial debe ser el punto final.

Comprobación Error = Σ(V.Atras) – Σ(V.Adel.) Error = 9.560 - 9.578 = 0.018 Error = Cota Final – Cota Inicial Error = 1016.762 - 1016.318 = 0.018 //OK

La escala usada en la vertical (Cotas), deberá ser 10 veces mayor que la escala utilizada en el eje horizontal (Longitud), de tal manera que se pueda visualizar mejor los accidentes topográficos; Ejemplo, si se usa en la escala vertical (cotas) 1/200, en la escala horizontal (longitudes) se usará 1/2000

Page 7: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

7.00 SECCIONES TRANSVERSALES. Es el corte que se hace al terreno en sentido perpendicular al eje del perfil longitudinal en el caso de tramos en tangente y en el caso de forma circular sigue la dirección del radio. Se dibuja a la escala que se ha optado para las cotas del perfil longitudinal

UTILIZANDO EL NIVEL DE INGENIERO O EQUIALTIMETRO Y WINCHA

PENDIENTE

Pendiente. Es la inclinación del terreno respecto a la horizontal. Puede estar dada en porcentaje o con el valor del ángulo que tiene dicho terreno con la horizontal. La Pendiente puede determinarse con un eclímetro o mediante el valor de las cotas del tramo: Cota final y cota inicial, así como la distancia horizontal que existe entre los puntos cuya pendiente se desea conocer.

Ejemplos: 1. Se tiene un terreno de forma rectangular, en donde

se desea construir una pequeña cancha de fútbol, y al ejecutar la nivelación se tiene que los vértices tienen las siguientes cotas: A = 254.623; B = 254.859; C= 253.341 y D = 255.015 metros sobre el nivel del mar. Se pide: a. Calcular la pendiente entre cada dos vértices

consecutivos, si las dimensiones del terreno son de 112 x 63 metros

b. Calcular la altura de corte o relleno en cada uno de los vértices, Si se toma como base el punto B

2. En el trazo de una carretera, se determinó que el

punto inicial del eje tiene una cota de 2745.25 m.snm. Si la pendiente del eje en un tramo de longitud de 240 metros, debe tener -4%, y el ancho de la vía es de 3.30 m. a ambos lados del eje, y si la pendiente transversal del carril (Bombeo) debe ser del -2% a partir del eje y Además se sabe que el eje de la carretera ha sido estacada a cada 20 metros. Se pide: 1. Calcular las cotas finales del eje de la carretera. 2. Calcular las cotas finales al término de la sección

transversal.

Page 8: CUARTA UNIDAD (Altimetria y Nivelacin)

REDES DE APOYO ALTIMÉTRICO El control de la medida de la altura (cotas) de los vértices de una red de apoyo de levantamiento topográfico se realiza por medio de las denominadas Redes de Apoyo Altimétrico y que son ejecutadas por la medición de circuitos de nivelación. Para obtener una red de apoyo altimétrico muchas veces tiene que plantearse varios circuitos cerrados de nivelación en los que uno o más tramos nivelados de un circuito lo son también de los circuitos adyacentes, teniéndose en este caso una red de circuitos de nivelación. DEFINICIÓN DE CIRCUITO. Todo circuito de nivelación se define como la nivelación que partiendo de un punto también de cota conocida llega a otro punto ó vuelve al mismo punto del que se inicio la nivelación. COMPENSACIÓN DE CIRCUITOS DE NIVELACIÓN. Para compensar circuitos de nivelación y por consiguiente una red de apoyo altimétrico, existe varios métodos, dentro de ellos y muy utilizado es el método: DE APROXIMACIONES SUCESIVAS