Habilitación Profesional

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UNIVERSIDAD DE CONCEPCION JAIME RAVANAL P. UNIDAD ACADEMICA LOS ANGELES PROF. PATROCINANTE INGENIERIA (E) GEOMENSURA TOPOGRAFÍA EMPLEADA PARA ENFRENTAR FALLA GEOLÓGICA EN TUNEL “Túnel de Aducción Central Hidroeléctrica Ralco” MIGUEL LABRA R. 15 de Marzo de 2004 PATRICIO URTUBIA A. ALUMNOS

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  • UNIVERSIDAD DE CONCEPCION JAIME RAVANAL P. UNIDAD ACADEMICA LOS ANGELES PROF. PATROCINANTE INGENIERIA (E) GEOMENSURA

    TOPOGRAFA EMPLEADA PARA ENFRENTAR FALLA GEOLGICA EN TUNEL

    Tnel de Aduccin Central Hidroelctrica Ralco MIGUEL LABRA R. 15 de Marzo de 2004 PATRICIO URTUBIA A. ALUMNOS

  • SUMARIO

    La Habilitacin Profesional comienza dando a conocer antecedentes de la Obra,

    generalidades de la construccin de tneles e informacin explicativa acerca de las fallas

    geolgicas y su repercusin en el trabajo de tneles. Adems se presentan las opciones de

    sostenimiento, bsicas y especiales, que se utilizan en el Tnel de Aduccin de la Central

    Hidroelctrica Ralco debido a la presencia de falla geolgica.

    Se incluyen tambin las tolerancias requeridas para el trabajo topogrfico en esta Obra.

    Se analiza y explica la obtencin de coordenadas en el espacio por medio del mtodo

    calculado y el mtodo de grfica digital, con el fin de replantear perforaciones que son

    utilizadas para el mejor sostenimiento de la falla geolgica. Tambin se incluye la

    metodologa de replanteo utilizada en terreno tanto para las perforaciones como para el

    montaje de marcos de refuerzo.

    Finalmente se describe la metodologa ideal para llevar a cabo un monitoreo de

    deformaciones en un tnel. A la vez se incluye el mtodo utilizado en el Tnel de Aduccin

    de la Central Hidroelctrica Ralco y la obtencin de datos para la posterior generacin de

    un grfico que representa el desplazamiento de puntos monitoreados especficos.

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  • INDICE

    SUMARIO ............................................................................................................................. 2 INDICE.................................................................................................................................. 3 INTRODUCCION ................................................................................................................ 7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................... 8 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 10

    Objetivo General .............................................................................................................. 10

    Objetivos Especficos ....................................................................................................... 10 CAPITULO 1 ..........................................................................................................................Antecedentes Generales ..................................................................................................... 13

    1.1 ANTECEDENTES DE LA OBRA ............................................................................ 14

    1.2 CONSTRUCCIN DE UN TNEL.......................................................................... 15

    1.3 FALLA GEOLGICA............................................................................................... 18

    1.4 SOSTENIMIENTO DE ROCA.................................................................................. 22

    1.4.1 Tipos de Sostenimiento Considerados en el Proyecto......................................... 22

    1.4.1.1 Formas de Empleo........................................................................................ 23

    1.4.1.2 Hormign Proyectado para Sostenimiento de Excavaciones ....................... 24

    1.4.1.3 Materiales ..................................................................................................... 26

    1.4.1.4 Refuerzos...................................................................................................... 27

    1.4.1.5 Preparacin de las superficies ...................................................................... 28

    1.4.2 Refuerzos con Pernos y Marcos .......................................................................... 30

    1.4.2.1 Pernos ........................................................................................................... 30

    1.4.2.2 Marcos .......................................................................................................... 32

    1.4.2.3 Tipos de Marco utilizados en Tnel. ............................................................ 33

    3

  • 1.4.3 SOSTENIMIENTO ESPECIAL............................................................................ 39

    1.4.3.1 Inyecciones ................................................................................................... 39

    1.4.3.2 Micropilotes.................................................................................................. 43 CAPITULO 2 ..........................................................................................................................Metodologa de Clculo, Replanteo y Montaje de Sostenimientos ................................ 52

    2.1 TOLERANCIAS ........................................................................................................ 53

    2.1.1 Triangulacin Secundaria o de Enlace .................................................................... 55

    A Monumentacin ...................................................................................................... 55

    B Tolerancias admisibles........................................................................................... 57

    2.1.2 Poligonal Bsica o de Precisin............................................................................... 58

    A Monumentacin ..................................................................................................... 58

    B Tolerancias admisibles........................................................................................... 58

    2.1.3 Poligonal Secundaria ............................................................................................... 60

    A Monumentacin ..................................................................................................... 60

    B Tolerancias admisibles........................................................................................... 60

    2.1.4 Nivelacin ptica Geomtrica de Precisin............................................................ 62

    A Monumentacin ..................................................................................................... 62

    B Tolerancias ............................................................................................................. 62

    2.1.5 Nivelacin ptica Geomtrica Corriente ................................................................ 63

    2.1.6 Puntos de Referencia o de Apoyo Topogrfico....................................................... 63

    A Ubicacin de los puntos de referencia ................................................................... 63

    B Identificacin de los puntos de referencia ............................................................. 64

    2.1.7 Replanteo y Tolerancias para Excavaciones Abiertas............................................. 64

    4

  • 2.2 CLCULO DEL ANGULO HORIZONTAL, ANGULO VERTICAL, Y COORDENADAS DE UN PUNTO DE PERFORACIN ............................................. 66

    2.2.1 Generalidades .......................................................................................................... 66

    2.2.2 Clculo de ngulo Vertical y Horizontal de un Punto de Perforacin ................... 69

    2.2.3 Clculo de Coordenadas de un Punto de Perforacin.............................................. 77

    2.3 OBTENCIN DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES POR MEDIO DE GRAFICA 3-D ................................................................................................................. 84

    2.3.1 Aspectos Generales ............................................................................................. 84

    2.3.2 UCS (User Coordinate System)........................................................................... 85

    2.3.3 Viewports ............................................................................................................. 90

    2.3.4 Comandos de Control de Pantalla ...................................................................... 92

    Espacio modelo y espacio papel............................................................................... 92

    2.3.5 Visualizacin en 3D............................................................................................. 94

    Comando: 3DORBIT ..................................................................................... 95

    2.3.6 Obtencin de Coordenadas ............................................................................... 103

    2.4 REPLANTEO DE PERFORACIONES ................................................................... 113

    2.4.1 Criterios para la perforacin ............................................................................ 113

    2.4.2 Objetivos de la Perforacin............................................................................... 117

    2.4.3 Metodologa de Replanteo................................................................................. 120

    Estacionamiento del Instrumento ........................................................................... 120

    2.5 MONTAJE DE MARCOS ....................................................................................... 128

    2.5.1 Generalidades.................................................................................................... 128

    2.5.2 Metodologa....................................................................................................... 129

    5

  • CAPITULO 3 ..........................................................................................................................Monitoreo de Deformaciones........................................................................................... 133

    3.1 GENERALIDADES................................................................................................. 134

    3.2 MEDIDAS DE CONVERGENCIA ......................................................................... 136 CONCLUSION ................................................................................................................. 143 GLOSARIO....................................................................................................................... 146 BIBLIOGRAFA .............................................................................................................. 149

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  • INTRODUCCION

    En la construccin de las grandes obras civiles, se relacionan una serie de elementos

    que hacen factible la realizacin del proyecto, ya sea de orden constructivo, logstico,

    econmico, medio ambiental, entre otros. Sin duda al momento de formular un proyecto, es

    de vital importancia estudiar los diferentes casos o situaciones que se pueden presentar en

    la construccin, y planificar las soluciones a diferentes inconvenientes que pueden surgir.

    Esta es, sin duda, la etapa ms difcil al momento de la idealizacin de una obra. La

    planificacin de la construccin de un tnel no es la excepcin, pues entran en juego temas

    relacionados con la mecnica de suelos, los cuales dictaminan la forma idnea para la

    excavacin segura de la seccin proyectada.

    La conduccin de un tnel se ve seriamente afectada cuando en un punto de su

    avance aparece una falla geolgica, la cual puede ser de mayor o menor gravedad.

    Esto conlleva complicaciones a todo nivel que cambian por completo el esquema de

    trabajo implicando nuevas actividades y metodologas por parte de los profesionales

    involucrados, dentro de los cuales el Geomensor desempea un papel vital llevando la

    topografa del tnel en esta nueva circunstancia. Estas metodologas incluyen el apoyo

    topogrfico con la precisin necesaria tanto para actividades de soporte, monitoreo de

    deformaciones y otras tareas que apuntan al tema de la seguridad, como tambin para otros

    trabajos relacionadas directamente con el avance de la excavacin.

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  • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    Cuando las obras han comenzado, por lo general aparecen condiciones que no

    estaban contempladas o que los estudios no advirtieron. En el caso de tneles, las fallas

    geolgicas son un real problema para las empresas dedicadas a este tipo de trabajo, puesto

    que implica mayores cuidados al momento de excavar debido a que se utilizan tecnologas

    mas avanzadas; se deben aadir a la seccin del tnel soluciones de soporte, y adems se

    debe contratar mas personal para las actividades antes mencionadas, lo cual hace que las

    excavaciones se realicen de forma mas lenta lo que se traduce en un mayor costo.

    La presencia de una falla geolgica en la construccin de un tnel hace que se

    modifiquen las actividades normales de excavacin. Estas nuevas actividades se desarrollan

    en conjunto con diferentes profesionales, siendo el Ingeniero Geomensor el que tiene un

    papel importante en estas nuevas actividades. La falla representa un problema en el sentido

    de que si se contina excavando de forma convencional, el tnel puede fcilmente

    desmoronarse, por lo cual se debe establecer un sostenimiento especial, el cual requiere de

    mtodos topogrficos especficos.

    Esta Habilitacin Profesional pretende investigar todos los procedimientos

    ejecutados en esta circunstancia por medio de realizar una prctica en terreno,

    desempeando funciones como topgrafos y manipulando el instrumental utilizado

    especficamente para dichos fines, buscando describir por medio de teora, relatos,

    8

  • imgenes y videos obtenidos en terreno por los seminaristas, los trabajos que se observaron

    in situ mientras se construa el Tnel de Aduccin de la Central Hidroelctrica Ralco,

    para finalmente aportar con sugerencias para mejorar u optimizar tales procedimientos, y a

    la vez suministrar un medio visual por medio del cual se vuelva an ms clara la

    descripcin de la Obra.

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  • OBJETIVOS

    Objetivo General

    Estudiar y manejar la topografa que se utiliza para enfrentar la falla geolgica en la excavacin del Tnel de Aduccin de la Central Hidroelctrica Ralco.

    Objetivos Especficos

    Entregar una descripcin de la obra. Estudiar los clculos necesarios para replantear los puntos de perforacin para la

    instalacin de micropilotes y aplicacin de inyecciones.

    Describir el replanteo de los puntos de perforacin. Diferenciar mtodos de obtencin de coordenadas tridimensionales de forma

    calculada y la grfica digital en 3-D.

    Describir la medicin de convergencias. Describir el montaje de marcos. Mencionar las tolerancias y especificaciones tcnicas para el trabajo topogrfico. Dar a conocer los tipos de sostenimientos presentes en la zona de falla. Generar un CD-ROM explicativo referente al tema.

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  • METODOLOGIA DE TRABAJO 1.- RECOPILACIN DE MATERIAL BIBLIOGRFICO

    Descripcin: En esta etapa se recopil la informacin general para ubicarse en el contexto

    del tema, y as lograr el nivel de conocimiento necesario para enfrentar esta problemtica.

    2.- TRABAJO EN TERRENO

    Descripcin: El trabajo en terreno se llev a cabo durante 4 meses, y consisti en

    desempear funciones como Topgrafo con el fin de recopilar de informacin en terreno

    acerca de las metodologas empleadas, tiempos de trabajo para los distintos replanteos y

    conseguir la experiencia en el tema.

    Esta etapa se realiz de forma peridica con el fin de aportar al desarrollo de los

    trabajos, y relacionar los conocimientos que se tenan a medida que la investigacin se

    desarroll.

    3.- ESTUDIO Y ANALISIS DE PROCEDIMIENTOS Y METODOLOGIAS

    Descripcin: Aqu se desarrollaron los tems de la investigacin, teniendo en consideracin

    los objetivos planteados en base a la experiencia adquirida en terreno.

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  • 4.- OBTENCION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES

    Descripcin: Conociendo los procedimientos de replanteo de perforaciones, se

    determinaron metodologas simplificadas de obtencin de coordenadas tridimensionales,

    tanto en forma manual como tambin en grafica digital, generando conclusiones al

    respecto.

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  • CAPITULO 1

    Antecedentes Generales

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  • 1.1 ANTECEDENTES DE LA OBRA

    El proyecto al cual est avocada esta Habilitacin Profesional est situado en la comuna

    de Santa Brbara en el sector de Alto Bo Bo. El objetivo de dicho proyecto es la

    construccin de la Central Hidroelctrica Ralco, cuya presa se encuentra a unos 30 Km.

    aproximadamente de la Central Hidroelctrica Pangue.

    La Central Ralco est conformada por un conjunto de obras, de pequea a gran

    envergadura, dentro de las cuales destacan la presa, las obras de toma, el tnel de aduccin

    y la caverna de mquinas conformada por dos unidades donde se ubican las turbinas.

    Entre las obras mencionadas, el Tnel de Aduccin presenta el mayor atractivo para

    esta Habilitacin Profesional, puesto que dentro de sus 7.137 m de extensin, incluyendo

    las obras de toma, se presenta un sector que no permite excavar de forma convencional

    debido a una situacin irregular en la composicin geomorfolgica de la roca conocida

    como falla.

    La seccin del tnel de aduccin es de forma circular con un radio de excavacin 4,90

    m que corresponde al radio externo de hormigonado de revestimiento del tnel, el cual

    tiene un espesor de 30 cm.

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  • A lo largo de los 7.000 m existen 3 cambios de pendiente y una chimenea de equilibrio,

    destinados al control de la velocidad con que llega el agua al pique en presin y alcanza

    finalmente las turbinas para la generacin de energa elctrica.

    1.2 CONSTRUCCIN DE UN TNEL

    La construccin o perforacin de un tnel se realiza abriendo con explosivos o

    taladrando y excavando corredores. Los tneles que atraviesan montaas se suelen empezar

    por los dos extremos a la vez, como es el caso del tnel para la Central Hidroelctrica que

    se describe en esta Habilitacin. Cuando se construyen tneles muy largos, es necesario

    excavar conductos verticales a ciertos intervalos para perforar el tnel desde ms de dos

    puntos. La mejora de la maquinaria para taladrar y perforar permite construir un tnel

    cuatro a cinco veces ms rpido que con las tcnicas antiguas.

    La taladradora de aire comprimido es el avance que ms ha acelerado el proceso de

    construccin de tneles en los ltimos aos. Se suelen montar varias perforadoras en unos

    vehculos mviles llamados Jumbos, que avanzan hacia la pared de roca y abren huecos

    en sitios predeterminados. Estas perforaciones se rellenan con cargas explosivas, se despeja

    la zona y se hacen detonar. Despus se eliminan los trozos de roca y se repite el proceso.

    15

  • Fig. 1.- Jumbo

    Sin embargo, el polvo que generan las explosiones es un problema, ya que retrasa la

    excavacin y puede producir enfermedades a los trabajadores. Se ha utilizado en fechas

    recientes una mquina que pulveriza una fina cortina de agua que asienta el polvo despus

    de la explosin.

    En minera, al encontrarse con una falla, se opta simplemente por cambiar la

    direccin de la excavacin alejndose de la falla. Considerando que el tnel en cuestin

    est destinado a ser un tnel de aduccin para transporte de agua en una central

    hidroelctrica, la direccin que lleva es nica y slo se excava en direcciones alternas con

    el fin de construir galeras, las cuales tienen entre otros, los objetivos de drenar las grandes

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  • cantidades de agua presentes en la montaa, y ayudar a la excavacin avanzando de forma

    paralela al tnel con mayor velocidad por tener una seccin ms pequea.

    Por esto, al encontrarnos con una falla geolgica debemos optar por otras formas de

    excavacin, que se adecuen de mejor manera a la situacin. Debido a esto, se implementan

    opciones de sostenimiento que entran en juego de acuerdo a los estudios que se van

    realizando por Geologa con el apoyo de Topografa.

    La opcin utilizada en el tnel que se est estudiando, en condiciones donde no se

    presenta la falla, es la de detonar explosivos instalados en perforaciones realizados con

    Jumbos dotados de una serie de taladros de distintos dimetros.

    Esta opcin no es siempre aplicable debido a que el tipo de roca necesario para

    dicho mtodo debe ser el ideal.

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  • 1.3 FALLA GEOLGICA

    Una falla se define como una lnea de fractura a lo largo de la cual una seccin de la

    corteza terrestre se ha desplazado con respecto a otra. El movimiento responsable de la

    dislocacin puede tener direccin vertical, horizontal o una combinacin de ambas. En las

    masas montaosas que se han alzado por movimiento de fallas, el desplazamiento puede ser

    de miles de metros que representan el efecto, acumulado a largo plazo, de desplazamientos

    pequeos e imperceptibles en vez de un nico gran levantamiento. Sin embargo, cuando la

    actividad de la falla es repentina y abrupta, se puede producir un fuerte terremoto e incluso

    una ruptura de la superficie formando una forma topogrfica llamada escarpe de falla.

    La superficie sobre la que se ha producido un desplazamiento se llama superficie o

    plano de falla. Si el plano no es perpendicular pero el desplazamiento ha tenido un

    componente vertical, las rocas de un lado aparecern posadas sobre las del otro. El lado

    ms alto, o superior, se llama labio elevado o subyacente; el inferior se denomina labio

    hundido o yacente.

    En una falla normal, producida por tensiones, la inclinacin del plano de falla

    coincide con la direccin del labio hundido. En una falla inversa, producida por las fuerzas

    que comprimen la corteza terrestre, el bloque llamado labio hundido en la falla normal,

    asciende sobre el plano de falla; de esta forma, las rocas de los estratos ms antiguos

    aparecern colocadas sobre los estratos ms modernos, dando lugar as a los

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  • cabalgamientos. A veces, adems de producirse este movimiento ascendente tambin se

    desplazan los bloques horizontalmente, es el caso de las fallas de desgarre o en cizalla. Si

    pasa tiempo suficiente, la erosin puede allanar las dos paredes destruyendo cualquier traza

    de ruptura de la superficie del terreno; pero si el movimiento de la falla es reciente o muy

    grande, puede dejar una cicatriz visible o un escarpe de falla con forma de precipicio.

    Fig.2.- Tipos de Fallas

    Como podemos apreciar existen diferentes tipos de falla las cuales pueden interferir

    de forma importante las excavaciones de un tnel. En lo particular, la falla encontrada en la

    ventana 2 del tnel de aduccin es una inconsistencia del material representado por una

    franja que se encuentra en forma transversal al eje del tnel.

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  • La composicin de esta falla es de material arcilloso con mucha presencia de agua.

    Segn investigaciones del departamento de Geologa, se ha concluido que la falla es

    producto de poca antigedad en la formacin de ciertos sectores conformados slo por

    sedimentacin, y es altamente probable que en construcciones futuras de nuevas centrales

    hidroelctricas se encuentren con este tipo de problema a travs de los sondajes geolgicos.

    La naturaleza inestable de la falla compuesta de material arcilloso y saturado de

    agua, hace necesario que se realicen todo tipo de perforaciones, ya sea para drenar el agua o

    para llevar a cabo campaas de sostenimiento tales como las inyecciones o instalacin de

    marcos y micropilotes.

    Fig. 3.- Perforacin en frente con exceso de agua

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  • De acuerdo al mtodo escogido de trabajo, la frente que posee falla es sostenida de

    forma preliminar por medio de Shotcrete que como lo indica su nombre es un concreto

    disparado, el cual se endurece formando un caparazn de una o ms capas, que

    posteriormente ser perforado e inyectado.

    La falla tiene entre 60 y 70 m de ancho, distancia que cruza transversalmente la

    seccin del tnel entre aproximadamente los kilometrajes 4281 y 4341 del tnel de

    aduccin.

    Fig.4.- En la imagen se muestra una planta de la condicin del tnel de aduccin y galeras auxiliares (en

    verde) en relacin a la falla geolgica (en amarillo).

    21

  • 1.4 SOSTENIMIENTO DE ROCA

    Las caractersticas o tipo de sostenimiento de roca que se especifica en cada caso, as

    como sus requerimientos mnimos, se indican en los Planos de Proyecto. No obstante la

    entidad encargada de la Inspeccin podr aprobar u ordenar otros tipos de sostenimientos o

    requerimientos complementarios si, a su juicio, las condiciones reales de la roca encontrada

    lo hacen necesario.

    Los tipos de sostenimientos deben estar claramente especificados con anterioridad a la

    construccin de un tnel, ya que stos deben ser instalados inmediatamente despus de una

    voladura.

    1.4.1 Tipos de Sostenimiento Considerados en el Proyecto

    En las obras del proyecto Ralco, tanto para las excavaciones subterrneas como las

    excavaciones abiertas en roca, se ha considerado el empleo de sostenimientos de roca por

    medio de pernos de refuerzo y/o hormign proyectado, este ltimo con o sin mallas de

    acero o barras de acero de refuerzo. Para la excavacin de la boca de entrada y salida del

    tnel, y por supuesto en aquellos tramos del tnel de aduccin y galeras auxiliares en

    donde se presenta la falla geolgica, se ha considerado adems la utilizacin de marcos

    reticulares y barras de acero llamadas Marchiavantis.

    22

  • Fig.5.- Marchiavantis

    1.4.1.1 Formas de Empleo

    A Sostenimiento Sistemtico

    El sostenimiento sistemtico es aquel que se coloca en forma regular en una cierta

    superficie o zona o a lo largo de una lnea determinada.

    B Sostenimiento Eventual

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  • El sostenimiento eventual es aquel cuya colocacin est condicionada a la calidad

    de la roca que se encuentra al excavar. Este sostenimiento puede abarcar incluso toda la

    superficie rocosa de la zona considerada, puede ser local o puede no requerirse

    sostenimiento alguno. El tipo de sostenimiento que se coloque, as como sus caractersticas

    (separacin entre pernos, espesor final de hormign proyectado, si este lleva o no malla de

    refuerzo, etc.) y extensin definitiva, deben ser siempre sometidos a la aprobacin de la

    Inspeccin antes de ser ejecutados.

    1.4.1.2 Hormign Proyectado para Sostenimiento de Excavaciones

    El hormign proyectado se define como el tipo de hormign colocado por

    lanzamiento a alta velocidad sobre una superficie por cubrir, que sea capaz de

    autosoportarse sin escurrir ni desprenderse en cualquier posicin que sea aplicado.

    La aplicacin o empleo del hormign proyectado podr ser sistemtica o eventual,

    pudiendo llevar malla de refuerzo.

    El hormign sistemtico debe estar especificado en los planos, debiendo colocarse

    en forma regular en las superficies indicadas en stos. Segn sean las caractersticas y

    calidad reales de la roca encontrada en la excavacin, la Inspeccin podr ordenar que se

    aumente el rea de aplicacin y/o el espesor del hormign proyectado especificado en los

    planos.

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  • El hormign proyectado eventual depender de las caractersticas reales de la roca

    encontrada. Tanto su ubicacin como espesor final debern ser propuestos por el

    Contratista y sometidos a la aprobacin de la Inspeccin antes de su ejecucin, o bien sern

    ordenados por ste.

    La Inspeccin podr ordenar que se aumente el rea de aplicacin y/o espesor del

    hormign proyectado ya colocado, si, a su juicio aparecen signos en la roca que lo hagan

    necesario.

    La colocacin de mallas de refuerzo se define en los planos, o bien, deber ser

    propuesta por la empresa constructora, segn la calidad de la roca encontrada, y sometida

    previamente a la aprobacin de la Inspeccin, o bien, ser ordenada por ste.

    En ocasiones justificadas, se pueden emplear fibras de acero las cuales se mezclan

    con el hormign. La proporcin de fibra en la mezcla y el tipo de fibra depender de la

    calidad de la roca a sustentar. Lo anterior debe ser siempre aprobado por la Inspeccin ante

    de su ejecucin.

    Para colocar el hormign, se podr utilizar cualquiera de los dos procedimientos

    normalmente empleados: por va hmeda o por va seca, con los equipos de uso

    habitual para este tipo de trabajo. No obstante, la Inspeccin podr exigir, previo al empleo

    del equipo en obra, una prueba en las condiciones que determine.

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  • La superficie revestida o sostenida con hormign proyectado deber llevar

    perforaciones de drenaje sistemticas de dimetro mnimo 40mm (1 pulgada), de 50cm

    de profundidad en roca y separadas 200cm entre si o como se indique en los planos. No

    obstante, segn las condiciones reales de la roca, la Inspeccin podr ordenar efectuar

    perforaciones con profundidades y/o separaciones distintas de las indicadas, aumentar el

    dimetro de las perforaciones, e incluso, limitar las zonas en que se ejecutaran las

    perforaciones.

    1.4.1.3 Materiales

    Los materiales componentes del hormign proyectado deben cumplir con la norma

    chilena NCH 148, 1498 y 163 para tipos, elementos componentes, propiedades fsicas y

    mecnicas de los materiales que a continuacin se mencionan:

    - Cemento: Debe ser, preferentemente, de alta resistencia. Salvo que las condiciones

    de la roca permitan un cemento de menor calidad, pero que cumpla con las normas

    chilenas.

    - Agua: Debe cumplir con las estipulaciones que indica la normativa vigente.

    - Agregados Ptreos: Deben cumplir con la normativa, y adems deben estar libres de

    toda materia extraa (restos de origen vegetal, desperdicios, etc.).

    - Aditivos: La dosificacin del hormign proyectado debe incluir un acelerador de

    fraguado que le confiera una resistencia inicial en el plazo ms breve posible,

    compatible con una adecuada manipulacin. Este acelerador no debe producir

    disminucin de la resistencia del hormign proyectado a 28 das en mas de un 10%

    26

  • con respecto a la resistencia a 28 das de un hormign de las mismas caractersticas

    sin aditivos.

    1.4.1.4 Refuerzos

    El hormign proyectado podr ser reforzado por medio de mallas de acero soldadas

    o barras de acero para hormign.

    Las mallas de refuerzo son de acero soldadas con una calidad especificada, de

    dimetro mnimo 4 mm, con reticulado 10 x 10 cm.

    Fig.6.- Muro sostenido por Shotcrete, pernos y malla Acma.

    27

  • La malla es colocada sobre una primera capa de hormign proyectado salvo en

    aquellos casos en donde se especifique lo contrario en los planos. Adems, debe seguir lo

    mas ajustadamente posible el contorno de la superficie, de modo que su distancia a sta

    vare entre el contacto directo y 10 cm como mximo. La separacin mnima entre mallas

    es de 2,5 cm. Debe quedar adems un recubrimiento mnimo de hormign proyectado de

    2,5 cm sobre la ltima malla que se coloque.

    La malla se deber fijar firmemente a la roca mediante un procedimiento que evite

    su desplazamiento al aplicar el hormign proyectado.

    Cuando se utilizan barras de acero para hormign, estas deben ser de una calidad

    determinada, pues en una obra de esta envergadura, los elementos que se utilizan para la

    construccin de las obras del proyecto llmese cemento, arena, aditivos, acero, etc., siempre

    cuentan con una escala de calidad que est claramente especificada en las normas

    competentes, y en otros casos estipuladas por Inspeccin.

    1.4.1.5 Preparacin de las superficies

    Para poder aplicar el hormign proyectado sobre las superficies a sustentar, stas deben

    estar en ciertas condiciones las cuales se pasan a mencionar a continuacin.

    - Colocacin sobre Roca: La aplicacin sobre roca debe aplicarse inmediatamente

    despus de la tronadura, luego de haberse eliminado los trozos de roca sueltos.

    28

  • En caso de que haya transcurrido un tiempo y se produzca acumulacin de polvo, la

    superficie deber ser limpiada con un chorro de agua o aire a presin y presentarse

    hmeda en el momento de aplicar la capa de hormign.

    - Colocacin sobre una capa anterior de hormign proyectado: Si la colocacin se

    realiza antes de haber finalizado el fraguado de la capa precedente, no es necesario

    tratar la superficie. En caso contrario, esta ltima debe ser lavada previamente con

    un chorro de agua y aire a presin y presentarse hmeda en el momento de aplicar la

    nueva capa de hormign proyectado.

    - Filtraciones: En el caso de superficies donde existan filtraciones, stas debern ser

    captadas y desviadas, de manera de eliminar el agua en escurrimiento y las pozas de

    agua sobre la superficie de aplicacin con el fin de permitir una adecuada

    colocacin del hormign proyectado.

    Una vez preparada la superficie el hormign proyectado se debe colocar en capas

    sucesivas de un espesor mnimo de 2,5 cm, medido sobre las puntas de roca para la primera

    capa y sobre los puntos sobresalientes para las capas siguientes.

    La idea de la primera capa es de sustentar y rellenar parcialmente las irregularidades de

    la excavacin, suavizando la superficie y redondeando las aristas.

    Se debe dejar transcurrir, entre capas sucesivas, slo el tiempo mnimo necesario para

    que el endurecimiento de la capa ya colocada sea el adecuado para poder recibir y soportar

    29

  • la nueva capa de hormign proyectado. Las capas de hormign proyectado deben ser de

    una operacin continua, y cuando se noten escurrimientos, excesos de humedad u otros

    defectos, es necesario detener el proceso pues ciertamente el hormign proyectado est o

    quedar defectuoso. Todo lo anterior es el tpico procedimiento de colocacin del hormign

    proyectado en condiciones normales.

    Existe la posibilidad de que las condiciones atmosfricas no sean las ideales, pues

    pueden existir temperaturas menores a 5 C lo que podra causar problemas tales como el

    congelamiento de las superficies donde se aplicar hormign proyectado, el congelamiento

    del agua en la mezcla. En esos casos se toman medidas tales como calentar el agua a una

    temperatura no superior a 60 C calentar los agregados ptreos.

    1.4.2 Refuerzos con Pernos y Marcos

    1.4.2.1 Pernos

    Se designan como pernos o pernos de refuerzo los elementos construidos por una

    barra de acero colocada en una perforacin y fijada en la roca.

    30

  • Fig.7.- Ejemplo de perno insertado en roca.

    De acuerdo a la manera como se fijan a la roca, se distinguen dos tipos de pernos:

    sellados y con fijacin mecnica. La colocacin de los pernos puede ser sistemtica o

    eventual.

    Los pernos sistemticos se colocan distribuidos en forma regular en una cierta

    superficie o zona. En el caso de los pernos eventuales, tanto la distribucin de los pernos,

    como su dimetro, longitud e inclinacin dependern de las caractersticas reales de la roca

    encontrada.

    En general, los pernos se colocan en forma perpendicular a la superficie terica de

    excavacin si sta es plana y en forma radial si ella es curva. No obstante, si las

    caractersticas de la roca lo hacen necesario, los pernos pueden tener otras direcciones, lo

    que es claramente avisado al Geomensor que direccione la entrada de la perforacin para el

    perno.

    31

  • El Geomensor debe procurar que el inicio de la perforacin se ubique, en lo posible

    en una zona de roca sin fisuras, y cuidando que la distancia entre pernos no vare en ms de

    un 20% con respecto a lo indicado en los planos.

    Los pernos definitivos son del tipo sellados lo que significa que la fijacin a la roca

    en toda su extensin se produce a travs de algn producto aglomerante (cemento, lechada,

    adhesivo, etc.) que envuelva totalmente la barra.

    Cuando existe la necesidad de instalar pernos temporales frecuentemente son

    utilizados los pernos SPLIT SET que su fijacin se produce por friccin de un tubo

    metlico ranurado contra la roca al ser el dimetro de la perforacin menor que el dimetro

    del tubo. Por otro lado tambin son utilizados los pernos SWELLEX en que la fijacin se

    produce por la expansin de un tubo en la perforacin por medio de agua a presin la que lo

    deforma acomodndolo a las irregularidades de la roca.

    1.4.2.2 Marcos

    Los marcos de refuerzo estn destinados a trabajar en conjunto con el hormign

    proyectado que los envuelve. La roca en la zona entre marcos se sostiene mediante

    hormign proyectado armado con mallas de acero, formando bvedas que se apoyan en los

    marcos.

    Los elementos del marco estn construidos por barras redondas, constituyendo

    estructuras reticulares.

    32

  • Para el montaje de los marcos se requiere la presencia de un Geomensor que

    verifique el buen posicionamiento de dicha estructura (Ver Montaje de Marcos / Cap. 2)

    1.4.2.3 Tipos de Marco utilizados en Tnel.

    Fig. 8- Macro HEB

    (El marco HEB es ms resistente al exceso de peso que el marco reticulado)

    33

  • Fig.9.- Marco Terico para excavacin en zona de alto riesgo por medio de pilotos consecutivos cada 1 m.

    34

  • Fig.10.- Marco Reticulado.

    35

  • Fig. 16.- Marco HEB para galera

    Fig. 11.- Corte Marco HEB.

    36

  • En algunos casos muy necesarios, los marcos son contnuos en todo el contorno de

    la excavacin y se complementan con algn tipo de radier o contrabveda de hormign

    proyectado u hormign convencional en el radier (caso de tneles). La finalidad de este

    procedimiento es evitar que los marcos sufran deformaciones producto de la presin

    ejercida sobre ellos en sectores con falla geolgica, dando as un mayor soporte en la base

    de estos por medio de dicho radier o contrabveda.

    Fig.12.- Radier de refuerzo en base de marco (El marco puede encontrarse armado a media seccin cuando

    se excava por fases).

    Los marcos empleados para sostenimiento en tneles deben estar construidos por

    elementos con uniones de tope o traslapadas, debern seguir aproximadamente el contorno

    terico de excavaciones del proyecto y cumplir con las exigencias antes mencionadas.

    37

  • Fig.13.- Fase 1 de marco excavada en zona de falla bajo presencia de micropilotes.

    Para excavar en la frente que ha sido consecutivamente inyectada con lechada se

    utiliza el Martillo Atlas Copco 850H que funciona de forma hidrulica y golpea repetidas

    veces el muro picando el material con relativa precisin.

    38

  • Fig. 14.-. Martillo Atlas.

    1.4.3 SOSTENIMIENTO ESPECIAL

    El sostenimiento especial es el utilizado en casos de riesgo elevado de derrumbe, y

    puede complementarse con las anteriores opciones de soporte mencionadas.

    Aqu se encuentran las inyecciones y los micropilotes.

    1.4.3.1 Inyecciones:

    Las inyecciones, como su nombre lo indica consisten en llevar a cabo inyecciones de

    lechada en puntos especficos de la roca con el fin de crear una roca artificial por dentro

    de la falla misma con el propsito de estabilizar dicha falla y crear un techo que d

    seguridad contra derrumbes causados por fuerzas que confluyen desde la falla hacia afuera,

    las cuales seran absorbidas en parte por la lechada ya endurecida, pudiendo as, luego de

    39

  • una o ms campaas de inyeccin, convertir esa zona inestable en roca artificial factible de

    excavar.

    La lnea imaginaria por la cual debe entrar cada inyeccin debe ser calculada

    previamente, y la perforacin debe seguir fielmente dicha lnea, debido a que las

    inyecciones se extienden por varios metros dentro de la frente y se han dispuesto

    previamente con el objetivo de cubrir reas especficas de la falla.

    Es muy importante que no queden sectores donde no llegue la lechada que debe

    esparcirse de forma uniforme dentro de la falla puesto que esto podra traducirse en un

    derrumbe o un desprendimiento por la presin que escapara por el espacio que queda sin

    inyectar, pudiendo causar variadas complicaciones, que van desde atraso de la excavacin,

    hasta prdida de maquinarias o incluso vidas humanas.

    Las perforaciones pueden ser paralelas o con ngulo de elevacin, segn sea

    dictaminado y requieren siempre de la presencia de un Geomensor y una Estacin Total

    Lser para establecer un punto de empate con la mayor precisin posible.

    Las perforaciones con ngulo forman un paraguas que, al realizar la inyeccin, cubrir

    la parte superior de la futura excavacin, formando verdaderos techos y muros de

    contencin que estabilizan la falla.

    40

  • (X1,Y1,Z1)

    (X2,Y2,Z2)

    Fig.15- Direccin de Perforado para una Inyeccin.

    41

  • En vista de que se llevan a cabo una gran cantidad de estudios antes de determinar la

    posicin y direccin de las perforaciones, se entiende que se debe cumplir a cabalidad el

    proceso y mtodo de perforado con la maquinaria y personal adecuados.

    La inyeccin es ejecutada por empresas especializadas que poseen la maquinaria

    especfica para la operacin.

    Estas mquinas inyectoras deben ser capaces de generar gran presin, de manera

    que pueda la lechada penetrar en la arcilla o los espacios o fracturas presentes en la falla.

    La inyeccin se realiza con verdaderas jeringas que consisten en tubos sintticos

    por los cuales entrar la lechada con una gran presin, y poseen vlvulas para controlar

    dicha presin en el extremo de la jeringa que queda fuera de la roca.

    Fig.16.- Jeringas inyectoras en plena operacin sobre el contorno de la frente.

    42

  • 1.4.3.2 Micropilotes: En lneas generales, un micropilote es un pilote pequeo, usualmente de dimetro

    entre 114 mm y 220 mm, dotado de una armadura tubular y posteriormente inyectado con

    lechada de cemento o mortero. Su longitud vara de acuerdo a la necesidad y es

    dictaminada por Geologa.

    Fig.17- Punta y trozo de cuerpo de un micropilote.

    43

  • Fig.18.- Se logra apreciar micropilotes instalados, y adems el micropilote N11 en pleno proceso de

    llenado con lechada.

    Fig.19.- Situacin de un micropilote dentro de la zona sin excavar.

    44

  • Los micropilotes son herramientas de sustentacin lo cual hace que tengan un

    amplio campo de aplicacin.

    Para efectos del Tnel de Aduccin, los micropilotes nos ayudarn a reforzar el

    terreno y a darnos estabilidad al distribuir las cargas dentro de la falla con el fin de poder

    excavar con el menor riesgo posible.

    Fig. 20.- Sector excavado bajo campaas consecutivas de micropilotes. (Se aprecian los extremos de un

    paraguas).

    45

  • Dentro de las posibles aplicaciones para los micropilotes, podemos mencionar que

    permiten la consolidacin y refuerzo de la infraestructura de viaductos y tneles, as como

    el recalce de puentes y pilares sin afectar en demasa el flujo de las vas.

    Se emplean igualmente para el refuerzo de cimentaciones de acueductos, la

    consolidacin de presas y el recalce de muelles, diques e instalaciones portuarias.

    Dentro de los casos en que es aconsejable el uso de micropilotes se puede

    mencionar, habitualmente en todas las obras de refuerzo o recalce de cimentaciones que no

    se perturba la actividad normal en el edificio o nave en la que se trabaja. Incluso en el caso

    de estructuras como puentes, viaductos y galeras, puede estudiarse la posibilidad de llevar

    a cabo los trabajos sin entorpecer el paso de vehculos, trenes, etc.

    Los micropilotes estn provistos de armaduras constituidas por barras de acero

    corrugado o tubera.

    Fig. 21.- Micropilotes

    46

  • Fig. 22.- Seccin del Micropilote.

    Las perforaciones se ejecutan con un sistema de rotacin o rotopercusin, por medio

    de elementos de corte como coronas de widia, martillos de fondo, barrenas helicoidales,

    trialetas, etc. que encabezan una serie de tubos hasta alcanzar la profundidad necesaria.

    47

  • Fig.23.- Esquema de disposicin de inyecciones y micropilotes en planta.

    48

  • La evacuacin de materiales se logra por medio de circulacin de agua o presin de

    aire. Con estos sistemas las paredes del taladro quedan perfectamente limpias, sin partculas

    de terreno movidas que afecten a la friccin entre el micropilote y el terreno.

    Fig. 24.- Eliminacin de material de la perforacin.

    El vertido de micropilotes se realiza con tcnicas especiales y con morteros de

    elevada dosificacin de cementos de alta calidad.

    En esta fase se procede a la extraccin de la tubera de vertido mientras se

    comprime el mortero contenido en dicha tubera con golpes de aire a presin controlada.

    49

  • El vertido se puede realizar en presencia de agua, falda fretica, artesiana, etc.

    gracias a las tcnicas empleadas que permiten eliminar el agua presente en la tubera y

    proceder a la realizacin del micropilote sin riesgos.

    Dentro de las ventajas del uso de micropilotes se puede mencionar:

    La eliminacin de obras complementarias de unin de los micropilotes a la

    estructura.

    Que las cargas concentradas sobre el terreno sean distribuidas, por medio de los

    micropilotes, en varios puntos y en zonas de terrenos no directamente afectadas por

    las mismas.

    Desde el comienzo de las obras de micropilotes se observan mejoras del estado de

    equilibrio de las estructuras, porque cada elemento entra en funcin nada ms

    empezar el fraguado del mortero. Dicho fraguado es muy rpido, tanto por el uso de

    morteros altamente dosificados como por el empleo de golpes de aire a presin

    controlada.

    Las obras a ejecutar pueden programarse en tiempo y coste, en particular si se

    conocen datos caractersticos del terreno.

    50

  • Los micropilotes inclinados absorben tambin pequeos esfuerzos horizontales.

    La realizacin de las perforaciones no transmite sacudidas a las estructuras a

    recalzar ni a edificios adyacentes. Esto es importantsimo en el trabajo de tneles,

    puesto que al trabajar en roca inestable, cualquier fuerza significativa que se aplique

    de forma incorrecta se traducira en derrumbe.

    51

  • CAPITULO 2

    Metodologa de Clculo, Replanteo y Montaje de Sostenimientos

    52

  • 2.1 TOLERANCIAS

    En esta seccin se busca dar a conocer las tolerancias para los procedimientos que

    habitualmente se utilizan en la construccin de las obras subterrneas y superficiales.

    El Geomensor deber efectuar el replanteo topogrfico de las obras, apoyndose en

    un principio, de los puntos bsicos de control topogrficos existentes en la zona de las obras

    y en las adyacentes a ella. Para ello deber llevar la referencia topogrfica a la cercana de

    la obra.

    Para cada punto replanteado el Geomensor determinara su posicin real, tanto en

    proyeccin horizontal como en altimetra, refirindola al sistema bsico de coordenadas y

    cotas del proyecto.

    Para determinar las coordenadas de los monolitos de referencia topogrfica, en la

    cercana de las obras, el Geomensor deber efectuar una triangulacin a partir de los pilares

    de triangulacin bsica. Para esta triangulacin se aplicar las tolerancias y otras exigencias

    establecidas que ms adelante se comentan.

    Los clculos de la triangulacin del sistema bsico de coordenadas del proyecto

    Ralco se hicieron con bases reducidas al nivel del mar.

    53

  • Es importante mencionar que el procedimiento de replanteo deber ser sometido

    previamente a la aprobacin de la Inspeccin, ya que esta entidad regularmente busca que

    los replanteos se realicen de una manera que sea fcilmente controlable.

    El sistema de unidades que se utiliza es el sistema mtrico decimal. Las mediciones

    angulares son expresadas en grados, minutos y segundos de arco centesimal.

    En todos los trabajos topogrficos el Geomensor debe cumplir siempre con las

    tolerancias que se indican mas adelante.

    Si las medidas corresponden a los valores tericos sealados en los planos y

    especificaciones del proyecto, las tolerancias se referirn a dichos valores tericos.

    Si las medidas corresponden a valores de referencia no sealados en los planos ni

    especificaciones del proyecto, las tolerancias se referirn a los valores aprobados por la

    Inspeccin.

    En caso de haber discrepancias entre las medidas efectuadas por Geomensores de

    empresas contratistas y la Inspeccin, que en el caso es Endesa, prevalecern las de este

    ultimo.

    54

  • 2.1.1 Triangulacin Secundaria o de Enlace

    La determinacin de las cotas de los monolitos de referencia topogrfica se deben

    hacer a partir de los puntos de referencia (PR) existentes en la zona y mediante una

    nivelacin ptica geomtrica de precisin, de acuerdo con las tolerancias establecidas para

    ese tipo de trabajo, las que se indican ms adelante.

    A Monumentacin

    Los monolitos de una triangulacin secundaria o de enlace se debern fundar

    preferentemente en roca. Para la construccin de los monolitos se deben tener presente los

    siguientes aspectos:

    a) Monolito fundado en roca

    Los monolitos fundados en la roca debern construirse de acuerdo con las siguientes

    condiciones:

    - Se deber efectuar un escarpe superficial de la roca dejando la superficie

    relativamente horizontal y libre de toda materia orgnica.

    55

  • - El monolito se fijara a la superficie de la roca por medio de un cncamo de

    acero de 20 mm de dimetro, anclado con lechada de cemento y con una

    profundidad mnima de 40 cm.

    - El monolito se construir con hormign, ser de seccin cuadrada de 30 x 30

    cm y de 20 cm de altura.

    - El cncamo deber sobresalir aproximadamente 1 cm de la cara superior del

    monolito. La cabeza sobresaliente deber ser redondeada y la referencia

    topogrfica se materializar por la interseccin de dos lneas rectas grabadas

    en la cabeza del cncamo.

    b) Monolito fundado en terreno natural

    Los monolitos debern cumplir con las siguientes condiciones:

    - Los monolitos se construirn con hormign.

    - Quedarn fundados a una profundidad mnima de 40 cm, variando esta hasta

    alcanzar terreno firme y con una superficie horizontal.

    - Tendrn una seccin transversal de 30 x 30 cm y debern sobresalir 30 cm

    sobre el terreno natural.

    - En el centro del monolito se deber empotrar una barra cilndrica de fierro

    de 20 mm de dimetro y 30 cm de longitud, con el extremo redondeado que

    deber sobresalir aproximadamente un centmetro por sobre la superficie del

    hormign. La referencia topogrfica propiamente tal quedar materializada

    56

  • por la interseccin de las dos lneas rectas grabadas sobre la cabeza

    redondeada de la barra.

    B Tolerancias admisibles

    a) Tolerancias mximas admisibles en la lectura de los ngulos horizontales

    El valor de la desviacin angular con relacin al promedio deber ser menor o igual a 10

    segundos de arco centesimal.

    b) Tolerancias mximas admisibles en la lectura de los ngulos verticales

    La diferencia mxima admisible entre lecturas de los ngulos verticales efectuadas en

    directa y en trnsito deber ser menor o igual a 10 segundos de arco centesimal.

    c) Distancia entre vrtices

    Las distancias entre vrtices adyacentes, que forman la cadena de una triangulacin

    secundaria podrn estar comprendidas entre 300 y 2000 m.

    d) Desnivel entre vrtices

    Los vrtices de una triangulacin secundaria debern, en lo posible, situarse en un

    mismo plano altimtrico. Se aceptarn desniveles entre vrtices ntervisibles que den

    ngulos verticales no mayores que 10 grados centesimales entre sus planos altimtricos.

    57

  • 2.1.2 Poligonal Bsica o de Precisin

    La poligonal bsica o de precisin se emplear para el replanteo de tneles y otras

    obras que requieren replanteos de alta precisin.

    La determinacin de las cotas de los puntos de referencia o de apoyo topogrfico,

    necesarios para el replanteo de las obras subterrneas, se har a partir de las cotas de los

    monolitos de referencia topogrfica y mediante una nivelacin ptica geomtrica de

    precisin, de acuerdo con las tolerancias que ms adelante se mencionan.

    A Monumentacin

    Los monolitos para la poligonal bsica o de precisin se deben construir de acuerdo

    con las condiciones establecidas anteriormente.

    B Tolerancias admisibles

    a) El valor mximo de correccin angular azimutal estar dado por la expresin:

    Ne *5=

    58

  • En que:

    e = error de cierre azimutal expresado en segundos de arco centesimal

    N = numero de lados que tiene la poligonal de precisin en su recorrido

    b) El error mximo de cierre en posicin est determinado por la relacin:

    22 yxe +=

    En que x y y son las proyecciones del error de cierre de la poligonal sobre los ejes ortogonales del sistema de referencia (X, Y).

    c) El error mximo admisible de cierre de la poligonal de precisin, expresado en

    metros, se determinar por la expresin:

    e mx. = 0,020 + 0,00005 * L

    En que L es la longitud total de la poligonal en metros.

    59

  • 2.1.3 Poligonal Secundaria

    La poligonal secundaria se emplear para el replanteo de obras exteriores.

    La determinacin de las cotas de los puntos de referencia se deben hacer a partir de

    las cotas de los monolitos de referencia topogrfica y mediante una nivelacin ptica

    geomtrica corriente, de acuerdo a las tolerancias que ms adelante se mencionan.

    A Monumentacin

    Los monolitos para la poligonal bsica o de precisin se debern construir de

    acuerdo con las condiciones establecidas anteriormente.

    B Tolerancias admisibles

    a) El valor mximo de correccin angular azimutal estar dado por la expresin:

    Ne *25=

    60

  • En que:

    e = error de cierre azimutal expresado en segundos de arco centesimal

    N = numero de lados que tiene la poligonal secundaria en su recorrido

    b) El error mximo de cierre en posicin est determinado por la relacin:

    22 yxe +=

    En que x y y son las proyecciones del error de cierre de la poligonal sobre los

    ejes ortogonales del sistema de referencia (X, Y).

    c) El error mximo admisible de cierre de la poligonal secundaria, expresado en

    metros, se determinar por la expresin:

    e mx. = 0,050 + 0,0001 * L

    En que L es la longitud total de la poligonal en metros.

    61

  • 2.1.4 Nivelacin ptica Geomtrica de Precisin

    La nivelacin de precisin debe ser cerrada, es decir, de ida y vuelta.

    A Monumentacin

    - Se ubicaran a una distancia no mayor de 500 m entre ellos.

    - Los monolitos para la nivelacin geomtrica de precisin se debern

    construir de acuerdo con las condiciones establecidas anteriormente.

    B Tolerancias

    El error mximo admisible del cierre esta dado por la siguiente expresin:

    Ke *002,0=

    e = error de cierre expresado en metros.

    K = Distancia horizontal, en kilmetros de recorrido (ida y vuelta).

    62

  • 2.1.5 Nivelacin ptica Geomtrica Corriente

    El error de cierre de una nivelacin cerrada no deber ser mayor de 2 mm por cada

    500 m.

    La tolerancia mxima admisible esta dado por la siguiente expresin:

    Ke *008,0=

    Donde:

    e = error de cierre expresado en metros.

    K = Distancia en kilmetros de recorrido de la nivelacin completa (ida y vuelta).

    2.1.6 Puntos de Referencia o de Apoyo Topogrfico

    A Ubicacin de los puntos de referencia

    Los puntos de referencia (PR) que se materialicen para el replanteo y control de las

    obras, debern ser construidos en lugares cercanos a estas, permitiendo que de una sola

    operacin instrumental sea posible el control o los replanteos correspondientes. Adems,

    debern quedar en lugares que no interfieran con las obras del proyecto y tampoco

    63

  • entorpezcan el movimiento expedito de vehculos, equipos y/o personas durante el avance

    de las obras.

    B Identificacin de los puntos de referencia

    Se deber procurar que se pueda identificar fcilmente la referencia topogrfica,

    instalando en las cercanas del monolito un letrero que sea visible a distancia y que pueda

    leerse por ambas caras. Los letreros deben ser metlicos y deben indicar claramente el

    nombre que identifica al punto de apoyo topogrfico, pudiendo adems incluir su cota y

    coordenadas, siempre y cuando Inspeccin lo permita.

    2.1.7 Replanteo y Tolerancias para Excavaciones Abiertas

    El Geomensor debe replantear en el terreno cada una de las secciones transversales

    mediante algn procedimiento que permita su fcil visualizacin e identificacin desde

    cualquier punto de la seccin.

    El replanteo deber mantenerse permanentemente desde el inicio de las

    excavaciones y, una vez terminadas las faenas, las seales no debern retirarse. El

    64

  • procedimiento de replanteo deber ser sometido previamente a la aprobacin de la

    Inspeccin y deber estar concebido de manera que sea fcilmente controlable.

    Los replanteos se debern ejecutar de manera tal que la cota y ubicacin de cada

    punto replanteado no difieran de la cota y ubicacin terica en valores mayores que los

    siguientes:

    - Diferencia en ubicacin : 0,05 m.

    - Diferencia en cota : 0,05 m.

    65

  • 2.2 CLCULO DEL ANGULO HORIZONTAL, ANGULO VERTICAL, Y

    COORDENADAS DE UN PUNTO DE PERFORACIN

    2.2.1 Generalidades

    Para cualquier replanteo de un punto en especfico es preciso contar con la

    informacin necesaria segn el instrumento que se utilizar para dicho efecto. En el caso de

    la topografa de tneles, el Geomensor debe contar con informacin bsica para el

    replanteo, constituida por la distancia y ngulo que tienen dos puntos en relacin a un punto

    de referencia.

    El replanteo de los puntos de perforacin para la instalacin de micropilotes y

    soluciones estabilizadoras con inyecciones se realiza en esta faena con instrumental lser

    que indica de forma precisa las coordenadas de cualquier punto donde se apunte, puesto

    que esta tecnologa trabaja en base a rebote sin necesidad de instalar un prisma en el lugar

    que se quiera medir. Por esto es conveniente saber determinar las coordenadas X, Y, Z de

    los puntos de perforacin para poder sacar provecho de tal tecnologa.

    La forma habitual de proponer las perforaciones para micropilotes o inyecciones en

    la frente, es presentar lneas imaginarias que poseen ngulos de inclinacin en X y Z y se

    interceptan en un punto determinado, formando un tipo de paraguas en donde los

    desplazamientos producidos en el eje X y en el eje Z son los elementos necesarios para

    66

  • calcular las coordenadas que mas tarde se utilizarn para guiar al brazo del Jumbo para la

    perforacin deseada.

    Fig. 25- Componentes del esquema tipo de Perforacin.

    Existe tambin la posibilidad de replantear las perforaciones de forma diferente a

    como comnmente se ha explicado, mediante un procedimiento en el cual se calculan

    ngulos verticales y horizontales, los cuales cambian de forma inversamente proporcional.

    Con estos ngulos es posible configurar Jumbos de ltima generacin, y as ubicarlos cerca

    de la frente y que ste comience a perforar de forma automtica.

    Es importante mencionar que el sistema de referencia del tnel se basa segn los

    ejes X, Y, Z, en donde el eje X representa el ancho del tnel, el eje Y representa el

    67

  • kilometraje del tnel y por ultimo, el eje Z representa la cota del tnel la cual est

    referenciada al nivel medio del mar.

    Fig. 26.- Se aprecia la distribucin de los ejes cartesianos en la seccin del tnel.

    Como podemos apreciar en la figura anterior, el eje Y es el direccionamiento del

    tnel donde se marcan los PK, que son los kilometrajes, pues es as como se le nombra en

    faena. En tanto el eje Z es otro de los eje que es muy til para el calculo que mas adelante

    se describir, ste vara para la cota del punto entre 5,50 y 5,50, pero dependiendo para el

    trabajo a desarrollar puede ser tambin 4,90 m que es el radio de excavacin 4,60 que es

    el radio de hormigonado. Por ultimo, al igual que el eje Z, el eje X tambin vara segn el

    radio a utilizar para la construccin, y son este eje y el eje Z las componentes que se

    68

  • desplazan desde el origen que es la interseccin del Pk (eje Y) con la frente del tnel (plano

    XZ).

    2.2.2 Clculo de ngulo Vertical y Horizontal de un Punto de Perforacin

    El clculo de los ngulos horizontal y vertical para un punto de perforacin se

    realiza mediante funciones trigonomtricas simples utilizando datos que proporciona el

    Dpto. de Geologa tales como el radio, separacin, cantidad y ngulo de elevacin de las

    perforaciones. Dicho ngulo est referido a la horizontal en el sentido de avance, pero

    considerando el ngulo de pendiente del tnel.

    69

  • 0.66

    R5.25

    Eje Z

    Eje X

    Puntos de Perforacin

    1 2 3

    4 5 6 7

    Fig. 27.- Datos proporcionados por Geologa (vista frontal e isomtrica).

    70

  • Con el radio de perforacin y la separacin de las perforaciones se determina el

    ngulo por medio del despeje del ngulo del Teorema del Coseno, como ejemplo se utilizarn los datos de la figura anterior:

    = ArcCos (( L12 + L22 L 2 ) / ( 2 * L1 * L2 )) = 7,2076

    Donde L1 Y L2 son el radio de perforacin, y L la separacin de las perforaciones.

    Este ngulo se mide en arco sexagesimal y siempre ser constante, por lo cual slo

    basta amplificarlo por el de numero de separaciones del eje Z . Es importante mencionar

    que el eje de referencia debe ser el eje Z, ya que generalmente se instala una perforacin

    sobre este eje como lo indica la figura anterior, y la separacin angular entre la referencia y

    el punto de perforacin es el dato a utilizar. En un segundo caso se puede dar que el eje Z

    sea bisectriz del ngulo de separacin entre dos puntos lo cual no significa problema alguno

    para efectos de clculo.

    Como antes se ha mencionado, tambin existe un ngulo de elevacin de las

    perforaciones con respecto a la horizontal, cuyo dato es fundamental para comenzar el

    clculo de las componentes rectangulares que permite obtener el ngulo horizontal y

    vertical de un punto. Este ngulo de elevacin es vertical y slo se mantiene para la

    perforacin central, ya que este ngulo disminuye pudiendo reducirse a cero a medida que

    las perforaciones se alejan del eje Z, a la vez se incrementa un ngulo horizontal que parte

    en 0 (eje Z) hasta como mximo el valor del el ngulo de elevacin.

    71

  • Rad

    io

    Delta Y

    Fig. 28- Perfil longitudinal del tnel de aduccin junto a los elementos participantes para el clculo de

    ngulos horizontales y verticales.

    Para comenzar el clculo de ngulos, se debe determinar la distancia entre la frente

    y el punto de interseccin de las lneas imaginarias, estas lneas se denominan as porque

    son la prolongacin de las perforaciones, hacia el sentido del sector ya excavado, y stas

    convergen a un punto comn.

    Con el ngulo de elevacin y el radio de perforacin se determina el Delta Y

    mediante la funcin Tangente. Este Delta Y ser un dato constante para los siguientes

    clculos.

    Y = R / Tg = 5,25 / Tg 10 = 29,774 m. Nota: Datos de la Fig. 27, Pg. 70.

    72

  • Donde R es el radio de perforacin y el ngulo de elevacin de las perforaciones.

    El resultado que se obtuvo indica que a 29,774 m de la frente se encuentra el punto

    de interseccin de las lneas imaginarias. Luego el ngulo horizontal y vertical para el

    punto N4 son:

    Punto Ang. Horizontal Ang. Vertical 4 0 10

    Para el punto 4 el ngulo horizontal es 0 y vertical 10 porque sta perforacin se

    encuentra proyectada sobre el eje Z y no presenta desplazamiento alguno sobre el eje X,

    pero desde ahora en adelante las dems perforaciones tienen desplazamiento a lo largo del

    eje Z como tambin sobre el eje X, por lo cual los ngulos se modificaran en forma

    inversamente proporcional, ya que la forma de proposicin de perforaciones se hace

    siguiendo el contorno del tnel.

    Para poder ver de mejor manera este cambio se calcular el ngulo horizontal y

    vertical para el punto N 5 de la Fig. 27.

    Como ya se obtuvo el ngulo = 7,2076 , que significa que la perforacin 5 se encuentra a 7,2076 del eje Z, slo queda por utilizar las funciones Seno y Coseno para

    determinar el X y Z para el punto 5, lo anterior se grafica en la siguiente figura.

    73

  • Fig. 29.- Vista isomtrica de las componentes X, Z, Y, radio de perforacin, ngulo , ngulo horizontal y ngulo vertical del punto 5.

    Z = Cos * R = Cos 7,2076 * 5,25 = 5,209m. X = Sen * R = Sen 7,2076 * 5,25 = 0,659m.

    Es importante indicar que el ngulo de elevacin se mantiene siempre, en relacin al

    eje Y que es el eje de revolucin . Como se puede apreciar en la figura anterior, las lneas

    celestes son las prolongaciones de las perforaciones y estas tienen 10 en relacin al Delta

    Y, y forman planos oblicuos en donde se mantienen dicho ngulo de elevacin. De forma

    contraria, la proyeccin de la lnea celeste que une el punto 5 con el punto de interseccin

    de las proyecciones, sobre el plano YZ, determina una lnea que est por debajo de la lnea

    74

  • imaginaria que se encuentra a 10, por lo tanto ya se visualiza grficamente la disminucin

    de ngulo antes mencionada.

    Con los valores Z, X y la constante Y, se determina mediante la funcin

    Tangente el ngulo vertical y ngulo horizontal respectivamente del punto 5 en relacin al

    punto de interseccin de las lneas imaginarias de perforacin.

    Ang H = Arctg ( X / Y ) = Arctg ( 0,659 / 29,774 ) = 1,2673

    Ang V = Arctg ( Z / Y ) = Arctg ( 5,209 / 29,774 ) = 9,9226

    A modo de simplificar del proceso de clculo de ngulos verticales y horizontales,

    se puede resumir todos los pasos anteriores por medio de la simplificacin de las

    operaciones trigonomtricas en funcin al simple despeje de una operacin en funcin a

    otra. Por ejemplo para calcular el ngulo horizontal, se necesitan X y Y en la frmula

    recin tratada, pero bien sabemos que X y Y tienen sus propias frmulas para poder ser

    determinadas, entonces reemplazando las expresiones para X y Y en la frmula de

    ngulo horizontal. Simplificando trminos semejantes queda la siguiente frmula para

    ngulo horizontal:

    H = Arctg (Sen * Tg ), donde es un valor constante representado por el ngulo de elevacin de las perforaciones, y el ngulo de separacin de las perforaciones medido sobre el plano ZX. Para el clculo del la frmula del ngulo vertical, el proceso es idntico

    al anterior.

    75

  • En resumen las frmulas que permiten determinar los ngulos horizontales y

    ngulos verticales de los puntos de perforacin en relacin al punto de las intersecciones de

    las lneas imaginarias son:

    H = Arctg (Sen * Tg ) V = Arctg (Cos * Tg )

    Hay que hacer hincapi en que el ngulo debe ser amplificado por el puesto que tiene la separacin a partir del eje Z, por ejemplo se calcular el ngulo horizontal y vertical

    del punto N 6.

    H = Arctg (Sen (7,2076*2) * Tg 10 ) = 2,5134

    V = Arctg (Cos (7,2076*2) * Tg 10 ) = 9,6912

    Para el punto 6, el ngulo es el doble que para el punto 5, de ah la amplificacin por 2 en la frmula anterior. A continuacin se presenta el registro tipo de ngulos para

    terreno con datos de la Fig. 27 (la longitud de las perforaciones son dictaminadas por

    Geologa).

    Punto ng. Horizontal ng. Vertical Long. Perforacin

    1 -3,7176 9,3091 12 m. 2 -2,5134 9,6912 12 m. 3 -1,2673 9,9226 12 m. 4 0 10 12 m. 5 1,2673 9,9226 12 m. 6 2,5134 9,6912 12 m. 7 3,7176 9,3091 12 m.

    76

  • Aqu los ngulos negativos indican una apertura en el sentido contrario a las agujas

    del reloj. Dichos ngulos pueden escribirse tambin de la siguiente forma al sumarlos con

    360:

    Punto ng. Horizontal ng. Vertical Long. Perforacin

    1 356,2824 9,3091 12 m. 2 357,4866 9,6912 12 m. 3 358,7327 9,9226 12 m. 4 0 10 12 m. 5 1,2673 9,9226 12 m. 6 2,5134 9,6912 12 m. 7 3,7176 9,3091 12 m.

    Como podemos apreciar en el registro anterior, slo es necesario calcular la mitad

    de las perforaciones, pues como la figura es simtrica, se repiten los ngulos en el lado

    opuesto.

    2.2.3 Calculo de Coordenadas de un Punto de Perforacin

    Como antes ya se ha mencionado, el replanteo de perforaciones se puede hacer en

    base a dos procedimientos. Uno es el de configurar el Jumbo con los ngulos horizontales y

    verticales de las perforaciones, y el otro es por medio del replanteo por coordenadas para

    poder guiar el brazo del Jumbo. Sin duda siempre ser necesario calcular todos los datos en

    gabinete, pues hacerlo en terreno puede ser peligroso ya que uno debe estar atento a las

    77

  • condiciones del tnel, a las maquinarias que transitan por l, y por sobre todo el cometer un

    error de calculo producto de las incomodas condiciones para hacerlo.

    La base fundamental para calcular coordenadas, es tener ngulos y distancias lo cual

    se simplifica siguiendo la metodologa ya tratada, entonces se hace necesario conocer las

    componentes que entran en juego al momento del clculo y que fueron descritas en la

    seccin anterior.

    La nica complejidad del proceso es la de calcular una distancia que

    denominaremos Delta Y1, que ser fundamental para la obtencin rpida de coordenadas.

    Existen datos que se deben conocer antes de calcular las coordenadas, uno de estos

    datos es la longitud del brazo del Jumbo, ya que esta distancia debe ser descontada del

    tramo que hay entre el punto de interseccin de las lneas imaginarias y el punto de

    perforacin. Para efectos de clculo supondremos esta distancia en 4,13m.

    78

  • Fig. 30.- Vista isomtrica de los segmentos Delta Y1, Delta Y2, Delta Y, ngulo de elevacin y con lneas

    verdes el brazo del Jumbo.

    Se tienen los siguientes datos de la figura anterior; la longitud del brazo del Jumbo

    igual 4,13m, el ngulo de elevacin igual a 10, radio de perforacin igual a 5,50m y

    ngulo de separacin igual a 20. Con lo anterior podemos calcular la distancia Delta Y:

    Delta Y = R * Tg = 5,5 / Tg 10 = 31,192m

    Ahora determinar la distancia P-1 mediante la funcin Seno:

    P-1 = R / Sen = 5,5 / Sen 10 = 31,673m.

    79

  • A esta distancia se le resta el largo del brazo del jumbo:

    P-4 = (P-1) (1-4) = 31,673 4,13 = 27,543m.

    Ahora se puede determinar Delta Y1 con la funcin Coseno:

    Delta Y1 = Cos * (P-4) = Cos 10 * 27,543 = 27,125m.

    Luego se deben calcular los ngulos verticales y horizontales de los puntos 1, 2, 3.

    estos ngulos son fijos tambin para los puntos 4, 5, 6, ya que estos puntos pertenecen a la

    lnea (P-1), (P-2) y (P-3) respectivamente. El modo de clculo de ngulos se realizar por

    medio de las frmulas simplificadas para obtencin de ngulos vertical y horizontal:

    H1 = Arctg (Sen (0) * Tg 10 ) = 0

    V1 = Arctg (Cos (0) * Tg 10 ) = 10

    H2 = Arctg (Sen (20) * Tg 10 ) = 3,4512

    V2 = Arctg (Cos (20) * Tg 10 ) = 9,4080

    H3 = Arctg (Sen (20*2) * Tg 10 ) = 6,4664

    V3 = Arctg (Cos (20*2) * Tg 10 ) = 7,6926

    80

  • Punto ng. Horizontal ng. Vertical

    1 0,0000 10,0000 2 3,4512 9,4080 3 6,4664 7,6926

    Fig. 31.-. Descomposicin de la figura isomtrica del tnel, se aprecian las distancias P-T, P-Q, P-S, Q-S,

    Q-T, S-5, 5-T.

    El clculo de la coordenada Z del punto 5 se hace mediante la funcin Seno del

    ngulo entre la horizontal y la proyeccin del punto sobre el plano YZ (Ang. V), y la

    distancia del origen de la figura a la proyeccin del punto sobre el plano YZ (dist. P-T).

    Como no tenemos la distancia P-T, esta se calcula con la funcin Coseno utilizando la

    81

  • distancia P-Q (Delta Y1) y el ngulo vertical antes mencionado. Si reemplazamos y

    despejamos las frmulas anteriores una en funcin de otra se determina la siguiente

    expresin para la coordenada Z:

    Z = Sen V * ( (P-Q) / Cos V) )= Sen 9,4080 * ( 27,125 / 9,4080) = 4,494

    Nota: Esta distancia debe ser agregada a la cota del punto medio de la frente, para efectos prcticos del

    ejemplo la cota del punto en 0.

    Para el clculo de la coordenada X se sigue la misma secuencia anterior pero

    visualizando la proyeccin del punto sobre el plano XY, de lo cual se obtiene una frmula

    simplificada semejante a la anterior para la coordenada X, pero modificada slo en que el

    ngulo a utilizar es el horizontal:

    X = Sen H * ( (P-Q) / Cos H) )= Sen 3,4512 * ( 27,125 / 3,4512) = 1,636

    Para la determinacin de la coordenada Y slo es necesario restar el resultado de la

    diferencia entre el delta Y y el delta Y1 al Pk de la frente.

    Y = Pk ( Y Y1) = 100 ( 31,192 27,125) = 95,933

    82

  • A continuacin se muestra el registro final con la coordenadas de los puntos antes

    nombrados:

    Punto X (m) Y (m) Z (m)

    1 0,000 100,000 5,500 2 1,881 100,000 5,168 3 3,535 100,000 4,213 4 0,000 95,933 4,783 5 1,636 95,933 4,494 6 3,074 95,933 3,664

    Se hace notar que el procedimiento explicado en este capitulo para obtener ngulos

    horizontales, ngulos verticales, y coordenadas de un punto de perforacin, puede ser uno

    de las muchas formas que lo hacen posible.

    83

  • 2.3 OBTENCIN DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES POR MEDIO DE

    GRAFICA 3-D

    2.3.1 Aspectos Generales

    La aplicacin de programas de diseo asistido por computadora (CAD), permite

    aumentar la eficiencia en los procesos de diseo y dibujo mecnico, en los aspectos de

    facilidad de uso, ahorro de tiempo y formacin de libreras para intercambio.

    El software utilizado con mayor frecuencia por los Geomensores es definitivamente

    el AutoCAD, el cual, por sus caractersticas de adaptabilidad a las tareas de usuarios

    especficos, su gran diversidad de comandos y herramientas y su estructura de arquitectura

    abierta, se ha convertido en el instrumento indispensable para quienes efectan su trabajo

    por medio del manejo de grficos.

    Se ha escogido AutoCAD 2000 puesto que a partir de esta versin se han

    optimizado de gran manera las opciones y herramientas para el dibujo en 3D en

    comparacin a sus predecesores.

    El dominio y configuracin adecuados de las herramientas de AutoCAD le permiten

    al usuario mejorar sus habilidades, optimizar tiempos de ejecucin y aumentar la calidad de

    su trabajo.

    84

  • Hay ocasiones en que el trabajo de dibujo digital requiere de una representacin ms

    completa, o tal vez ms fcil de interpretar, para las cuales el dibujo en 2D no nos satisface

    del todo, por ejemplo cuando se necesita obtener coordenadas en el espacio, o cubicar un

    slido a partir de vistas en planta o en corte, la mejor solucin se presenta generando

    figuras o elementos en 3D.

    Es evidente que las aplicaciones para el dibujo en 3D son ilimitadas, por tanto, a

    medida que se van optimizando los procesos digitales, es obligacin del profesional irse

    actualizando y adquiriendo los conocimientos necesarios para enfrentarse a distintas

    situaciones y poder adaptarse con facilidad a los constantes avances de la tcnica.

    Por cierto, cabe mencionar que es necesario dominar los aspectos bsicos del

    dibujo en 2D antes de comenzar a dibujar en el espacio.

    2.3.2 UCS (User Coordinate System)

    AutoCAD dispone de varias herramientas de gran utilidad para dibujar con

    precisin. El mtodo ms exacto consiste en especificar coordenadas. Todos los dibujos se

    sitan sobre una rejilla invisible llamada sistema de coordenadas cartesiano, con un eje

    horizontal (X) y uno vertical (Y). Cada unidad de esa rejilla corresponde a una unidad de

    las que hayamos seleccionado desde el principio para dibujar. Al hacerlo, podemos indicar

    un par ordenado para localizar un punto, como se muestra en la figura siguiente:

    85

  • Fig. 32.- Cuadricula.

    Otras coordenadas disponibles son las relativas, que se refieren al ltimo punto que

    hayamos entrado al dibujo, y las polares, que se componen de una distancia y un ngulo

    medidos a partir de un punto fijo, llamado polo.

    AutoCAD tiene un sistema fijo de coordenadas llamado Sistema Mundial de

    Coordenadas (WCS) y un sistema de coordenadas mvil, llamado Sistema de Coordenadas

    del Usuario (UCS)

    El dibujo en 3D est regido generalmente por la ubicacin del plano de coordenadas

    (UCS) y la vista en la cual trabajamos (las acciones tridimensionales se llevan a cabo en un

    espacio plano que vara su posicin segn la conveniencia del usuario)

    Fig. 33.- Icono USC.

    86

  • Se define el UCS para cambiar la ubicacin del punto de origen 0,0,0 y la

    orientacin del plano XY y el eje Z. Se puede ubicar y orientar un UCS en cualquier lugar

    del espacio 3D, adems es posible definir, guardar y cargar cuantos UCS sean necesarios.

    Ejemplo:

    Primer UCS

    Segundo UCS

    Modelo con 2 UCS

    Iconos UCS

    UCS rotado en torno al eje X

    UCS visto en planta.

    Display en 3D

    87

  • (El icono del lpiz quebrado aparece cuando el borde del plano XY del UCS en

    uso, es casi perpendicular a la direccin de visin o a la pantalla. Este icono le advierte que

    no es recomendable especificar coordenadas en este Viewport haciendo clic con el cursor).

    Comando: UCS

    Opciones (disponibles tambin desde el men de herramientas):

    1. New: Nuevo UCS

    a. Origen: Determina el origen de un sistema coordenado (pinchar un punto)

    b. Zaxis: Define la direccin del eje de coordenadas Z. Se ingresa primero un

    punto A de coordenadas y luego un punto B por donde pasar el eje Z.

    c. 3point: Define el sistema de coordenadas seleccionando 3 puntos: Origen;

    un punto en la direccin positiva del eje X; Otro en la direccin positiva del

    eje Y.

    d. Object: Define el UCS basndose en la orientacin de una identidad

    establecida.

    e. View: Define el UCS paralelo al UCS activo. El origen del UCS ser el

    mismo para el nuevo UCS.

    f. X/Y/Z: Permite crear un nuevo UCS a partir del UCS activo, sobre

    cualquiera de sus ejes de coordenadas.

    2. Move: Mover el Origen (0,0,0)

    3. Orthographic: UCS ortogrfico (Top, Left, etc.)

    4. Prev: Activa el UCS que previamente ha sido guardado en la memoria.

    88

  • 5. Restore: Activa el UCS que ha sido guardado en la memoria con anterioridad.

    6. Save: Guarda en la memoria un UCS para ser activado posteriormente.

    7. Del: Borra un UCS que ha sido guardado en la memoria.

    8. Apply: Aplica un UCS

    9. ?: Visualiza en la pantalla un listado de todos los UCS almacenados.

    10. World: Visualiza en la pantalla el Sistema de Coordenadas Universales (WCS)

    Tambin se puede acceder a estas opciones por medio de la barra de herramientas. Para

    activarla se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...

    Fig. 34.- Barra de herramienta USC.

    89

  • 2.3.3 Viewports

    A menudo es necesario tener variadas vistas de un modelo al mismo tiempo, para

    poder tener puntos de vista diferentes y reconocer elementos de manera ms

    comprensible.

    Para estos casos se puede activar 2 o mas ventanas apuntadas al mismo objeto y se

    puede visualizar dentro de ellas de forma independiente una de otra.

    Dichas ventas se activan al pinchar dentro de ellas, dejando de esta manera, sin

    cambios visuales las ventanas restantes.

    Ejemplo:

    Comando: VPORTS

    Fig. 35.- Men de ventanas mltiples.

    90

  • En la opcin APPLY TO se puede escoger la ventana activa (CURRENT

    VIEWPORT) para continuar dividindola en ms ventanas.

    Fig. 36.- Ejemplo de Viewports

    (Notar que en la ventana superior derecha se han ocultado las lneas no visibles del

    slido sin afectar a los otros Viewports. Esta se realiza por medio del comando HIDE,

    el cual es solo momentneo y se puede anular con el comando REGEN)

    91

  • 2.3.4 Comandos de Control de Pantalla

    2.3.4.1 Espacio modelo y espacio papel

    En los dibujos de AutoCAD se puede trabajar en espacio modelo (Tiled), flotante

    (Floating) o en espacio en papel (Paper space).

    Para activar dichas herramientas se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...

    Luego se hace clic en CUSTOMIZE...

    Fig. 37.- Men barra de herramientas

    Encontraremos dichas herramientas en la categora STANDARD

    Fig. 38.- Iconos Standard.

    92

  • Espacio modelo

    Espacio flotante

    Espacio papel

    Gran parte de la edicin de dibujos se realiza en espacio modelo, creando primero el

    modelo 2D o 3D del objeto que se desea representar. Este es el modo en que se inicia

    Autocad por defecto.

    El espacio papel se utiliza para organizar el dibujo, efectuar anotaciones y trazar

    varias vistas del mismo. Se puede crear una hoja con vistas detalladas o usar este espacio de

    acuerdo a sus necesidades especficas.

    En espacio papel, el rea de dibujo es un espacio en blanco que representa al papel

    donde se organizar el dibujo. En este espacio puede crear ventanas grficas flotantes en

    las que exhibir vistas diferentes del modelo. En espacio papel, las ventanas grficas

    flotantes, que reciben el mismo tratamiento que cualquier objeto, pueden desplazarse o

    variar de tamao para presentar el dibujo como convenga. No debe verse obligado a dibujar

    en una nica vista, como en espacio modelo. Por lo tanto, puede crear cualquier

    combinacin de ventanas grficas flotantes. En espacio papel, tambin puede dibujar

    objetos, como bloques de ttulos o anotaciones, sin que el modelo en s se vea afectado.

    Debido a que las ventanas flotantes se consideran objetos, no est permitido

    modificar el modelo en espacio papel. Para trabajar con el modelo en una ventana flotante

    93

  • deber cambiar a espacio modelo. El resultado es que podr trabajar con el modelo

    mientras conserva toda la presentacin del dibujo visible. Las posibilidades de

    modificacin y alternancia de vistas con las ventanas grficas flotantes son enormes, por la

    facilidad de controlar las vistas aisladas. Por ejemplo, puede desactivar o congelar las capas

    en algunas de las ventanas sin que las otras se vean afectadas. Tambin puede activar o

    desactivar la visualizacin de una ventana grfica o alinear las vistas entre las ventanas

    grficas y ajustar su escala en funcin de la presentacin del dibujo.

    2.3.5 Visualizacin en 3D

    Lo primero que se debe hacer es activar la barra de herramientas para las distintas

    vistas de un modelo desde el espacio.

    Para activarla se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...

    Fig. 39.- Barra de herramientas de visualizacin.

    94

  • De esta forma se puede realizar un escrutinio del modelo desde diferentes ngulos

    cada vez que el usuario lo desee.

    2.3.5.1 Comando: 3DORBIT

    Indiscutiblemente la herramienta ms til para el trabajo en 3 dimensiones es 3D

    ORBIT puesto que nos permite realizar un escrutinio del modelo en tiempo real. Esta

    herramienta aparece por defecto en AutoCad 2000 y ofrece una enorme cantidad de

    opciones para visualizar y explorar un dibujo hasta el ms mnimo detalle.

    Ejemplo:

    Este es un cubo visto en planta antes de activar el comando 3DORBIT.

    Fig. 40.- Vista en planta

    Luego se hace clic en el icono de 3DORBIT y se pincha sobre la figura dejando el

    botn izquierdo apretado y rotando la figura como se desee. (Pinchando dentro de los

    crculos pequeos se logran movimientos bidimensionales)

    95

  • Fig. 41.- Cubo rotado en el espacio.

    Estando en modo 3DORBIT se puede hacer clic con el botn derecho sobre la

    pantalla para obtener una nueva serie de opciones para la visualizacin.

    Fig. 42.- Men 3DORBIT.

    MORE

    96

  • Fig. 43.- Men More.

    Adjust Distance: Ajustar distancia

    Swivel Camera: Girar cmara

    Continuous orbit: Hacer rotar el modelo de forma continua con respecto su eje.

    Zoom Window: Ventana de Zoom

    Zoom Extents: Zoom total

    Adjust Clipping Planes: Ajustar planos de corte

    Front Clipping On: Corte frontal activado

    Back Clipping On: Corte posterior activado

    PROJECTION

    Fig. 44.- Men Projection

    Proyeccin Paralela y en Perspectiva

    97

  • SHADING MODES.

    Este sub-Menu es tambin muy til a la hora de comprender figuras

    tridimensionales que lucen complejas por la gran cantidad lneas visibles que pueden

    aparecer en un dibujo. Comnmente se usa el comando HIDE en estos casos, pero

    con los SHADING MODES se puede ir un paso ms all.

    Fig. 45.- Men Shading Modes

    Wireframe: Es el modo normal

    Fig. 46.- Wireframe

    98

  • Hidden: Es el modo con lneas ocultas

    Fig. 47.- Hidden

    Flat Shaded: Es el modo de renderizado en tiempo real (poligonizado)

    Fig. 48.- Flat Shaded

    99


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