Informe de Altimetría y Nivelación

ALTIMETRIA Y NIVELACION

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La altimetría estudia los métodos que sirven para definir las posiciones relativas o absolutas de los puntos sobre la superficie de la tierra, proyectados sobre el plano vertical mediante diferentes procedimientos, que se utilizan para determinar diferencias de elevación entre puntos de la tierra. La altimetría considera las diferencias de nivel existentes entre puntos de un terreno o de una construcción. Para poder conocer estas diferencias de nivel, hay necesidad de medir las distancias verticales directas o indirectamente, operación que se denomina nivelación en realidad la nivelación ha contribuido en forma muy importante al desarrollo de la civilización. La nivelación ha contribuido en forma muy importante al desarrollo de la civilización, ya que las construcciones de caminos, conductos de agua o canales, las grandes obras d e arquitectura, entre otras, tanto de la era moderna como de la antigüedad, son una prueba palpable de éste, sorprendente descubrimiento. No se sabe con exactitud el origen de esta rama de la topografía.

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El objetivo e interés de los estudiantes encargados de realizar la presente práctica hecha es fundamentar sólidamente el reconocimiento de los niveles topográficos, eclímetro, mira y todos los instrumentos a utilizar. Aprender el uso del eclímetro para determinar la pendiente de un terreno y determinar desniveles entre dos puntos y replanteo de pendientes. Reconocer, aprender y mejorar el uso de los instrumentos que se va usando en cada práctica de campo, ya que al estudiante de ingeniería es necesario acostumbrarlo al uso de estos, así como también conozca los conceptos de estos instrumentos topográficos. Comprender las diferentes funciones que tiene un nivel, reconocer las partes de un nivel y que función cumple cada uno de los tornillos que lo conforma.

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Alcántara Vega, Jonathan Melqui Becerra Cotrina, José Víctor Cerquín Huamán, Julio Noel Díaz Núñez, July Marisol Morales Mantilla, Jorge

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Las distancias verticales, que se miden a partir de una superficie de nivel o plano de referencia arbitrario, que debe ser normal a la dirección de la plomada, se denominan COTAS. Cuando el plano de referencia coincide con el nivel del mar, las distancias verticales medidas a partir de dicho plano se denominan Altitudes o Alturas.

Hay dos factores que afectan la nivelación:

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Se estima que la curvatura terrestre es directamente proporcional al cuadrado de la distancia. Llamando h` al efecto de curvatura terrestre y k distancia en km, entre dos puntos. h`= 0.08k2

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Varía con la temperatura, la presión atmosférica y el sitio. Es mejor realizar las observaciones hacia el mediodía, pues a esta hora la refracción es menos variable que en las mañanas o en las tardes. La refracción atmosférica produce un efecto contrario al anterior y menor que él. Llamando r el efecto por refracción atmosférica s tiene r = 0.01 k2 Si h es el efecto combinado de estos dos fenómenos: h = 0.07k2 NOTA: h, h` y r están expresados en m, km Se tomarán en consideración estos 2 fenómenos en nivelación de alta precisión o en levantamientos geodésicos. En las nivelaciones de este curso no se considerarán, ya que por las condiciones de trabajo, los errores introducidos por estos efectos son mínimos.

Las diferencias de elevación se pueden determinar con técnicas modernas en donde se utiliza satélites, también a través de la fotogrametría. Además tradicionalmente se han determinado diferencias de elevación empleando: 1.- Cinta 2.- Por nivelación diferencial 3.- Nivelación barométrica 4.- Nivelación trigonométrica 5.- Nivelación con eclímetro

A veces es posible aplicar una cinta a la línea vertical que une dos puntos. Est e método se utiliza para determinar profundidades en pozos de minas, elevaciones del su elo en los levantamientos para condominios y en la construcción de edificios de varios pisos.

La nivelación diferencial, en su forma básica, se ilustra en la Fig.

Es uno de los métodos más comunes, se determina una línea visual horizontal utilizando un nivel óptico. Se usa un anteojo telescópico con una amplificación adecuada para leer estadales graduados, situados sobre puntos fijos. El instrumento se sitúa aproximadamente a la mitad de la distancia ente el banco de nivel BN Roca, y el punto X. Supóngase que se conoce la cota cota o elevación BN Roca, Roca, que es de 820 m. Después de nivelar el instrumento, una visual dirigida a un estadal en posición vertical sobre el BN da una lectura de 8.42 pies. Una lectura aditiva (+S), (+S), también llamada lectura hacia ATRÁS (LA) es la que se toma sobre un estadal colocado sobre un punto de elevación conocida o

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supuesta. Esta lectura se utiliza para determinar la ALTURA DEL INSTRUMENTO (AI), que se define como la distancia vertical del plano de referencia a la línea visual del nivel. •

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Si se suma la lectura aditiva de 8.42 pie a la cota de BN Roca, 820.00 se tiene la AI, que resulta 828.42 pie Si luego se gira el nivel, de manera man era que quede en su campo visual el e l estadal puesto sobre el punto X, se tiene una lectura sustractiva sust ractiva (-S), llamada también lectura HACIA EL FRENTE O HACIA DELANTE (LF). En este ejemplo es de 1.20 pie. Una lectura sustractiva se define como la que se toma sobre un estadal emplazado verticalmente en un punto cuya elevación se va a determinar. Si se resta la lectura sustractiva de 1.20 pie de la AI, 828.42, se consigue la elevación del punto X, o sea, 827.22 pie. En consecuencia, la teoría básica de la nivelación diferencial y sus aplicaciones puede expresarse por las dos ecuaciones siguientes, empleadas una y otra vez: AI = elev + LA Y Elev = AI – LF

EL BARÓMETRO

El barómetro, que es un instrumento para medir la presión del aire atmosférico, puede usarse para determinar alturas relativas de puntos situados sobre la superficie de la Tierra. La presión atmosférica también es afectada por otras circunstancias, además de la altitud; por ejemplo, por cambios súbitos de la temperatura y por condiciones variables de atmósfera debidas a tormentas. tormentas. Además, durante el día hay una variación normal de la presión barométrica que equivale a unos 100 pie de diferencia de altitud; a esta variación se la conoce como oscilación diurna de la presión atmosférica. Puede emplearse varias técnicas para determinar diferencias de elevación correctas. Se deja el barómetro de control en un Banco de nivel (base) y se lleva el instrumento móvil o viajero a los puntos cuyas elevaciones se desea conocer. Este método se utiliza en casos que se desea determinar niveles en terrenos abruptos, pero que no requieren precisión. •

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La diferencia de elevación o desnivel entre dos puntos puede determinarse midiendo: a.-) la distancia inclinada u horizontal entre los puntos b.-) el ángulo cenital o el ángulo vertical entre los puntos.

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Antes de definir lo que es un eclímetro o nivel de mano, se van a definir unos conceptos básicos, para comprender mejor la función de éste instrumento. En la topografía, cuando se realiza un trabajo, es primordial el procedimiento de medición de los ángulos, y para ello se utilizan instrumentos de medición que reciben el nombre genérico de goniómetros.

El Eclímetro: es un goniómetro que se utiliza para medir ángulos cenitales. Podemos distinguir dos tipos de eclímetros como son: • Eclímetros de Plano: cuando el limbo del aparato va fijo. • Eclímetros de Línea: son aquellos que permiten efectuar la lectura cenital ya corregida, van provistos de un nivel de gran sensibilidad que calamos en cada visual girando el limbo, para hacer coincidir el cero de la graduación en la posición en coincidencia con el cenit. Actualmente se utilizan eclímetros automáticos que dan la lectura corregida directamente mediante un sistema compensador.

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Este nivel, que por ahora ha llegado a ser obsoleto, tiene un anteojo no fijo sobre soportes en Y, llamados así debido a su forma.

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En este tipo de nivel, que aparece en la Fig. el anteojo está rígidamente unido a la regla del nivel y es paralelo a ésta. El nivel de burbuja, unido a la regla del nivel y protegido, permanece siempre en el mismo plano vertical que el anteojo, pero unos tornillos situados en cada extremo permiten ajustarlo verticalmente y cambiar el nivel de burbuja cuando éste se daña.

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Se lo utiliza en trabajos de alta precisión, también se emplean en trabajos generales. Llevan un nivel de burbuja circular para nivelarlos aproximadamente empleando tornillos niveladores, o bien, una articulación esférica o de rotula (sin t ornillos niveladores) que permite inclinar la base y fijarla en posición casi a nivel. Su nivelación exacta se logra inclinando o basculando el anteojo ligeramente en un plano vertical en torno a un fulcro situado en el eje vertical del instrumento, sin cambiar la altura de éste.

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Los niveles automáticos del tipo que q ue se ilustra en la figura fi gura cuentan con un dispositivo de auto nivelación. En la mayoría de estos instrumentos se logra una nivelación aproximada usando una base con tres tornillos niveladores que centran una burbuja circular, aunque algunos modelos tienen una articulación esférica o de rótula.

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Es el conjunto de procedimientos para determinar las diferencias de elevación y las alturas o cotas de dos o más puntos, la precisión en las mediciones depende del tipo e importancia del levantamien6to a ejecutar.

Es la diferencia de altura obtenida mediante nivelación entre dos puntos, se conoce como diferencia de nivel o desnivel.

Es la distancia vertical o altura del punto, medida con respecto a un plano de referencia. Si se conoce la cota de un punto y el desnivel con respecto a otro, se puede determinar la cota de éste.

Una nivelación debe estar siempre referida a puntos de control vertical (BN), que son puntos relativamente permanentes, en los cuales se marca una cota o altura conocida arbitraria.

El control vertical de un levantamiento replanteo de construcción se lo realiza a través de una red de BN que se establece durante el trabajo de campo.

Es el dispositivo más utilizado para medir desniveles en el terreno, tiene 4m de altura y para las lecturas se debe mantener perfectamente vertical (nivel de ojo de pollo), es útil para levantar perfiles y puntos de detalle para configuración de los accidentes de un terreno.

Referencia al nivel del mar para determinar las elevaciones del terreno.

En cualquier punto de una superficie terrestre es perpendicular a la dirección de la plomada (gravedad). Es paralela a la superficie de la tierra.

Recta tangente a una línea de nivel en un punto dado (punto de tangencia).

La nivelación es una operación muy simple que requiere seguir este procedimiento: a) Apuntar a través del visor el antejo del nivel sobre la mira b) Enfocar y aclarar la imagen c) Realizar las lecturas con el hilo central sobre la mira.

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Es aquella en la cual desde una sola posición del aparato se pueden conocer las cotas de todos los puntos del terreno que se desea nivelar.

Se sitúa y nivela el aparato en el punto más conveniente, el que ofrezca mejores condiciones de visibilidad. La primera lectura se realiza sobre la mira colocada en un punto estable y fijo que se toma como BN. Si lo es la lectura al BN que servirá para encontrar la altura del plano horizontal que recorre la línea de vista y se denomina altura del aparato (h aparato) H aparato = ▼BM + lo (▼= cota) La lectura sobre un punto de cota conocida se denomina VISTA ATRÁS; ésta sumada a la cota del punto, nos da la altura del aparato Las cotas de los diferentes puntos tales como A, B, C; etc.; se encuentran restando a la altura del aparato la lectura correspondiente sobre cada punto, así: ▼A

= haparato – la

▼B = haparato – lb

Las lecturas sobre puntos tales como la, lb, etc., se denominadas vistas intermedias, éstas restadas de la altura del aparato nos dan la cota de cada punto.

Es el sistema empleado cuando el terreno es bastante quebrado, o las visuales resultan demasiado largas (> 300m) El aparato no permanece en el mismo sitio sino que se va trasladando a diversos puntos desde los cuales se toman nivelaciones simples, que van ligándose entre sí por medio de los llamados PUNTOS DE CAMBIO

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En la nivelación directa compuesta se efectúan 3 clases de lecturas. o

Vista atrás. Es la que se hace sobre el BM para conocer h del aparato

o

Vista intermedia. Es la que se hace sobre los puntos que se quiere nivelar para conocer la cota.

o

Vista adelante Es la que se realiza para hallar la cota del punto de cambio (BN Provisional)

El Procedimiento a seguir en una nivelación directa compuesta puede resumirse así: 1.- Se arma y nivela el aparato en un punto favorable (1), desde donde se pueda leer al BN y al máximo número de puntos posible (de acuerdo con la pendiente del terreno y la longitud de la mira de que se disponga) 2.- Se toma la lectura lo (vista atrás) con la mira sobre el BN para encontrar la altura del aparato h1 del aparato = ▼ BN + lo 3.- Se toman lecturas de la mira sobre los diferentes puntos, tales como A, B,… (Vistas intermedias), con las cuales hallaremos sus cotas respectivas, así: ▼A=

h aparato – la ;

▼ B

= h aparato – lb

4.- Cuando ya no se puedan hacer más lecturas desde esta primera posición del aparato, se busca un punto de cambio (CNro 1) sobre el cual se lee la mira (vista adelante) ▼C

Nro. 1 = h1 aparato – (vista adelante)

5.- Se lleva el aparato a una segunda posición (2) desde la cual se puede leer CNro 1 y al máximo número de puntos posible. Se arma y nivela el aparato y luego se lee la mira (V atrás), con lo cual se halla la nueva altura del aparato. h2 aparato = ▼C Nro. 1 + V atrás 6.- Se prosigue nuevamente como en 3, 4, 5.

 Difer. Nivel =

Vistas Adelante - A atrás

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El chequeo de la libreta no indica que la nivelación esté bien o mal realizada. Así pues, si no se cierra la nivelación sobre un punto de cota conocida, entonces es necesario CONTRANIVELAR, es decir nivelar a partir del último punto hasta llegar al BM inicial la cota de llegada se compara con la cota de partida y la diferencia entre ellas nos da el error de cierre de la nivelación

1.- Tanto en nivelación como en contra nivelación, para ahorrar trabajo y tiempo, se debe procurar: a) si se va subiendo: hacer las vistas atrás en el extremo superior de la mira y las vistas adelante en el extremo inferior. B) Si se va bajando: hacer las vistas atrás en el extremo inferior de la mira y las vistas adelante en el extremo superior. Así se podrá abarcar más en cada posición del aparato. 2.- Una nivelación puede cerrar bien, pero esto no indica que las cotas de los puntos intermedios por los cuales pasó la nivelación estén correctas, pues pueden haberse cometido equivocaciones en las lecturas o en las anotaciones y cómputos de puntos sobre los cuales se tomó vista intermedia. 3.- Los errores más comunes cometidos en nivelaciones son los siguientes: (entre paréntesis se anota la manera de vitarlos). a) Error al leer la mira, (familiarizarse con anterioridad con las divisiones de ésta). b) Errores en las anotaciones, (chequeo de la libreta). c) Errores aritméticos, (chequeo de la libreta). d) Que en el “punto de cambio” se varíe la posición de la mira mientras se hace ha ce la lectura de vista atrás y vista adelante, procurar hacerlo sobre un punto estable y plano o colocar una placa. e) Falta de perpendicularidad. f) Asentamientos, debidos a falta fal ta de resistencia del terreno, que pueden sufrir el trípode o la mira en los puntos de cambio (Se fija bien en trípode, y los puntos de cambio se toman sobre terreno firme). g) Que la burbuja no éste dentro d entro de sus reparos, al hacer ha cer la lectura sobre la mira. (Se debe verificar la burbuja a cada lectura). h) Paralaje (enfocar correctamente el anteojo).

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Lectura de la pendiente ascendente o descendente en grados sexagesimales o en porcentaje.

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Diferencia de niveles.

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Determinación de puntos a una determinada pendiente y distancia conocida.

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Sección transversal.

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Nivelación simple.

 Vista atrás

Vista adelante

2.770m

Cota 100

1.856m 

Nivelación compuesta.

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 Vista atrás

Vista adelante

1.608m 2.586m

Cota 100

0.746m 1.626m

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Nivelación múltiple.

 Vista atrás

Vista adelante

1.503m

Cota 100

1.569m 1.058m 1.045m

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Nivelación recíproca.

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Estaciones 

E1 E2

 Datos Punto

Vista atrás

 A

1.316m

Vista adelante

100

B

0.859m

 A

2.532m

B

Cota

100

2.018m

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Lectura de la pendiente ascendente o descendente en grados sexagesimales o en porcentaje.

En porcentaje (%): 9.36 

Diferencia de niveles.

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Determinación de puntos a una determinada pendiente y distancia conocida.

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Sección transversal.

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Nivelación simple.

2.770m

102.770m

100m 1.856m

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B.M

100.914m

Nivelación compuesta.

1.608m

101.608m

2.586m

101.608m 103.448m

100

B.M

0.746m

101.132m

PC1

1.626m

101.822m

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Nivelación múltiple.

1.503m

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101.503m

100

101.503m

1.569m

99.934m

101.503m

1.058m

100.4445m

101.503m

1.045m

100.458m

B.M

Nivelación recíproca.

Estaciones 

E1 E2

Pun  to

 Vista atrás

 Altura de instrumento

 A

1.316m

101.316m

 Vista adelante

Cota

Observacione  s

100m

B.M

B

101.316m

0.859m

100.457m

 A

102.532m

2.532m

100m

B

2.018m

102.532m

B.M

100.514m

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Determinamos los usos del eclímetro, también hemos determinado los procedimientos para el replanteo de pendientes y desniveles. Aprendimos a poder estacionar el equipo en un determinado tiempo moderado como principiante en la carrera. Reconocimos cada parte del nivel y aprendimos a diferenciar las partes y los usos respectivos que tienen los tornillos para poder hacer una buena nivelación en el trabajo de campo. El trabajo en campo debe tomarse con bastante responsabilidad y seriedad para que los márgenes de error resulten no ser mayores a los permisibles. Cabe resaltar que la utilización de niveles nos sirve de herramienta de trabajo que han simplificado nuestro trabajo a nivel de campo.

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http://topve5.blogspot.com/eclimetro-o-nivel-de-mano.html http://html.rincondelvago.com/topografia_8.html

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TOPOGRAFÍA ELEMENTAL, ELEMENTAL, Raymond E. Davis, Yoe Nelly TOPOGRAFÍA PRÁCTICA, Jorge Mendoza Dueñas, Samuel Quiñones TOPOGRAFÍA, TOPOGRAFÍA, Wolf / Brinker Explicaciones del profesor en clase.

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 Anexos

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