Informe de Perfil Longitudinal y Secciones Transversales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Curso: TOPOGRAFIA “I“

Docente: ING. SERGIO HUAMAN SANGAY

Alumno: Becerra Cotrina, José Víctor

30 de julio del 2014

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Practica Nº 04: Perfiles longitudinales y transversales 1. INTRODUCCION: El perfil longitudinal es la representación gráfica de la intersección del terreno con un plano vertical que contiene el eje longitudinal, con esto obtenemos la forma altimetría el terreno a lo largo de la línea de nivelación. Y el perfil transversal es la representación del terreno con un plano vertical, perpendicular al eje longitudinal en el punto del eje de simetría (estaca), realizada en cada uno de los puntos que definen el eje longitudinal, para poder calcular el volumen de excavación y/o terraplén, para su perfecta utilización posteriormente en el futuro de la obra. La aplicación más importante de la nivelación geométrica, es la obtención de perfiles de terreno a lo largo de una obra de ingeniería. Generalmente, la sección transversal de las obras tiene un eje de simetría. Así, se llama eje longitudinal de trazado, a la línea formada por la proyección horizontal de la sucesión de todos los ejes de simetría de la sección transversal. Así el perfil longitudinal es la representación gráfica de la intersección del terreno con un plano vertical que contiene el eje longitudinal, con esto obtenemos la forma altimetría el terreno a lo largo de la línea de nivelación. Y el perfil transversal es la representación del terreno con un plano vertical, perpendicular al eje longitudinal en el punto del eje de simetría (estaca), realizada en cada uno de los puntos que definen el eje longitudinal, para poder calcular el volumen de excavación y/o terraplén, para su perfecta utilización posteriormente en el futuro de la obra.

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2. OBJETIVOS.  Los objetivos de este laboratorio van desde la buena utilización del instrumento empleado, lo que debe unirse a una correcta toma de las medidas requeridas para el futuro camino que se hará en dicha ubicación.  Las medidas tomadas, llevaran consigo una buena compensación de una nivelación, ya sea esta por puntos de cambio acumulados y/o distancia acumulada  Lo que posteriormente arrojará consigo una compensación de las cotas iniciales para corregir luego cada uno de los puntos restantes que eran intermedios o laterales a los puntos compensados.  Y por ultimo llevara a un buen plano de los perfiles longitudinales y transversales para calcular los cortes o terraplenes de cada uno de los perfiles transversales, con el fin de calcular al concluir con la cubicación del terreno, lo que visará el futuro movimiento de tierra en la obra.  Buena utilización del instrumento empleado, lo que debe unirse a una correcta toma de las medidas requeridas para el futuro proyecto que se hará en dicha ubicación las medidas tomadas, llevaran consigo una buena compensación de una nivelación, ya sea esta por puntos de cambio acumulados y/o distancia acumulada  Lo que posteriormente arrojará consigo una compensación de las cotas iniciales para corregir luego cada uno de los puntos restantes que eran intermedios o laterales a los puntos compensados.  Y por último llevara a un buen plano de los perfiles longitudinales para calcular los cortes o terraplenes de cada uno de los perfiles, con el fin de calcular al concluir con la cubicación del terreno, lo que visará el futuro movimiento de tierra en la obra.  Adquirir experiencia en el ámbito de manejo de los instrumentos topográficos mediante la práctica.  Reconocer y comprender perfil longitudinal, saber cómo y cuándo puede llevarse a cabo.

3. EQUIPO Y MATERILAES

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Wincha

Jalón (3)

Libreta de campo

Nivel de ingeniero

Trípode

GPS Navegador

BRIGADA:      

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

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4. MARCO TEORICO DEFINICIONES PREVIAS PENDIENTES: Las pendientes de los tramos rectos se expresan en porcentaje y corresponden a la cantidad de metros (altura) de ascenso (positivo) o descenso (negativo) por cada metro que se recorre horizontalmente. RASANTE: Se colocan las cotas o alturas correspondientes a la obra terminada, aunque en algunos caso se puede indicar cotas que correspondan a pasos intermedios en la ejecución como cotas de explanación, sub-base, base, etc... Tenemos que indicar en este apartado que las rasantes pueden ser:  Las rasantes rectilíneas: pueden ser rampas (cuando sube en el sentido del perfil), pendientes (cuando baja en el sentido del perfil) u horizontales (cuando las cotas permanecen constantes). Los datos necesarios para el cálculo  Las rasantes curvilíneas pueden ser circulares o parabólicas, siendo estas últimas las más corrientes. COTAS ROJAS:  DE TERRAPLÉN: Se indica aquí la altura de relleno que hay que realizar para conseguir la cota de la rasante, se produce cuando la ordenada de la rasante es mayor que la del terreno. Por tanto Cota roja de terraplén = Ordenada de la rasante - Ordenada del terreno.  DE DESMONTE: Indicamos la altura de terreno que debemos quitar para conseguir la cota de la rasante, se produce cuando la ordenada de la rasante es menor que la del terreno. Por tanto, Cota roja de desmonte = ordenada del terreno - ordenada de la rasante. Las fórmulas que se emplean para calcular el área o cubicar en las zonas diversas que a continuación se ilustrarán, son:  GUITARRA: son los datos q se colocan en el grafico en el inferior (rasante, cota de terreno, pendiente, etc.)

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PERFILES LONGUITUDINALES Y SECCIONES TRANSVERSALES Una de las aplicaciones más usuales e importantes de la nivelación geométrica, es la obtención de perfiles del terreno, a lo largo de una obra de ingeniería o en una dirección dada. Las obras hidráulicas como canales y acueductos, las vías de comunicación y transporte, ya sean caminos, carreteras y/o calles, avenidas, e incluso vías férreas, están formadas por una serie de trazos rectos y otra serie de trazos en curvas generalmente circulares acedadas a los trazos rectos. Generalmente la sección transversal de las obras mencionadas, tiene un eje de simetría, o bien, un eje de referencia que no varía de tipo a lo largo del trazado. A su vez, se llama eje longitudinal del trazado, a la línea formada por la proyección horizontal de la sucesión de todos los ejes de simetría o referencia de la sección transversal, entendiendo que cualquier trazo de camino, vía férrea, canal o acueducto, es recto cuando su eje longitudinal lo es. Ahora bien si consideramos el eje longitudinal de un trazado como una directriz y además consideramos una recta vertical que se traslada apoyándose en esa directriz, por lo tanto, el perfil longitudinal es la intersección del terreno con un cilindro vertical que contenga al eje longitudinal del trazado. Para nivelar carreteras y vías férreas ya construidas, se toman como estaciones los hitos numerados, ya sean kilómetros, hectómetros, etc., que hay en sus bordes. Para señalar los puntos de estación donde no lo estén, se emplean estacas fuertes con la cabeza redondeada, clavos o tornillos fijos a la misma estaca. A demás de estos puntos principales, se marcan con estacas aquellos otros intermedios en que allá cambio de pendiente. En los perfiles de gran longitud, se fijan a distancias convenientes señales permanentes.

A continuación se verá un ejemplo de nivelación de un perfil longitudinal con puntos secundarios y/o intermedios; y posteriormente su tabla de datos o registro de campo correspondiente. Podemos agregar que los cálculos variarían un poco al leer los complementarios aritméticos en los puntos intermedios y en la nivelada de frente, pues bastaría sumar para obtener tanto el horizonte o altura instrumental como las altitudes o cotas de terreno. Estos cálculos, en cuanto se refieren a los puntos de paso o de cambio de estación y a los de comprobación, se hacen, de ordinario, en el campo, según el registro ilustrado, y después se calculan en gabinete, primero, los horizontes sucesivos y las altitudes de los puntos de paso; después se harán las sumas de comprobación, para finalizar con el cálculo de altitud de todos los puntos intermedios. Para los puntos de paso se aproxima el cálculo al milímetro y para los intermedio, bastaría con aproximar al centímetro.

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TRAZADO DE LOS PERFILES Una vez calculada las altitudes de todos los puntos, ordinariamente referidas a un nivel convenientemente elegido, se toman aquellas en papel milimétrico o papel especial para perfiles. Cuando hay que dibujar un perfil longitudinal con otros transversales, se toma la misma escala para representar las altitudes de ambos perfiles. En todos los países hay instrucciones oficiales sobre escalas, dibujos, etc., según los distintos servicios, a las cuales hay que atenerse en el trazado de los perfiles.

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PERFILES LONGITUDINALES Es la sección producida en éste por una serie de superficies verticales que siguen las trayectorias del eje de una obra de desarrollo longitudinal. Estos perfiles constan generalmente de dos partes: los datos y la parte gráfica.

Los perfiles longitudinales nos indican el comportamiento del terreno a lo largo de un eje determinado. Se pueden observar en él las pendientes, las zonas de desmonte, terraplén.

Los datos incluidos en el perfil longitudinal vienen organizados en la guitarra. Entre ellos encontramos las distancias al origen de trazado y las distancias entre puntos considerados en el perfil. Estos puntos considerados pueden ser quiebros del terreno (por ejemplo, para una tubería) o tener un intervalo fijo (como en una obra lineal)

También se pueden reflejar las cotas del terreno y la rasante y su diferencia (COTAS ROJAS): Cota roja=cota rasante-cota terreno Vemos que si la cota roja es positiva hablamos de terraplén, si no, tendremos una zona de desmonte.

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PARTE GRÁFICA DE UN PERFIL LONGITUDINAL La representación gráfica consta generalmente de dos partes fundamentalmente: El terreno es la representación gráfica en proyección vertical de la sección producida en el terreno por las superficies que lo definen. Los datos de partida para dibujar el perfil pueden ser un plano las cotas y distancias obtenidas por nivelación (trigonométrica o geométrica según la precisión requerida) de una serie de puntos característicos de la traza del perfil. Para el trazado del perfil del terreno tomamos una serie de puntos representativos del terreno que denominamos perfiles transversales; la representación de estos puntos la hacemos por coordenadas cartesianas, generalmente se utilizan dos escalas: una horizontal (Eh) y otra vertical (Ev); normalmente la escala Vertical es 10 veces mayor que la horizontal, aunque según el caso, pueden estar en otra proporción. La rasante representa el perfil de la obra terminada, es decir, los puntos representativos de la carretera, camino, etc... una vez concluida la obra. Esta rasante puede tener una pendiente constante (rectilínea) o variable (curvilínea: circular, parabólica, etc...) Cuando la rasante es rectilínea la dibujamos por los puntos extremos de cada tramo; en el caso de que sea curvilínea la trazaremos por puntos.

Generalmente en la fase de proyecto de una obra nos valemos del primer procedimiento y para ejecutar la obra nos valemos del segundo

DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO PRIMER PASO: se procede a tomar las distancias necesarias teniendo en cuenta que la distancia mínima es de 20m, cada lugar donde marca la distancia de 20m se señalara con estacas, en las cuales posteriormente se coloca la mira para las lecturas correspondientes. SEGUNDO PASO: se estaciona el nivel para luego realizar las lecturas por nivelación compuesta. Se cambia de estación según se crea conveniente. TERCER PASO: se toma las medidas y lecturas necesarias y se las plasma en las libretas de campo, luego con esos datos se procede a realizar el análisis completo y realizar las gráficas correspondientes del lugar en donde se trabajó.

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OBSERVACIÓN Al cambiar de estación el último punto tomado en la primera estación pasara a ser la vista atrás de la segunda estación. En el caso de trabajar con teodolito se tiene en cuenta que el ángulo vertical tiene que estar colocado en 90°00’00” para que así cumpla con los requisitos del nivel. Ya que este procedimiento se realiza con nivel.

UTILIDAD Los perfiles longitudinales son muy útiles para el proyecto de obras de desarrollo longitudinal como carreteras, caminos, viales, conducciones de agua, alcantarillado, líneas eléctricas, canales, oleoductos, ferrocarriles. Los datos contenidos en el perfil longitudinal son de gran importancia para determinar las rasantes de las obras proyectadas. Asimismo, su información es determinante para obtener los datos necesarios para el replanteo de este tipo de obras.

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SECCIONES TRANSVERSALES Hay que considerara a los perfiles transversales, que son la intersección del terreno, con un plano vertical normal al eje longitudinal del terreno, o sea los perfiles transversales son perpendiculares al perfil longitudinal; por lo general estos perfiles transversales se toman frente a cada una de las estacas que indican el trazado y se levantan a escala mayor que los longitudinales, ya que el objetivo principal de estos perfiles es obtener frente a cada estaca la forma más exacta posible de la sección transversal de la obra y especial importancia en el estudio de caminos y canales. Los perfiles se señalan primero con jalones y después con miras o cinta métrica, y con un nivel se hace su levantamiento. Cuando los perfiles transversales son muy uniformes, se deben levantar de igual manera que los perfiles longitudinales, anotándose las altitudes y distancias leídas en un registro similar al empleado y visado anteriormente en los perfiles longitudinales. Todas las lecturas deben por lo general, aproximarse al centímetro. Pero cuando los perfiles transversales son muy irregulares (caminos, arroyos, hitos, linderos, etc.,), se dibujan todos los detalles en un croquis, sobre el cual se anotan todas las medidas y lecturas hechas durante el levantamiento. El perfil transversal se dibuja de modo que la izquierda y la derecha sean las del perfil longitudinal, suponiendo que se recorre este en el sentido de su numeración ascendente, como en la figura.

También se pueden numerar los puntos de los perfiles transversales, y en el croquis se anotan solamente estos puntos y las medidas planimetrías (distancias horizontales), anotando las lecturas de nivelación en el registro de campo, idéntico al de los perfiles longitudinales. Referente a la ilustración anterior, se puede agregar que están todas las medidas aproximadas al decímetro solamente, pero es mejor aproximar las alturas al centímetro, mientras que para las distancias horizontales basta en general con el decímetro. El nivel se coloca en un punto previa mente determinado, del perfil longitudinal y se asegura la observación leyendo la altura de un punto de comprobación bien elegido o la de otro punto del mismo perfil longitudinal; también puede estacionarse el nivel en un punto de un itinerario de nivelación que pase cerca del perfil que se trata de levantar.

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CROQUIS DE UN SECCION TRANSVERSAL

DESARROLLO Todas las medidas se hicieron en Villa Portales un día muy caluroso, consistiendo en tomar las medidas adelante y atrás desde cada estación a los puntos que correspondían al perfil longitudinal y a su vez las cotas a los 5 y a los 10 metros tanto a la derecha como a la izquierda de dicho punto, para poder hacer el perfil transversal de éste; a cada punto se le visó el hilo superior, inferior y el medio, a su vez la nivelación hecha fue cerrada con dos estacionamientos, para poder determinar con el cierre el error de dicha nivelación, el que fue de 0.003 metros, luego de sumar las lecturas atrás y adelante y luego haciendo su diferencia, o sea atrás menos adelante. Dicha sumatoria fue tan solo realizada con los puntos de cambio, los que luego de ser compensados por el error de cierre, se procedió a compensar las lecturas intermedias; las lecturas correspondían a 500 como cota terreno dada inicialmente, más atrás, nos da la instrumental y ésta menos la adelante nos arroja el terreno y así sucesivamente considerando la anterior hasta llegar al final de la lista, todos los cálculos fueron hechos en Excel, donde solo se pusieron las fórmulas mencionadas y los hilos y cotas tomados, lo que arrojo la tabla posterior que se utilizó en los dibujos de los perfiles, utilizando una escala vertical de 1 : 100 y otra horizontal de 1 : 10. Para continuar luego de tener los perfiles dibujados en un plano borrador , se nos dijo que la plantilla de la rasante, debía ser con una calle de 6 metros de longitud, con un 2% de desagüe, mas 15cm. de cuneta y 4 metros vereda, considerando, tanto el antejardín de la futura casa a construir y la vereda correspondiente, éstos 4 metros también debían tener un 2% de desagüe y por ultimo un talud de 3 unidades horizontales a 2 unidades verticales, todo lo anterior fue informado en una ayudantía, agregando que se debía hacer con las mismas escalas que se efectuaron los planos, las que ya se mencionaron. Utilizando las fórmulas de área tanto del trapecio como la del triángulo, se efectúo la suma de áreas tanto de terraplén como de corte para cada perfil, lo que fue continuado con la cubicación de todo el terreno, lo cual todo está realizado en el plano de borrador.

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5. CONTENIDO DE LA PRACTICA: 

Toma de cotas de los puntos sobre el eje dado para el perfil longitudinal.

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Levantamiento de la parcela a una distancia de 10 metros a cada lado del eje.

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Toma de la cotas de los puntos sobre la secciones que se encuentran en los puntos en los cuales se ha dividido el eje para generar la sección transversal.

6. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS: -

TOMA DE LAS COTAS DE LOS PUNTOS SOBRE EL EJE DADO PARA EL PERFIL LONGITUDINAL. Se obtuvo los siguientes datos:

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Distancia (m): 265.7 Distancia (km): 0.2657 Error de cierre= -0.012 á

= 0.04√Distancia en Kms Error máximo= 0,02061844

El error de cierre es menor al error máximo por lo que se puede proceder a la compensación.

Corrección total= 0.012

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SECCIONES TRANSVERSALES: Cuadro de datos tomados:

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CALCULO DEL BM trasladado: Para encontrar el BM se hizo a través de una nivelación geométrica compuesta, donde se obtuvieron los siguientes datos. PUNTO DISTANCIA DISTANCIA VISTA ACUM. ATRÁS 1 2 3 4 5 6

ALT.INSTRUMENTO

VISTA ADELANTE

COTA

0 0 0,488 2699,418 2698,930 50 50 2699,418 1,665 2697,753 50 100 2699,418 1,810 2697,608 50 150 1,202 2698,386 2,234 2697,184 50 200 2698,386 1,487 2696,899 9,63 209,63 1,161 2697,897 1,650 2696,736 Luego el BM con el que se presentará el trabajo es = 2696.736 msnm.

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 Calculamos la escala del perfil longitudinal: Papel: 0.007m Terreno: 7m 1/E = P/T 0.007/7 = 1/(7/0.007) 1/E = 1/1000 Escala Horizontal: 1/1000 Escala Vertical: 1/ 100  Con el GPS marcamos el punto inicial: Punto (1): E: 776739m N: 9207187m  Calculamos la escala del dibujo en planta: Papel: 0.50m Terreno: 500m 1/E = P/T 0.50/500 = 1/(500/0.50) 1/E = 1/300  Escala grafica del dibujo en planta para 10cm: 1 cm: 3m 10cm: X X= 30m

 Calculo de escala de las secciones transversales: Papel: 0.50m Terreno: 500m 1/E = P/T 0.50/500 = 1/(500/0.50) 1/E = 1/300

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 Longitud del eje de perfil: L= 265.7m  Cota del punto inicial: 2696.736 m.s.n.m  Cota del punto final: 2696.188 m.s.n.m  Longitud de cada sección transversal: 7m

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7.

CONCLUSIONES El procedimiento de perfil longitudinal en síntesis se utiliza para la construcción de obras de gran longitud y poca anchura. El perfil longitudinal entonces es el corte transversal que se hace sobre un terreno el cual a simple vista no se puede observar y q mediante el desarrollo de este procedimiento se calcula. Los datos contenidos en el perfil longitudinal son de gran importancia para determinar Las rasantes de las obras proyectadas. Asimismo, su información es determinante para obtener los datos necesarios para el replanteo de este tipo de obras. Al concluir el trabajo realizado en esta práctica me ayudo increíblemente a entender los perfiles de un terreno y además nos enseñó como calcular todos los datos del mismo. Pudimos dibujar un perfil longitudinal y secciones transversales de la manera más adecuada. Aprendimos que el error de cierre es siempre menor al error máximo permisible. Aprendimos a compensar cotas. En un proyecto para que te salga económico es recomendable trabajar las pendientes proporcionadamente, es decir si en una zona haces excavación en la otra zona debes llenar.

8.

BIBLIOGRAFIA

 http://www.buenastareas.com/materias/perfil-longitudinal-topografia/0  ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6707s/x6707s09.  http://topografiadocente.over-blog.es/article-plano-de-un-perfil-longitudinal58159220.html  DANTE ALCANTARA GARCIA, TOPOGRAFIA, MCGRAW-HILL; MEXICO 1990.  RAMON GARCIA-PELAYO Y GROSS. PEQUEÑO LAROUSSE; FRANCIA 1989.  ALVARO TORRES NIETO, TOPOGRAFIA, EDITORIAL NORMA, COLOMBIA 1968.  WWW.htp. Monografías.com

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