altimetria topografia 97 03

of 18 /18
- 1 - Autor: J. Milagros Oblitas Quiroz UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN “FACULTAD DE ECOLOGIA” 30/06/0 8 ALTIMETRIA (Capitulo 4) ASIGNATURA: Topografía PROFESOR: Ing. Luís López Mendoza ALUMNA: J. MILAGROS OBLITAS QUIROZ

Author: omarquintana

Post on 22-Dec-2015

42 views

Category:

Documents


5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

aaopasa

TRANSCRIPT

ALTIMETRIA (Capitulo 4)

- 1 -

- 4 -

INTRODUCCIN

E

n este captulo analizaremos los mtodos y usos de los diferentes instrumentos topogrficos, con un solo objetivo: LA INVESTIGACIN TOPOGRFICA.

Nivelar significa la altitud de un punto respecto a un plano horizontal de referencia. Esta concepcin ha sido usada desde hace mucho tiempo atrs, prueba de ello son la existencia de las grandes fortalezas del imperio incaico, las pirmides de Egipto, o simplemente las construcciones modernas.

Hoy en da la construccin de edificios, caminos, canales y las grandes obras civiles no quedan exonerados del proceso de investigacin; incluso los albailes hacen uso del principio de vasos comunicantes para replantear en obras, los niveles que indican los planos.i. Conceptos fundamentales Superficie de nivel:

Es la superficie perpendicular a la direccin de la vertical.

Plano horizontal:Es aquel plano perpendicular a la direccin de la vertical y tangente a una superficie de nivel en un solo punto.

Nivelacin:Es el proceso mediante el cual se determina la altitud de un punto respecto a un plano horizontal de referencia.

Nivel medio del mar (N.M.M):

Es el nivel 0,00 adoptado convencionalmente y viene a ser el promedio de la mxima elevacin del mar (PLEAMAR) y su mximo descenso (BAJAMAR) en un lugar.

El movimiento de las aguas del mar se debe a la variacin de la atraccin gravitatoria de los astros (sol y luna) dando lugar a las oscilaciones que toman el nombre de flujo (elevacin) y reflujo (descenso).

El nivel medio del mar en un periodo de varios aos, con el objeto de anular todas las causas perturbadoras del equilibrio del agua.En el Per la bajamar y la pleamar los publica mediante tablas la direccin y de Hidrografa y Nivelacin de la Marina de Guerra del Per.

Cota:Es la altitud de un punto respecto a un plano horizontal de referencia.

Bench Mark (B.M.)Es la altitud de un punto respecto al plano correspondiente al nivel medio del mar, se le llama tambin cota absoluta.Algo ms sobre Bench Mark:

Dnde estn geomtricamente ubicados los BM?

Los BM, estn ubicados a lo largo y ancho de todo el globo terrestre y son establecidos por las instituciones especializadas de todo el pas (en el Per es el Instituto Geogrfico Nacional IGN).

Cmo es un BM en el terreno?

Fsicamente un BM se representa mediante una placa de bronce de 10 cm de dimetro soldado a una barra de acero; este ltimo colabora con la adherencia entre el concreto y la placa. El disco de bronce debe llevar grabado su cdigo, la fecha de instalacin y el nombre de la institucin que lo realiz.

ii. Clases de Nivelacin:II.I. NIVELACIN DIRECTA O GEOMTRICA:

Este mtodo determina directamente el desnivel entre dos puntos con la obtencin de un plano horizontal; es el ms preciso y el ms usado.

Los instrumentos bsicos en una nivelacin geomtrica:

El nivel de ingeniero (equialtimetro)

La mira los dems son complementarios.Puesta en estacin del nivel de ingeniero:

1. Se sueltan los tornillos de las patas del trpode, se colocan las tal como se muestra hasta que el nivel de la plataforma coincida aproximadamente con el de la quijada del operador. En esta posicin se ajustan los tornillos antes mencionados.2. Se instala el equipo en la plataforma del trpode con ayuda del tornillo de sujecin.Se extiende las patas del trpode, teniendo en cuenta las siguientes condiciones:

La base de las patas del trpode deben formar aproximadamente un triangulo equiltero. La plataforma del trpode debe estar a la vista del operador en posicin horizontal.3. Se realiza el calado del nivel esfrico. Para este proceso existen dos posibilidades: Cuando el equialtimetro est provisto de tornillos nivelantes.

Cuando el equialtimetro no tiene tornillos nivelantes: Se afloja el tornillo de sujecin del instrumento y moviendo ste coordinadamente con el equipo, se realiza el calado del ojo de pollo.4. Se dirige la visual hacia el alineamiento elegido.

5. Se realiza el centrado definitivo, para lo cual se presentan dos posibilidades.

Cuando el equipo tiene un nivel tubular:

Para calar la burbuja, se hace uso del tornillo nivelante que mas se acerque al eje directriz del nivel tubular.

Cuando el nivel tiene un nivel de burbuja partida:

En este caso se realiza el centrado de la burbuja con la ayuda del tornillo de basculante.Casos generales de una nivelacin Geomtrica:a) Nivelacin relativa.- cuando solo sea necesario conocer el desnivel entre los puntos de la zona de trabajo (se asume una cota arbitraria).b) Nivelacin absoluta.- Cuando sea preciso con cotas absolutas (se ubica con el BM).Elementos importantes de una nivelacin geomtrica:

Puntos de nivelacin primario (Bancos De Nivel).- Son los correspondientes a los puntos de control; estas deben estar monumentadas. Puntos de nivel secundario (Puntos De Cambio).- Son aquellos puntos que sirven de apoyo para poder enlazar dos puntos de control; sobre dicho punto de cambio se coloca la mira para efectuar las lecturas correspondientes.Se recomienda que los puntos secundarios sean pintados y se trace el pavimento o estacas provisionalmente en los jardines o tierra si fuese el caso; generalmente estos puntos deben desaparecer al concluir el trabajo de gabinete. Vista atrs.- Es la lectura de la mira correspondiente al punto de cota conocido.

Vista adelante.- Es la lectura de la mira correspondiente al punto de cota no conocida.

De cada estacin solo se lee una vista atrs, las dems son solo vistas adelante.

Tipos de Nivelacin Geomtrica:a) Nivelacin Geomtrica Simple:Sirve para encontrar la cota de uno o ms puntos de terreno por medio de una sola estacin instrumental.Pasos a seguir:

Se coloca la mira en el punto de cota conocida (A)

Se ubica el punto de cota por conocer (B)

Se instala el nivel en un punto equidistante a los antes mencionados.

La distancia-nivel mira no debe sobrepasar 120m; sin embargo es recomendable trabajar con una distancia mxima de 50m (por el efecto de la curvatura terrestre). Con ayuda del nivel se visa la mira en el punto de cota conocida y se anota en la libreta de campo.Ejemplo:

DISTANCIAPUNTOV. ATRASHIV. ADELANTECOTA

0A2.540802.54800.00

35B0.580801.96

Cota + V. atrs = HI D h = B A = 801.96 800.00 = 1.96

HI V. adelante = Cota B DONDE:

HI: altura del instrumento

D h: incremento de altura

P: pendiente del terrenob) Nivelacin Reciproca:

Este mtodo se utiliza cuando:

Se desea comprobar si el eje ptico del anteojo del nivel es paralelo de la directriz del nivel tabular.

No es posible colocar el nivel en un lugar intermedio entre dos puntos de mira, ya sea por que se interponga un rio, un pantano o cualquier otro obstculo.

Pasos a seguir:

Se coloca el nivel en el extremo de zona de cota conocida, mientras se instalan las miras en los puntos A y B; para luego calcular la cota del punto B.

c) Nivelacin Compuesta:Es una sucesin de niveles simples relacionados entre si, se utiliza cuando se requiere la diferencia de nivel entre dos puntos muy distanciados o cuando la visibilidad desde una estacin no lo permite.

Pasos a seguir:

Se elige un punto: 1 (punto de cambio), con la condicin de acercarnos al punto B.

Se realiza una nivelacin simple entre A y 1 como si B no existiese.

se calcula la cota del punto 1.

Se elige el punto 2 (punto de cambio), con la condicin de acercarnos mas aun al punto B.

Se realiza una nivelacin simple entre 1 y 2 como si los dems puntos no existiesen.

Se calcula la cota del punto 2.

Se elige el 3, con la condicin de llegar al punto B.

Se realiza una nivelacin simple entre los puntos 2 y 3.

Se calcula la cota del punto B.

finalmente se realiza una nivelacin simple entre los puntos 3 y B.

se calcula la cota del punto B que es el resultado final.

Comprobacin de una Nivelacin Geomtrica:

Para realizar una comprobacin de efecta las siguientes actividades:

a) Comprobacin del clculo matemtico de la libreta:

Muchas veces el clculo de la libreta se realiza en el campo, por ende est sujeto a posibles errores, el cual se puede detectar con la siguiente expresin:

S vatras - v adelante = cf - ci

b) Comprobacin de la nivelacin propiamente dicha: La comprobacin de la libreta de campo, no indica si la nivelacin es correcta; para ello es necesario verificar que el error accidental total sea menor que el mximo tolerable el cual depender de la precisin que se busca.

Existen dos casos:

Cuando solo sea conocido un banco de nivel.- Para ello es necesario realizar la nivelacin tanto de ida como de regreso.

Tericamente la ci debe ser exactamente igual a la cf , dado que es el mismo punto, en la prctica, siempre existe una diferencia entre dichas lecturas; a esta diferencia se le llama error de cierre altimtrico, su aceptacin depender del nivel de precisin que se busca. Cuando se conozcan dos bancos de nivel.- Generalmente se utiliza cuando el objetivo es determinar la configuracin altimtrica de un terreno a lo largo de una lnea definida planimetricamente y que enlaza los dos puntos dados.Para ello es necesaria la nivelacin de ida solamente.

Precisin de una nivelacin compuesta: La precisin de una nivelacin compuesta, est en relacin directa con el objetivo que se persigue, as pues si se requiere realizar un levantamiento preliminar, no justificara usar un equipo de alta precisin por cuanto ello llevara consigo una mayor inversin econmica.

Sin embargo por ms precaucin que se tenga es imposible evitar la presencia de errores accidentales. Es posible cuantificar la precisin, mediante el error mximo tolerable:

Emax = e Donde:

Emax: error mximo e : error kilomtrico K : nmero de kilmetros

Nivelacin aproximada (preliminar):Se usa en reconocimientos o levantamientos preliminares, las visuales pueden ser hasta 300m, la lectura en la mira puede tener una aproximacin hasta de 5cm.

Emax = 0,1 e =0,1

Nivelacin ordinaria:

Se utiliza para trabajos de caminos, carreteras, trabajos comunes de topografa, etc. Las visuales pueden ser hasta 150m.

La lectura de la mira puede tener una aproximacin hasta de 0,5cm. Emax = 0,2 e =0,2

Nivelacin precisa:Se utiliza en la determinacin de bancos de nivel, en la elaboracin de planos catastrales, etc.

Visuales hasta 100m, la lectura en la mira puede tener una aproximacin de hasta 0,1cm. Emax = 0,01 e =0,01

Nivelacin de alta precisin:

Se usa en la determinacin de bancos d nivel muy distanciados entre ellos, asi como en geodesia, las visuales pueden ser hasta 100m, la lectura en la mira puede tener una aproximacin de hasta 0,1cm. Emax = 0,04 e =0,04Compensacin De Errores En Una Nivelacin GeomtricaCuando la comprobacin de una nivelacin geomtrica de un trabajo topogrfico tiene un resultado satisfactorio, se procede a repartir el error de cierre total en cada una de las cotas de los puntos intermedios, dado que estos llevan consigo cierto error accidental. En el caso particular que el error de cierre altimtrico supere el valor del error mximo tolerable, habr que repetir el trabajo de campo.

A. En Un Itinerario CerradoLa compensacin del error de cierre se realiza repartiendo dicho error en todas las cotas de los puntos intermedios y ser directamente proporcionada a la distancia entre dicho punto y el inicial.

: Compensacin en el punto i.

: Distancia del punto inicial al punto i.

: Error de cierre.: Distancia total.

B. En Un Itinerario AbiertoEl procedimiento es similar al de un itinerario cerrado

: Compensacin en el punto i.

: Distancia del punto inicial al punto i.

: Error de cierre.: Distancia total.

Nivelacin Geomtrica Entre Dos Puntos Extremadamente AlejadosCuando se trata de realizar una nivelacin geomtrica entre dos puntos muy distantes entre si; se recomienda dividir el circuito total en sub-circuitos.

Al nivelar en un circuito cerrado Dos puntos muy alejados, es posible cometer una serie de errores cuya presencia ocasionara un error de cierre altimtrico mayor que el mximo tolerable, lo cual obligara al topgrafo a repetir posiblemente todo el trabajo.Los puntos que definen los sub-circuitos, debern ser estacados con mucho cuidado de modo que posteriormente sean fcilmente ubicable y no altere el valor de su cota en ningn momento.En cada sub-circuito se debe calcular su error de cierre altimtrico y cada uno de ellos debe ser menor que el mximo tolerable respectivo.

Es posible que en una de los sub-circuitos el error de sierre sea mayor que el tolerable, de ser as, el topgrafo deber repetir el trabajo tan solo en el sub-circuito comprometido.

Fenmenos fsicos que afectan una nivelacin

Cuando se requiera determinar el desnivel entre dos puntos separados a una distancia considerable, hay que tomar en cuenta el error proveniente de la curvatura de la tierra y la refraccin atmosfrica.

Influencia de la curvatura terrestre

Es desconocido que todo plano o superficie horizontal es tangente a la superficie de nivel en un punto; si la distancia entre dos puntos es pequea la lnea que las une se puede considerar tangente, pero si es grande es imprescindible tomar en cuenta la curvatura de la superficie de nivel.

Ahora, para efectuar nivelaciones en ingeniera, se utilizan instrumentos pticos que permiten visualizar toda una horizontal sin importar la distancia.Si la distancia entre A y B no es mayor que 50 metros se puede considerar la superficie del nivel instrumental y su respectiva horizontal confundidos en un mismo plano.

Cota B = nivel instrumental lectura visualizada.

Si A y B estn separadas por una distancia considerable, el plano horizontal y su respectivo nivel instrumental provocando un error en la lectura:

Error por curvatura terrestre (Ec)

Cota B = nivel instrumental + Ec lectura visualizada

Cota B = (nivel instrumental lectura visualizada) + Ec

De donde se deduce que la correccin por curvatura terrestre siempre es positiva, es decir, hay que sumarla algebraicamentente a la cota del punto visado.

Ec : error por curvatura terrestre

D : distancia horizontal entre los puntos

R : radio terrestre.

Influencia de la refraccin atmosfrica:Sabemos que todo rayo de luz que pasa de un medio a otro de diferente densidad cambia de direccin, a este fenmeno se le llama refraccin.

En el proceso de nivelacin, el rayo que sale del anteojo del nivel y que se dirige a la mira, sufre dicha refraccin.

En el proceso de nivelacin, el rayo que sale del anteojo del nivel y que se dirige a la mira, sufre dicha refraccin debido a que en su viaje tiene que atravesar diferentes capas de aire de diversas densidades, ello hace que dicho rayo se vaya refractando en cada una de ellas resultando curvilneo.

Correccin de nivel aparente (C)

Cuanto se realiza una nivelacin entre dos puntos separados por una distancia considerable hay que tener en cuenta el error de nivel aparente, que viene a ser la suma algebraica del error por curvatura y el error por refraccin; ntese que dicho error es positivo.

Ajuste y correccin de niveles o equialtmetros:Aparte de las correcciones y ajustes que realizan los fabricantes, todos los instrumentos necesitan ser comprobados y corregidos en el campo antes de efectuar un determinado proyecto, tal es el caso del nivel.

Condiciones que debe de cumplir un equialtmetro

Nos vamos a referir al equipo ms comn: el de anteojo y nivel fijos.

1. El eje del nivel tubular ha de ser perpendicular al eje vertical del instrumento.

2. El hilo horizontal del retculo debe estar en un plano perpendicular al eje vertical.

3. La lnea de visado ha de ser paralela al eje del tubo del nivel.

Chequeo de las condiciones y correccin de stas en el instrumento:1 Perpendicular entre el eje del nivel

Tubular y el eje vertical.

Se centra con precisin sobre un par de tornillos nivelantes, nivelando la burbuja.

Se gira el instrumento 180 alrededor de su Eje vertical.

Si la burbuja permanece calada; el nivel est Corregido, es decir est bien.

Si el nivel no est corregido, el corrimiento de La burbuja es igual al doble del error verdadero.

La correccin que hay que aplicar es que la burbuja recorra la mitad de su distancia al punto medio del nivel por medio de las tuercas que se encuentran en el extremo del nivel tubular.

2 Perpendicularidad entre el hilo horizontal del retculo y el eje vertical

Se enfoca el hilo horizontal sobre un punto fijo P y se giran alrededor del eje vertical de tal manera que no salga del enfoque el punto P. Si continua sobre el hilo horizontal no hay que hacer ninguna correccin.

Si se aleja del hilo, se corrige mediante los tornillitos adjunto al antejo.

3 Paralelismo entre el eje de colimacin del anteojo y el eje directriz del nivel tubular

Se comprueba y/o corrige mediante la llamada prueba de las estacas.

Se colocan dos estacas en el suelo, a una distancia aproximada de 80 metros uno del otro.

Procurar que el terreno se horizontal.

Se instala el equipo en un punto aproximadamente equidistante a las estacas y de preferencia en el alineamiento que los une.

Se coloca una mira en cada estaca (garantizar la verticalidad de stos, en su defecto habr que balancearlas) para luego tomar las lecturas correspondientes.

Se calcula el desnivel entre los puntos A y B mediante la diferencia de las lecturas.

El desnivel calculado ser el verdadero, dado que por la equidistancia, los errores (si los hubiesen) se anulan.

Se traslada al equipo a uno de los extremos, (en nuestro caso A) lo ms cerca que se puede a dicha estaca par evitar la propagacin de algn error. Se toma la lectura (con el ojo del observador en el objetivo).

Con dicha lectura y el desnivel (A y B) ya conocido se calcula la lectura que deber leerse en el punto B.

Se gira el anteojo hasta ubicar la mira en la estaca B.

Se gira el anteojo hasta ubicar la mira en la estaca B; se toma la lectura correspondiente, si dicho valor coincide con el calculado, el aparato est en perfecto estado, de no ser as se suelta los verticales del retculo para subir o bajar los retculos hasta que marque la lectura calculada.

Se recomienda volver a chequear de las tres condiciones para verificar el correcto ajuste realizado.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN FACULTAD DE ECOLOGIA

30/06/08

ALTIMETRIA (Capitulo 4)

ASIGNATURA: Topografa

PROFESOR: Ing. Lus Lpez Mendoza

ALUMNA: J. MILAGROS OBLITAS QUIROZ

Autor: J. Milagros Oblitas Quiroz

Autor: J. Milagros Oblitas Quiroz