“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

FACULTAD: INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL: INGENIERÍA CIVIL – III CICLO

CURSO: TOPOGRAFÍA II

TEMA: PERFILES LONGITUDINALES Y SECCIONES TRANSVERSALES

DOCENTE: Ing. MANUEL ERNESTO PICHARDO DÍAZ

INTEGRANTES: BERNABÉ PAUCAR, ROBERTO TIAGO CONTRERAS MORALES, EDUARDO ANDRÉ DÍAZ CARRERA, PATRICK JÄNNICK MAGUIÑA RICRA, JOSÉ GONZALO SANCHEZ VERAMENDI, ANDERSON HAROLD SOSA CASANOVA, ADDISON

HUACHO – PERÚ

2015

Este trabajo monográfico está dedicado a nuestros padres, por

brindarnos su apoyo incondicional día a día, a nuestros compañeros y

al docente por educarnos con esfuerzo y entusiasmo, para lograr

nuestros objetivos y agradecerle por su dedicación.

PRESENTACIÓN

Este trabajo se ha realizado con el motivo de dar a conocer a todos nuestros compañeros la importancia, usos y todo lo referido al tema de perfiles longitudinales y secciones transversales que son utilizados en el área de

topografía para las distintas representaciones de terrenos que nos ayudarán a realizar obras hidráulicas, vías de comunicación y transporte así como caminos y ferrocarriles.

El propósito de nuestro trabajo va desde la buena utilización del instrumento empleado para que nuestros compañeros y los demás estudiantes, aplicando la nivelación, sean capaces de realizar la recopilación de los datos de campo para la confección del perfil longitudinal de un tramo de camino, con sus respectivas secciones transversales para conocer el relieve y en base a los conocimientos teóricos adquiridos y explicados en el presente trabajo, dibuje el perfil longitudinal y diseñe las curvas verticales respectivas.

INTRODUCCIÓN

Este Perfil se utiliza para fines de localización. Diseño y construcción, es necesaria determinar las elevaciones a lo largo de las rutas propuestas de carreteras, canales, Vías férreas, líneas de conducción de agua y proyectos similares. A la operación de nivelar puntos situados a corta distancia entre sí, a lo largo de una alineación, determinada, se llama nivelación de un perfil. Es recomendable establecer una serie de Bancos de nivel (BM) que puede ser de mucha utilidad posteriormente, por ejemplo, cuando se establecen las pendientes para la utilidad posteriormente, por ejemplo, cuando se establecen las pendientes para la construcción.

Perfiles Longitudinales: La finalidad de la nivelación de perfil es proporcionar la información necesaria para dibujar una gráfica de la elevación del terreno a largo de una línea o ruta propuesta. Un perfil es la intersección grafica de un plano vertical, siguiendo la ruta en cuestión, con la superficie terrestre; el perfil es absolutamente necesario para e3l trazo de pendientes de carreteras, canales, vías férreas, drenajes, etc. Para tubería o canales las estaciones son cada 10mts. Las estaciones vienen separadas en Kilómetros y metros.Dibujo de perfil longitudinal: Se realiza a partir de los datos de campo de altimetría y planimetría. Una vez calculada las altitudes de todos los puntos, ordinariamente referidas a un nivel conveniente elegido, se toman aquellas en papel milimétrico, el dibujo se inicia en la parte izquierda del papel. El perfil del terreno: Se representa en unos ejes cartesiano: en el eje X, las distancias reducidas, que son desarrollos desde el origen u en el eje Y, las cotas. Rasante: Se usa para denotar la elevación de la superficie determinada de un proyecto. En topografía, se usa el término pendiente para indicar la proporción en que sube o baja una línea. Sección transversal: Son líneas de niveles o perfiles cortos que se realizan de forma perpendicular al eje del proyecto, proporcionan la información necesaria para la estimación de los volúmenes de movimientos de tierras. Existen dos tipos generales de secciones transversales para proyectos de vías terrestres como carreteras y para bancos de materiales. Dibujo de secciones transversales: Se empieza en la parte izquierda inferior del papel de abajo hacia arriba, en el orden de los estacionamientos una sobre la otra. Se representa el terreno natural, la rasante o plantilla del diseño de pavimento y los ejes de elevaciones, su distancia correspondiente. Curvas Verticales: Las curvas que se usan en plano verticales para proporcional un cambio suave entre líneas de rasantes de carreteras y vías férreas se denomina curvas verticales y son parabólicas en vez de circulares.

OBJETIVO GENERAL

Adquirir habilidades aplicando la nivelación, obteniendo los datos de campo para la representación de la superficie del terreno por medio del perfil longitudinal y sus respectivas secciones transversales.

OBJETIVO ESPECÍFICO

Alcanzar a conocer la forma del terreno y sus depresiones y elevaciones, por medio de la elaboración de los perfiles (Perfiles longitudinales y transversales).Que el estudiante aplicando la nivelación sea capaz de realizar la recopilación de los datos de campo para la confección del perfil longitudinal de un tramo de camino, con sus respectivas secciones transversales para conocer el relieve.

PERFILES LONGITUDINALES Y SECCIONES TRANSVERSALES

PERFIL LONGITUDINAL: Se llama perfil longitudinal a la intersección del terreno con un plano vertical

que contiene al eje longitudinal y nos sirve para representar la forma altimétrica del terreno. Los puntos del terreno por levantar quedan definidos durante el estacado del eje del proyecto, por lo cual, la distancia horizontal acumulada desde el origen del kilometraje es un dato conocido, que esta materializado en terreno, próximo a cada estacado.

Se llama estacado, a un conjunto de señales o estacas clavadas para indicar la posición deleje del trazado, las que se colocan generalmente a distancias o intervalos iguales dependiendo dela naturaleza de la obra. La determinación de las cotas del estacado se hace mediante una nivelación geométrica, ligada y cerrada contra el sistema altimétrico de transporte de cota.

NIVELACIÓN DE UN PERFIL LONGITUDINAL:

El levantamiento del perfil longitudinal en terreno corresponde a una nivelación geométrica de todas las estacas que lo conforman, llevando a un registro las lecturas que se observen conjuntamente con la distancia acumulada a cada punto. El registro que conviene emplear es del tipo “Por Cota Instrumental”.

Antes de iniciar la nivelación geométrica del perfil longitudinal se debe establecer, a lo largo del estacado y a una distancia conveniente de él, puntos de referencia de cota conocida (P.R.).

Estos puntos de referencia se ubicaran, no tan distantes del eje de referencia del trazado como para que las medidas importen trabajo excesivo, ni tan cercanos como para que se vean comprometidos por el movimiento de tierras o labores auxiliares de la construcción de la obra.

En todo caso su ubicación debe efectuarse sobre terreno estable y serán debidamente monumentados.

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.

PERFILES TRANSVERSALES:Hay que considerar 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 planimétricas (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.

El perfil transversal es la intersección del terreno con un plano vertical perpendicular al eje longitudinal y nos sirve para tomar la forma altimétrica del terreno a lo largo de una franja de nivelación.

El perfil transversal tiene por objeto presentar, la posición que tendrá la obra proyectada (perfil tipo) respecto del terreno y a partir de esta información, determinar la cubicación del movimiento de tierra, ya sea en forma gráfica o analítica.

El perfil tipo representa las características finales que tendrá el proyecto. En el caso de un proyecto vial se consideran ancho de la pista, el bombeo, ancho bermas y su pendiente, los taludes, espesor de las capas estructurales etc.

El perfil tipo es variable dentro del proyecto, debido que los parámetros antes mencionados pueden cambiar según las condiciones impuestas por la topografía, climatología y/o geología de la zona.

A continuación se muestran algunos ejemplos de perfiles tipos: La figura representa un perfil tipo para un camino bidireccional, los taludes se encuentran en la relación 3/2 en corte y 2/3 en terraplén, el valor depende del tipo de suelo que se encuentre en la zona, así por ejemplo para la roca el talud de corte es 1/10

La pista, la berma y sus bombeos respectivos, dependen de la funcionalidad del camino, el tipo de vehículo y de las condiciones climáticas de la zona.

Los espesores de las capas estructurales dependen del tipo de vehículo que circule por el camino.

La figura representa el perfil tipo para una carretera unidireccional, se pueden apreciar taludes de corte en banco, cunetas, fajas, etc.

En la figura se aprecia un perfil tipo para un túnel, donde indican sus dimensiones y las capas estructurales.

Para efectuar el levantamiento de perfiles transversales se procederá de la siguiente manera:

Definición del Perfil Transversal: En cada estaca del perfil longitudinal, se debe definir un eje transversal en

la forma más perfecta posible. Se puede recurrir a medidas con cinta métrica o escuadras, que permitan

asegurar su perpendicularidad. El eje transversal así definido se puede señalar, mientras dure su

levantamiento, con estacas u otro elemento de instalación provisoria.

Levantamiento de los Puntos Singulares: Para la confección del perfil transversal se deben tomar todos los puntos

que definan o ayuden a definir cambios de pendientes del terreno, cruce de canales, cercos, y cualquier otro detalle de interés o punto singular.

Recorriendo el eje longitudinal en el sentido creciente del kilometraje, las distancias horizontales sobre los ejes transversales que se miden hacia la

derecha serán positivas y las que se midan a su izquierda serán negativas, ambas con su origen en el eje longitudinal.

Las distancias horizontales se miden con cinta métrica y precisión corriente (cuidando su horizontalidad, etc.).

En casos de fuerte pendiente se puede calcular midiendo la distancia inclinada entre los puntos y el desnivel, para posteriormente aplicar Pitágoras.

Con un nivel de ingeniero se realizan las lecturas en la mira, se registran al centímetro y se refieren al sistema altimétrico del levantamiento, ya sea apoyándose en P.R. o en estacas de perfil longitudinal.

En casos de pendientes fuertes o en túneles el desnivel se puede establecer trigonométricamente o por medio de instrumentos que midan por rebote, tales como las estaciones totales.

Los registros deben consignar, para cada punto del perfil, la distancia horizontal y los datos para determinar la cota.

Si la medición es indirecta se debe agregar las columnas de los elementos que efectivamente se miden para calcular las distancias horizontales y verticales.

DIBUJO DE PERFILES LONGITUDINALES: Se utilizan dos escalas, una horizontal y otra vertical, la relación entre ellas debe ser 1/10, es decir la escala vertical es 10 veces mayor que la horizontal, por ejemplo si la escala horizontal es 1/1000, la vertical será 1/100.

La figura representa parte de un perfil longitudinal la distancia entre las estacas es de20 metros y la cota de referencia (C.R) es de 220 metros, la longitud del perfil es de 240 metros.

Para dibujar las distancias deben ser transformadas al papel utilizando la escala horizontal1/1000, es decir, 20 metros de terreno representa en el papel 2 centímetros o 20 milímetros.

Para dibujar las cotas restar la cota de referencia y transformar el valor resultante utilizando la escala 1/100, los datos dibujados se anotan en la viñeta según se muestra en la figura.

Es permitir el trazado de la rasante (línea segmentada en la figura), que corresponde a un conjunto de líneas y/o curvas que definen la posición altimétrica y pendientes finales del camino sobre el terreno.

Existen varios criterios para trazar la rasante sobre el perfil longitudinal, los que van en directa relación con las especificaciones del proyecto.

El caso de un camino se deben considerar los siguientes: La rasante debe compensar los volúmenes de corte y terraplén. Las pendiente deben estar comprendidas entre un ±10%, valor que puede

variar dependiendo del tipo de vehículo y la velocidad de proyecto del camino.

Se deben evitar las pendientes iguales a 0%, porque causan problemas de drenaje.

A continuación mencionaremos algunos materiales y equipos necesarios para poder ejecutar adecuadamente un levantamiento de perfiles:

Nivel: El nivel topográfico es un instrumento usado en topografía y agrimensura que, de manera análoga a un teodolito, permite medir niveles y realizar nivelaciones con precisión elevada.

Estadal: No es más que una regla de campo. Su característica principal es que está marcada de manera ascendente. Tienen una forma de E que equivale a 5cms. Aunque existen muchas las más comunes están divididas en cada 10 cms, o sea llevan 2 E. Muchos errores se cometen al momento de realizar lecturas en la estadía.

Niveleta: Constituida de material plástico o aluminio. Contiene un nivel esférico. Su utilidad topográfica, es que permite dejar a plomada la mira (en dirección de la gravedad) cuando se realizan mediciones con el nivel.

Estacas: Es un objeto largo y afilado que se clava en el suelo. Tiene muchas aplicaciones, como demarcador de una sección de terreno, para anclar en ella cuerdas para levantar una tienda de campaña u otra estructura similar.

Cinta Métrica: Una cinta métrica o un flexómetro es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También se pueden medir líneas y superficies curvas, sabemos que todos los datos obtenidos se registrarán en la libreta de campo.

SECCIONES TRANSVERSALES:Proyectar con acierto la sección transversal de un camino es problema delicado, al cual debe el ingeniero dedicar la máxima atención.

De la sección transversal, depende en proporción importante la capacidad de tráfico del camino; y al mismo tiempo, la sección transversal pesa, fundamentalmente, en el coste de construcción de la vía.

Las secciones transversales son líneas de niveles o perfiles cortos que se realizan de forma perpendicular al eje del proyecto, proporcionan la información necesaria para la estimación de los volúmenes de movimientos de tierras. Existen dos tipos generales de secciones transversales para proyectos de vías terrestres como carreteras y para bancos de materiales.

Uno de los métodos para obtener la topografía de un terreno es el de las secciones transversales. Estas secciones tienen tanta importancia en el trazado de vías como en levantamiento de fajas de terreno con el fin de obtener 1as curvas de nivel.

El empleo de este método facilitará el trazado de las curvas de nivel si dichas secciones son debidamente escogidas, las precisiones en el trazado de las curvas pueden compararse con las obtenidas empleando los métodos directos.

Las secciones deben espaciarse de acuerdo con las características del terreno, así en lugares donde las curvas de nivel tengan una curvatura pronunciada deben hacerse menos separadas, debiendo determinarse, en la parte más baja de los valles, una sección que coincida lo más aproximadamente posible con la línea de vaguada.

Los perfiles se denominan Longitudinales, cuando se desarrollan en el sentido de las alineaciones que lo definen y Transversales, cuando determinan un corte o sección de terreno perpendicular al anterior.

Los perfiles transversales tienen un punto común con el longitudinal en el que se intersecan, el cual se conoce con el nombre de Punto de Eje, y es el origen del que parten las operaciones considerando el perfil transversal dividido en dos sentidos: derecho e izquierdo, y por lo tanto las distancias serán referidas a dicho punto según el sentido de avance de la obra.

REGISTRO DE CAMPO: El registro de datos de campo se hace simultáneamente de la siguiente forma:

DIST: Es la distancia a la derecha o izquierda de la estación de la línea central en donde se realiza la lectura.PENDIENTE:Se entiende por pendiente de un terreno, en general, a su inclinación respecto

a la horizontal; puede ser ascendente o descendente, según el punto de observación. Si el terreno es horizontal su pendiente es cero.

Las pendientes ascendentes se denominan particularmente rampas conservándose el término pendiente para nombrarlas en general y para el caso particular de las descendentes.

La pendiente es el cociente que resulta de dividir la diferencia de nivel existente entre los dos puntos entre la distancia que separa a ambos puntos.

La forma más usual de expresar las pendientes es un tanto por ciento (%) indicando el número la diferencia de nivel existente por c/100 unidades, aunque en la práctica está muy generalizado indicar el tanto por uno, por resultar más conveniente para los cálculos.

Por lo anterior expuesto, la pendiente queda expresada de la forma siguiente:

P= (Z/D) x100 en % o en m/mDONDE:Z = Desnivel entre los dos puntosD = Distancia Horizontal entre los dos puntos

EQUIPO:

- Nivel - Estadía - Cinta Metálica - Clavos

- Plomadas - Jalones - Teodolito - Trípodes

CUADRILLA DE TRABAJO:

- Observador - Anotador - Cadeneros - Estadalero

Izquierda LÍNEA CENTRO Derechalect lect lect lect lect lect lectDIST DIST DIST Estación DIST DIST DIST

PROCEDIMIENTO PARA UNA NIVELACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES:1. Definir la línea central de la obra a levantar con ayuda de los jalones o el

teodolito asignándole un rumbo o azimut (Poligonal Abierta).2. Estacionar la línea cada 10 mts.3. Elegir un BM, reverenciarlo a la línea y asignarle cota.4. Plantar el nivel en un punto adecuado, que nos permita observar el mayor

número de estaciones desde el mismo sitio.5. Ubicar la estadía en el BM y efectuar una lectura de Espalda.6. Definir las secciones transversales perpendiculares a la línea central en cada

estación espaciándolas según sea conveniente.7. Tomar lecturas en el centro de las secciones, a la izquierda y a la derecha del

eje y registrarlas debidamente. 8. Si la estadía se mueve hasta un punto posterior en el cual no se pueden

observar más lecturas, seleccionar un punto de cambio y efectuar una nivelación compuesta para la determinación de las elevaciones restantes.

TRABAJO DE GABINETE: El estudiante deberá calcular las elevaciones del perfil y sus secciones transversales para luego plasmarlas en un plano topográfico y diseñar la rasante de la obra calculando las curvas verticales donde lo amerite.

CONCLUSIONES:La determinación de altura de puntos por el método de Nivelación trigonométrica facilita la realización de trabajos topográficos de índole altimétricos, en donde podemos encontrar diversos factores tales como; el tiempo requerido para efectuar el trabajo, la disposición de equipo topográfico adecuado, el fácil manejo de los datos al momento de realizar los cálculos, etc.

Esto significa un ahorro en los medios disponibles a utilizar. Pero esto no sintetiza la verdadera importancia del método, ya que generalmente está dirigido a los trabajos donde haya presencia de grandes extensiones de terrenos y demasiados desniveles entre distancias mínimas.

Los resultados obtenidos en el procesamiento de los datos recolectados en el campo reflejan la organización y control de las operaciones así como garantiza la calidad en la exactitud y precisión del trabajo realizado, tanto en el momento del levantamiento, como al momento del trabajo de gabinete.

BIBLIOGRAFÍA

EDUGAL, 1965, “TOPOGRAFÍA” (326 páginas) ARTURO QUINTANA “CURSO DE TOPOGRAFÍA CLÁSICA” VÍCTOR AGUILERA Mc GRUW HILL, 1990, “TOPOGRAFÍA” (583 páginas) DANTE ALCANTARA “TOPOGRAFÍA” (834 páginas) Wolf- Brinker 9 edición Alfaomega, 2000 “TOPOGRAFÍA” Mc Cormack