EL ECLIMETRO Es un instrumento que permite medir: 1) Angu ngulos los ve verti rticale caless, con una aproximación de 10’. A cada ángulo vertical le corresponde una pendiente en porcentaje. El cero del vernier es el índice de lecturas de los ángulos verticales.
2) Pendientes en porcentaje. La pendiente respectiva se lee con su correspondiente signo, según que los índices respectivos estén ubicados en las zonas positivas o negativas. En la Topografía de ruta y de trazo, al Eclímetro se le utiliza para efectuar dos operaciones de campo: 1)Para el levantamiento de perfiles transversales o seccionamiento. 2) Para trazar líneas de pendiente.
EL ECLIMETRO
EL ECLIMETRO
LECTURA DEL ECLIMETRO
LECTURA DEL ECLIMETRO
Lectura:
=+4°40’
Pendiente=+8%
1) METODO DEL ECLIMETRO PARA EL LEVANTAMIENTO LEVANTA MIENTO DE PERFILES TRANSVERSALES TRA NSVERSALES O SECCIONAMIENTO. • Este método se utiliza cuando la faja del
terreno donde estará ubicado el eje del proyecto es de relieve muy irregular . • Supongamos que se va a levantar el Perfil Transversal correspondiente a la estaca 2+020. • Consideremos que transversalmente en la estaca 2+020 el terreno tenga el siguiente relieve:
UBICACION DE LA SECCION EN PLANTA
PROCEDIMIENTO 1) El operador marca en el jalón la altura de su vista al suelo, utilizando para ello una liga o una cinta de tela o de plástico; este jalón marcado lleva el ayudante para que coloque en el punto A del perfil transversal. 2) El operador se estaciona con el Eclímetro en la estaca central 2+020 y dirige la visual al jalón marcado de tal manera que el hilo horizontal que se ve por el ocular del eclímetro coincida con la marca del jalón o sea:
UBICACION DEL JALON EN "A "
B
3) Manteniendo esta posición, el operador rota la
perilla del eclímetro hasta que mirando por el ocular vea la burbuja del nivel coincidiendo con la marca del jalón y el hilo horizontal. O sea:
• Se lee el ángulo vertical; supongamos –5°30’, • Los cadeneros miden la distancia inclinada
entre la estaca central 2+020 y el punto A donde está apoyado el jalón, supongamos 12.50m. • Estos dos datos se registran en la libreta de campo por medio de una fracción. • De idéntica forma se procede para los demás puntos del perfil transversal donde se va apoyando el jalón marcado. • En el gráfico el operador ha cambiado de estación al punto C.
• Para mayor rapidez y comodidad se
pueden utilizar dos jalones de igual longitud, por ejemplo de 1.50m, uno de ellos para que el operador apoye el eclímetro y el otro para dirigir la visual en su extremo superior.
REGISTRO DE CAMPO PARA PERFILES TRANSVERSALES CON ECLIMETRO ESTACAS
0+000 ... 2+020
OBSERVACIONES
COTAS
IZQUIERDA
Quebrada seca
1322.80
-15° -5°30’ 21.20 12.50 B A
DERECHA
+10°30’
-18° 6.10
14.50 C entre C y D Distancia inclinada
GRAFICO DE SECCIONES TRANSVERSALES • Para el gráfico de los perfiles transversales
se utiliza el transportador y escalímetro. Las escalas para distancias y cotas es 1/200; se grafican de abajo hacia arriba. • El gráfico de cada perfil se comienza
ubicando la estaca central de acuerdo a su cota obtenida en la nivelación del perfil longitudinal.
CROQUIS DEL DIBUJO DE UNA SECCION TRANSVERSAL
• Las secciones transversales se grafican
de la forma explicada anteriormente.
2) TRAZO DE LINEAS DE GRADIENTE CON EL ECLIMETRO • Una línea de gradiente es aquella que siguiendo
una determinada pendiente, se adapta a las sinuosidades del terreno siguiendo sus inflexiones. • Supongamos que se desea trazar una línea de gradiente con el 4% de pendiente, partiendo del punto A.
PROCEDIMIENTO 1) El operador marca en un jalón la altura de su vista al suelo, y manda a un ayudante con el jalón marcado para que se coloque a una distancia prudencial a la que pueda verse el jalón a simple vista. 2) El operador se estaciona en el punto A y pone en el eclímetro el 4% de pendiente (que equivale al ángulo vertical de 2° 18’) en el cuadrante adecuado del limbo, según que el terreno suba o baje. 3) El operador dirige la visual al jalón marcado y moviendo verticalmente y en conjunto el eclímetro hace que la burbuja del nivel coincida con el hilo horizontal que se observa mirando por el ocular del eclímetro . O sea:
4) Enseguida el operador, manteniendo la burbuja centrada, indica al ayudante para que se desplace transversalmente con el jalón marcado hasta que vea la marca del jalón y la burbuja del nivel coincidiendo con el hilo horizontal del eclímetro, o sea:
• Entonces el punto B donde está apoyado el
jalón y en el cual se ha hecho la coincidencia, es un punto de la línea de gradiente con el 4% de pendiente. • En este punto se coloca un montón de piedras o una varilla cualquiera con una tira de tela o de plástico y el operador se pasa a ubicar a otro punto de la misma manera. • La línea formada por todos los montones de piedras o listones con una tira de tela o plástico (línea de banderas) ubicados de la forma descrita será la línea de gradiente con el 4% de pendiente.
• En esta forma pueden trazarse líneas de
cualquier pendiente, ascendentes o descendentes según que el terreno suba o baje colocando el índice de porcentajes en la zona positiva o negativa del limbo correspondiente. • De esta manera se puede deducir si es posible subir o bajar entre dos puntos con una pendiente determinada, analizando los desarrollos posibles.
PERFILES TRANSVERSALES • Son las intersecciones de la superficie del
terreno con planos verticales que pasando por las estacas centrales son perpendiculares a los tramos rectos del eje del proyecto.
• En los tramos curvos los perfiles
transversales se toman de 10m en 10m y siguen la dirección del radio de la curva.
SECCIONES TRANSVERSALES
TALUD • En las secciones transversales se llama
talud a las inclinaciones de sus lados extremos. • La inclinación de los taludes depende de la naturaleza del terreno y de que la sección sea de corte y/o de relleno. • Los taludes se expresan por medio de una fracción cuyo numerador indica las veces que la parte vertical contiene a la horizontal.
• Ejemplo: Un talud de 2:1, quiere decir
que la parte vertical contiene 2 veces a la horizontal.
TALUDES RECOMENDADOS SEGÚN LAS NORMAS PERUANAS DE CAMINOS TALUDES DE CORTE CLASE DE TERRENO
Roja fija Roca suelta o blanda Conglomerados Tierra compacta Tierra suelta Arena
Talud.- V:H 10:1 4:1 3:1 2:1 1:1 1:2
TALUDES DE RELLENO MATERIALES
Enrocado Terrenos varios Arena
Talud.- V:H 1:1 1:1.5 1:2
LEVANTAMIENTO DE PERFILES TRANSVERSALES (O SECCIONAMIENTO) • Del relieve de la faja de superficie que
contiene al eje del proyecto depende el método que se utilizará para el seccionamiento. • Métodos generales de aplicación: 1) El método de la nivelación geométrica. 2) El método del eclímetro.
METODO DE LA NIVELACION GEOMÉTRICA • Se aplica si la faja de terreno es sensiblemente llana, • Ejemplo: proyectos de pavimentación de calles de una •
•
•
•
urbanización. Este método consiste en efectuar una nivelación geométrica conjunta del perfil longitudinal y de los perfiles transversales, después de ejecutado el trazo planimétrico de la poligonal. Para levantar los perfiles transversales, primero se van trazando en forma aproximada rectas perpendiculares a los tramos rectos del trazo en cada estaca central. Luego se toman las lecturas en la mira colocada sobre dichas perpendiculares y en puntos donde cambie transversalmente de pendiente el terreno. Se toman puntos a la derecha e izquierda del eje, y se miden las distancias horizontales de la estaca central al punto de apoyo de la mira.
EJEMPLO: METODO DE NVELACION GEOMETRICA
N1 PC1
REGISTRO DE CAMPO PARA PERFILES TRANSVERSALES CON ECLIMETRO PUNTO V.AT BM
2.12
137.55
0+00 PC1
1.94
138.08
V.AD
COTAS
-.-
135.43
1.84
135.71
1.41
136.14
IZQUIERDA
32.20 19.30 8.50 0.15 2.82 0.43 (137.40) (134.73) (137.12) C B A .
2+00
0.82
137.26
.
(
. )
(
G Numerador = Distancia a la Estaca Central;
.
Denominador = Lectura de mira;
) F
Eje
DERECHA
0+00 12.50 30.60 1.84 0.32 3.33 (135.71) (137.23) (134.22) D E 2+00 0.82 (137.26)
. (
) H
Valor entre paréntesis = (Cota)
.
.
(
) I
CALCULO DE COTAS BM
= 135.43+
V.AT
=
1 V.AD Cota de 0+00 1 V.AD Cota de A
2.12
= 137.55=
1.84
= 135.71
=
V.AD Cota de B
Cota de D 1
0.43
Cota de E 1
2.82
= 134.73
V.AD
V.AD Cota de C
= 137.55=
2
0.15
= 137.40
0.32
= 137.23
=
3.33
= 134.22 = 137.55=
1.41
Cota de PC1 = 136.14 V.AT
1
=
= 137.55-
V.AD
= 137.55=
= 137.55-
V.AD
= 137.55= 137.12
1
1
V.AD
=
1.94
= 138.08=
0.82
Cota de 2+00 = 137.26
Para comprobar la nivelación, se ejecuta la nivelación
• • • • •
GRAFICO DE PERFILES Y SECCIONES TRANSVERSALES El gráfico se hace en borrador utilizando papel milimetrado y luego se calcan en papel para planos para su presentación respectiva. Primero se dibujan todos los perfiles transversales y luego las secciones respectivas. La escala reglamentaria tanto para las distancias como para las cotas es 1/200. En esta escala 1cm equivale a 2m del terreno y 1mm representa 0.20m del terreno. Los perfiles transversales se grafican de abajo hacia arriba para que la derecha e izquierda del perfil correspondan realmente a la derecha e izquierda del trazo.
• Una de las líneas gruesas verticales del papel milimetrado se
elige como eje de cotas, y para graficar cada perfil se elige una línea gruesa horizontal como eje de distancias, a la cual se le asigna una cota entera de acuerdo a la menor cota de los puntos del perfil transversal, para mayor rapidez y para que todo el perfil resulte encima de dicha línea horizontal.
• Las distancias se miden a partir de la
intersección de la línea gruesa vertical con la horizontal respectiva hacia la derecha o izquierda de acuerdo al registro de campo, y las cotas se miden en la vertical correspondiente. • Después de dibujados todos los perfiles transversales se procede a graficar las correspondientes secciones transversales.
DATOS PARA GRAFICAR UNA SECCION Los datos necesarios para graficar cada sección son: a) Perfil transversal respectivo. b) Cota de la rasante o altura de corte o de relleno que le corresponde a la estaca central cuya sección transversal se va a graficar. Este dato se toma del perfil longitudinal donde se ha diseñado la rasante. c) Ancho de la explanación. d) Taludes laterales.
EJEMPLO Graficar el perfil transversal y la sección correspondiente a la estaca 0+00 del registro de campo anteriormente mostrado. • Datos: Altura de corte = 6.50m • Ancho de la explanación = 10m • Talud 2:1 (tierra compacta) REGISTRO DE CAMPO DEL PERFIL TRANSVERSAL IZQUIERDA Eje DERECHA
32.20 19.30 8.50 0.15 2.82 0.43 (137.40) (134.73) (137.12) C B A
0+00 12.50 30.60 1.84 0.32 3.33 (135.71) (137.23) (134.22) D E
DIBUJO DEL PERFIL TRANSVERSAL
CONCEPTOS COMPLEMENTARIOS En las secciones transversales correspondientes al diseño de un camino, se tendrá presente que: 1) Cuando las líneas de talud no cortan al perfil transversal, o cuando el punto de corte estará muy alejado de la estaca central es necesario el diseño de muros de sostenimiento para contener los rellenos
2) Las cunetas son canales de sección triangular que se diseñan a los costados de la vía en los tramos en corte cerrado y en corte en ladera permitiendo el escurrimiento de las aguas superficiales o de lluvia. • En los trazos preliminares no se grafican cunetas. • Las cunetas se grafican en las secciones en corte de los trazos definitivos.
2) En las secciones correspondientes a los tramos curvos de un trazo definitivo, se tomará en cuenta el Peralte y el Sobreancho.
ALCANTARILLAS • Localización.- Las alcantarillas generalmente
van localizadas en: a) En el lecho de las quebradas siguiendo el curso del agua. b) En los puntos bajos del perfil para dar inmediata salida al agua y evitar que ésta se represe en la base del terraplén; las alcantarillas se colocan en la parte más profunda, con su eje en la dirección en que corre el agua para evitar que el terraplén sea deslavado. c) Cuando las cunetas sean demasiado largas se colocan alcantarillas de alivio o cuando se pasa de corte a relleno.
MOVIMIENTO DE TIERRAS AREA Y VOLUMEN DE SECCIONES TRANSVERSALES • El volumen de tierra por mover se calcula entre
cada dos secciones transversales consecutivas, aplicando las fórmulas del área media. • AC= Área de corte. (m2) AR= Área de relleno. • En estas fórmulas: D= distancia horizontal entre las dos
secciones consecutivas.
Métodos de cálculo del Área: Del compás, Planímetro, por Coordenadas, Autocad. • Las áreas de corte y de relleno se obtienen
mecánicamente utilizando el PLANÍMETRO. VC= Volumen de corte (m 3) VR= Volumen de relleno
FORMULAS PARA EL CALCULO DEL AREA Y VOLUMEN
CALCULO DEL VOLUMEN CARRETERA: ................................................................................ SECTOR: ............................ METRADO: ...................................................... Km......0................a km...........0+500............ AREAS (m2) Estaca
Distancia Relleno
0 2 4 6 8 10 12 13 14 16 18 20 22 24 26 28 30 31 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Corte
TOTAL Relleno Corte
R.F.
20 20 20 20 20 20 10 10 20 20 20 20 20 20 20 20 10 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 --------
TOTAL
VOLUMEN (m3) CLASIFICADO Relleno Relleno M.S. R.S. Propio Prestado
Km.
0-
0+500=
------- --------
---------
------ ------ ------
PLANÍMETRO POLAR • Es un instrumento que sirve para obtener en forma
mecánica con rapidez y suficiente precisión las áreas de superficies, especialmente de aquellas cuyos contornos son irregulares.
• BP= Brazo Polar. Un extremo se introduce
en G, funcionando como una charnela; el otro extremo se fija al plano por medio de un clavito P que es el polo y que está en la parte inferior de un peso cilíndrico. • BT= Brazo Trazador. En su extremo libre se halla el estilete S o aguja trazadora con la cual se recorre el contorno de la figura cuya área se desea obtener.
• Para la obtención del área de una figura se hace
• •
• •
recorrer el estilete S y hacia la derecha, todo el contorno de dicha figura, partiendo de un punto de la misma haciéndose la lectura (n1) al inicio del recorrido y otra lectura (nf) al final del recorrido. El área de una superficie recorrida por el estilete S o aguja trazadora, se calcula con la fórmula: A = nK ; K = Unidad del nonio para la escala 1:1 K = 10 mm2 n = nf – n1 A = nq ; q = Unidad del nonio, pero deducida para la escala del plano en el que se está trabajando; para lo cual se tiene que: q = Producto de K (10 mm2) por los metros cuadrados del terreno que están representados por 1 mm2 del dibujo en su respectiva escala. n = nf – n1
EJEMPLO Deducir el valor de q para la escala 1/200, sabiendo que K= 10 mm 2. Para la escala 1/200 se tiene que: 1cm del dibujo equivale a 2m del terreno. 10mm del dibujo equivalen a 2m del terreno. 1mm del dibujo equivale a 0.2m del terreno. 1mm2 del dibujo equivaldrá a 0.04m 2 del terreno. Luego: q = 10x0.04 = 0.4m2 Para la escala 1/200
EJEMPLO DE LECTURA EN UN PLANÍMETRO POLAR
EXPLICACION Una lectura correspondiente a una determinada posición de la aguja trazadora se compone de cuatro cifras: La cifra de los millares se lee en el disco D. La cifra de las centenas y decenas se lee en el tambor T. La cifra de la unidades se lee en el nonio N. •La línea de cero del nonio es el índice de las lecturas
en el tambor. •Tanto en los planímetros de brazo trazador fijo como en los planímetros de brazo trazador variable, las lecturas se realizan de la misma forma. •Para el uso de los planímetros electrónicos guiarse con el Manual de instrucciones.
