PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN INGENIERIA CIVIL
MANUAL DE CAMPO DE TOPOGRAFÍA Ing. Juan Carlos Dextre Ing. José Luis Reyes
LIMA, MARZO DEL 2010
INTRODUCCIÓN La primera versión del Manual de Campo de Topografía fue redactado por el suscrito en el año 1993 con la intención de que sirva de guía a los alumnos durante la ejecución de sus prácticas de campo. Con la colaboración del Ing. José Reyes, se ha preparado esta nueva versión 2010, que esperamos pueda seguir siendo de utilidad tanto para los alumnos como para aquellos que se desempeñen como Jefes de Práctica de Campo. El Manual describe cada una de las prácticas que los alumnos deben realizar a lo largo del semestre, se dan los conceptos elementales para la ejecución correcta de los trabajos de campo y se especifica el contenido que deben tener los informes correspondientes.
Lima, marzo del 2010 Ing. Juan Carlos Dextre
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INTRODUCCIÓN La primera versión del Manual de Campo de Topografía fue redactado por el suscrito en el año 1993 con la intención de que sirva de guía a los alumnos durante la ejecución de sus prácticas de campo. Con la colaboración del Ing. José Reyes, se ha preparado esta nueva versión 2010, que esperamos pueda seguir siendo de utilidad tanto para los alumnos como para aquellos que se desempeñen como Jefes de Práctica de Campo. El Manual describe cada una de las prácticas que los alumnos deben realizar a lo largo del semestre, se dan los conceptos elementales para la ejecución correcta de los trabajos de campo y se especifica el contenido que deben tener los informes correspondientes.
Lima, marzo del 2010 Ing. Juan Carlos Dextre
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INDICE
I.
OBJETIVOS
Pág. 03
II. TRABAJO EN GRUPO
Pág. 03
III. METODOLOGÍA DE TRABAJO
Pág. 03
IV. EVALUACIÓN
Pág. 04
1. CAMPO N° 1: MEDICIÓN DE DISTANCIAS
Pág. 05
2. CAMPO N° 2: TEORIA DE ERRORES EN LA LA MEDICIÓN CON CINTA CINTA Pág. 12 3. CAMPO N° 3: MANEJO DEL NIVEL
Pág. 14
4. CAMPO N° 4: NIVELACION CERRADA
Pág. 16
5. CAMPO N° 5: PERFILES LONGITUDINALES LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES TRANSVERSALES
Pág. 20
6. CAMPO N° 6: MANEJO DEL TEODOLITO Y ESTACION TOTAL
Pág. 22
7. CAMPO N° 7: POLIGONACION
Pág. 25
8. CAMPO N° 8: LEVANTAMIENTO LEVANTAMIENTO ALTIMÉTRICO
Pág. 27
9. CAMPO N° 9: USO DEL PROGRAMA SURFER
Pág. 27
10. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Y COMPLEMENTARIA COMPLEMENTARIA
Pág. 29
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I.
OBJETIVOS DE LAS PRÁCTICAS DE CAMPO DE TOPOGRAFIA Que los alumnos aprendan a utilizar los diferentes instrumentos topográficos, se familiaricen con el planeamiento del trabajo de campo, su ejecución y el correspondiente trabajo de gabinete. Al finalizar el semestre, los alumnos deberán estar en condiciones de realizar levantamientos topográficos de distintos grados de precisión.
II. TRABAJO EN GRUPO Los levantamientos topográficos son realizados por cuadrillas de trabajo, por esta razón es importante que los alumnos aprendan a trabajar en equipo, en las diferentes etapas: planeamiento, ejecución y trabajo de gabinete. Los grupos deberán estar conformados por cuatro alumnos. La conformación de grupos es libre, sin embargo, se debe tener en cuenta que muchas veces será necesario trabajar fuera de las horas de campo, por lo tanto es necesario que tengan horarios compatibles. Los informes deben cumplir con los requerimientos que se especifican para cada práctica, y se presentará un informe por grupo.
III. METODOLOGÍA DE TRABAJO El alumno deberá conocer con anticipación y en detalle, el tema a tratar en la práctica, para lo cual deberá haber leído tanto la guía de campo como la bibliografía recomendada. En el caso de tener alguna duda, el alumno deberá consultar con los jefes de práctica o en su defecto con el profesor del curso. Antes de iniciar las practicas: Nº 2, Nº 4, Nº 5, Nº 7 y Nº 8 cada grupo deberá presentar un pre-informe con el siguiente contenido: a) b) c) d) e) f)
Objetivo de la práctica Procedimiento de campo Equipo necesario Cuadrilla mínima de trabajo Datos a tomar en el campo Gráfico explicando el procedimiento de campo
Todos los campos estarán sujetos a la presentación de un informe Grupal el cual tendrá el siguiente contenido: a) b) c) d) e) f)
Objetivo de la práctica Procedimiento de campo Equipo necesario Cuadrilla de trabajo Datos de campo Cálculos y resultados obtenidos en el gabinete 3
g) Posibles aplicaciones de los resultados obtenidos h) Conclusiones y Recomendaciones i) Planos dibujados en Auto CAD, considerando:
Sello (debe contener: responsable, escala, precisión, título). Cuadro de símbolos (para representar jardines, postes etc.). Referencia del plano (norte magnético o indicación de calles y pabellones que circundan a la zona de trabajo).
j) Bibliografía (en caso de utilizar el Internet incluir las direcciones electrónicas). Cada alumno debe tener una libreta de campo y realizar las siguientes anotaciones: a) Nombre o título del trabajo b) Nombres de la cuadrilla de trabajo, indicando quien es el jefe del grupo (debe ser rotativo). c) Las condiciones climáticas en las que se realiza el levantamiento d) Croquis del levantamiento topográfico e) Todas las mediciones tomadas en campo, tabuladas y utilizando un lápiz de dureza media (2H). Cada grupo deberá traer un fólder, el cual servirá para archivar sus informes y láminas (correctamente dobladas). El fólder, los informes y las láminas deberán estar identificados.
IV. EVALUACIÓN La evaluación de los informes es grupal y está a cargo de los Jefes de Práctica correspondientes. Sin embargo, las notas de los integrantes de un mismo grupo pueden ser diferentes, teniendo en cuenta, el cuidado del equipo, la dedicación al trabajo etc.
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1. CAMPO N° 1 :MEDICIÓN DE DISTANCIAS 1.1 CARTABONEO Es un método para medir distancias que se basa en la medición a pasos. Para esto es necesario que cada persona calibre su paso, o dicho de otra manera, que conozca cual es el promedio de la longitud de su paso. Este método permite medir distancias con una precisión entre 1/50 a 1/200 y por lo tanto, sólo se utiliza para el reconocimiento de terrenos planos ó de poca pendiente.
Figura 1. Cartaboneo
Calibración del paso y verificación de la precisión: Se recorrerá una longitud desconocida (mayor de 40 m.) por lo menos dos veces (2 idas y 2 vueltas). Terminado el ejercicio, se procederá a medir la distancia recorrida utilizando una cinta, y con esta información cada alumno calculará la longitud promedio de su paso.
Figura2: Cálculo de ancho de paso
Recorrido 1 2 3 4
Tabla 1. Cartaboneo Nº de pasos Distancia N1 D N2 D N3 D N4 D
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Longitud L1=D/N1 L2=D/N2 L3=D/N3 L4=D/N4
LPROMEDIO
( L1
L2 L3
L4 )
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Para verificar la precisión con que cada alumno puede medir una distancia a pasos, se procederá a definir una nueva distancia (de longitud desconocida) y cada alumno deberá indicarle al Jefe de Prácticas cual es la longitud obtenida según sus pasos (Di). A continuación se mide con una cinta la distancia (D1) y se calculará la precisión del trabajo realizado. D1 => Distancia medida con cinta (se supone que es la distancia “real”) E D1 P
1.2
Di
1
D1
E
=> Cálculo de Error => Precisión de la distancia a pasos
MEDICIONES CON CINTA El instrumento mas utilizado para la de medición de distancias cortas entre dos puntos fijos es la cinta. Con este método y en un terreno plano y continuo se puede obtener una precisión de 1/5,000. La cinta además de servir para medir distancias, nos permite determinar en forma referencial alineamientos, perpendiculares, paralelas, etc., en el caso de no contar con otros instrumentos topográficos de mayor precisión. A continuación se muestran algunas aplicaciones de la cinta en los trabajos de campo.
1.2.1 Alineamientos El procedimiento consiste en ubicar una plomada tendida de dos jalones en forma de aspa en el punto inicial y un jalón en el otro extremo del alineamiento. Cada alumno observará por la plomada y demarcará con agujas puntos intermedios (interpolación). Luego se comprobará si la interpolación ha sido correcta, para lo cual se extenderá una cinta a lo largo del alineamiento y se medirá la distancia perpendicular desde cada aguja hasta el alineamiento. El error admisible es aproximadamente de 5cm al alineamiento.
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PLOMADA
ESTACA
Figura 3: Colocación de plomada
AGUJA
JALON
Figura 4: Colocación de agujas en el alineamiento
1.2.2 Trazo de perpendiculares Los alumnos practicarán el trazo de perpendiculares por el método de simetría y por el método del triángulo rectángulo. A. Trazo de perpendiculares desde un punto sobre la recta
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A.1.
Por Simetría y Cuerpo.- Este método, se utiliza cuando se carece de instrumentos topográficos, se basa en la simetría que posee cualquier persona. Consiste en estirar los brazos, alinearlos con la recta y luego juntarlos. La perpendicular es determinada por la visual que pasa por las manos al juntarse. En el campo cada grupo trazará una perpendicular a 8 m. del alineamiento.
Figura 5: Perpendicular por simetría
Figura 6: Visual que define la perpendicular al alineamiento A.2.
Método del Triángulo Rectángulo.- Este método es más preciso que el anterior y es posible realizarlo con ayuda de cinta de 30 m. Consiste en ubicar el cero de la cinta en un punto de nuestro alineamiento y 8
formar un triángulo rectángulo, con uno de los catetos sobre el alineamiento, de esta manera automáticamente el otro cateto será perpendicular a dicho alineamiento. Para la práctica de campo, los alumnos trazaran una perpendicular de 8 m. utilizando el Método del Triángulo Rectángulo, luego compararan este ejercicio con el anterior, con el objetivo de hallar error cometido en el primer método.
Figura 7: Perpendicular con cinta
B. Trazo de perpendiculares desde un punto fuera de la recta:
Llamado también Método de la Cuerda Bisecada, consiste en la intersección del alineamiento con el arco circular. En el campo utilizando una cinta desde un punto P dado (punto fuera de la recta) y con un radio R se ubican sobre el alineamiento los puntos M y N, el punto medio MN (punto Q) formará con el punto P la perpendicular pedida.
Figura 8: Perpendicular desde un punto fuera del alineamiento
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1.2.3 Trazo de Paralelas El trazo de paralelas es posible realizarlo con los otros métodos ya aprendidos en los anteriores ejercicios, (trazo de perpendiculares y alineamientos), por ejemplo, si se desea trazar una paralela al alineamiento BC que pase por el punto A, primero se traza una perpendicular al alineamiento BC desde el punto externo A. Luego se halla la longitud AB (L), y desde un tercer punto C se levanta una perpendicular y se mide sobre ella la longitud L, definiendo el punto D. De manera que AD // a BC. Para comprobar la precisión de este ejercicio se pueden medir las diagonales, que deberían ser iguales.
A
D
L
L
B
C Figura 9: Trazo de paralelas
1.2.4 Medición de Ángulos Se pueden obtener ángulos formados por dos alineamientos utilizando únicamente una cinta y jalones. Por ejemplo se tiene los alineamientos AB y BC y se desea encontrar el ángulo ABD se procede de la siguiente manera: desde el punto A se traza una perpendicular al alineamiento BC determinando el punto D. Se mide con una cinta los catetos BD y AD, que nos permitirá encontrar el ángulo ABD sabiendo que Tan (ABD) = AD/BD
A
B
D Figura 10: Cálculo del ángulo ABD
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C
1.2.5 Mediciones con cinta cuando se tiene obstáculos a) Alineamiento Teniendo un Obstáculo Intermedio .- Una de las soluciones para determinar un alineamiento cuando se tiene un obstáculo, será el construir con ayuda de la cinta un triángulo equilátero en el terreno. A continuación mostraremos un ejemplo: Se tiene el alineamiento A’A . Se replantea un ángulo de 60º en A y se mide una distancia AB, suficiente para pasar el obstáculo. Luego se traza un ángulo de 60º en B y se mide una distancia BC igual a la distancia AB. El punto C estará sobre la línea original siendo AC = AB = BC.
Figura 11: Prolongación de un alineamiento
B
A
C
Figura 12: Alineamiento con obstáculo intermedio Cuando no es posible medir una distancia directamente (los puntos son inaccesibles), se puede
b) Distancia entre dos puntos inaccesibles.-
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encontrar la distancia de manera indirecta, tal como se indica a continuación: Distancia Inaccesible: AB
Se ubica dos puntos C y D en la en la zona accesible y se mide CD. (Recta no necesariamente paralela a AB). Alineando el punto C con los extremos A y B se determina los ángulos ACD y BCD, análogamente desde el punto D se hallan los ángulos ADC y BDC. Tomando el triángulo ACD y usando ley de senos se halla X 1, igualmente con el triángulo BCD se halla X 2. Por diferencia de ángulos se determina el ángulo ACB. Aplicando ley de cosenos en el triángulo ACB se determina AB.
X1 X2
Figura 13: Medida de una distancia inaccesible
2. CAMPO N°2 : MEDICIÓN CON CINTA 2.1 AJUSTE DE ERRORES ALEATORIOS Una de los métodos para ajustar cualquier tipo de medición que contiene errores aleatorios, es el método de los mínimos cuadrados. Para aplicar el método de los mínimos cuadrados, se realizarán dos ejercicios en la práctica de campo. a.
Marcar 2 puntos que estén distanciados aproximadamente unos 40 a 50m. ( a pasos ) en una zona plana (por ejemplo en una vereda). Medir la distancia cuatro veces y calcular la distancia más probable.
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A
B
Figura 14: Medición de una distancia
b.
En el alineamiento definido anteriormente, marcar un punto intermedio C. Medir en forma independiente las distancias AC y CB, así como la distancia total AB. Calcular los valores más probables de AC y CB.
A
C
B
Figura 15: Medición de una distancia por tramos
2.2 LEVANTAMIENTO DE UN PABELLON USANDO LA CINTA Para esta práctica de campo, los equipos de trabajo efectuarán el levantamiento de un pabellón utilizando la cinta. Se tendrá en cuenta para este trabajo lo siguiente: Se asumirán las paredes como rectas. Las esquinas forman ángulos de 90º, a menos que a simple vista se observe lo contrario. Para tramos curvos se tomarán uno o más puntos auxiliares, de tal manera de poder definir la forma de la curva. Los ángulos se obtendrán con el método practicado en el primer campo.
Una vez terminado el trabajo los alumnos calcularán la precisión del trabajo realizado de la siguiente manera:
E T
P
E 2 E 2 X
1 P R E T
Y
(Error Total)
(Precisión)
Donde: EX = Error cometido en X. EY = Error cometido en Y. PR = Perímetro del Pabellón.
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Figura 16: Levantamiento de pabellón utilizando cinta Los alumnos deberán explicar la precisión obtenida en el trabajo. Luego determinarán, con la ayuda de la brújula, la dirección del pabellón con respecto al norte magnético. Finalmente cada grupo elaborará un plano, en Auto CAD, del perímetro del pabellón. N
PABELLÓN
ET EY EX
Figura 17: Grafico del levantamiento de un pabellón con cinta
3. CAMPO N° 3: MANEJO DEL NIVEL En la práctica de campo cada alumno identificará las partes del nivel y su uso adecuado. Deberán practicar el centrado de las burbujas según el modelo de nivel. Además presentarán un informe sobre equipos, indicando modelos, precisión y usos.
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A continuación mostraremos algunas de las principales partes de un Nivel Modelo KERN GK1:
TORNILLO DE ENFOQUE TORNILLO FINO TANGENCIAL DISCO PARA LECTURA DE ANGULOS HORIZONTALES TRÍPODE TIPO ROTULA
Figura 18: Partes deun nivel KERN GK1
BURBUJA ESFÉRICA CENTRADA
TORNILLO PARA CENTRADO DE LA BURBUJA PARABÓLICA
Figura 19: Centrado de la burbuja esférica
Figura 20: Burbuja parabólica no centrada
Figura 21: Burbuja parabólica centrada
Calculo de Distancias Horizontales Utilizando el Nivel y la Mira Fórmulas: D H
RS
R I
x100
(Cuando la lectura en la mira es en metros)
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Donde: DH = Distancia horizontal en metros RS = Lectura en el hilo reticular superior RI = Lectura en el hilo reticular inferior
HILO RETICULAR SUPERIOR
HILO RETICULAR INFERIOR
Figura 22: Medición de Distancias Horizontales con la Mira y Nivel
4. CAMPO N ° 4: NIVELACION CERRADA
Se llamará así al tipo de nivelación que parte de un punto de cota conocida (BM) y termina en otro punto de cota conocida (que puede ser el punto de inicio). Teniendo en cuenta el grado de precisión del trabajo realizado, los errores pueden tener las siguientes tolerancias: Figura 23: Nivelación cerrada
Donde:
Nivelación Precisa:
E 10 K
Nivelación Ordinaria:
E
Nivelación Rápida:
E 100 K
20
K
en milímetros en milímetros en milímetros
K = Longitud total de circuito nivelado en kilómetros. 16
Figura 24: Nivelación – Lectura en la mira Para lograr la precisión de un trabajo de nivelación es necesario tener en cuenta las siguientes fuentes de error: no vertical; por lo que es aconsejable usar un nivel esférico para asegurar la verticalidad de la Mira. Hundimiento de la Mira; para evitarlo se debe colocar la mira sobre la estaca o en cualquier punto firme que no se hunda y sea identificable. Longitud errónea de la Mira; para lo cual se debe chequear periódicamente la longitud de la Mira con una cinta de acero. Acumulación de barro en la base de la Mira; lo cual puede causar graves errores en la nivelación. No se debe arrastrar la Mira en el suelo. Miras altas no totalmente extendidas; se debe verificar que los bloqueos de las dos secciones estén en buenas condiciones para evitar que la parte superior se deslice. Errores de curvatura de la Tierra, refracción atmosférica o debido a que la visual del nivel no es horizontal. Para eliminar estos errores se recomienda tener distancias iguales para la vista atrás y la vista adelante. Burbuja del nivel no centrada; chequear la burbuja antes y después de cada lectura. Asentamiento del nivel; tener cuidado en seleccionar los posibles lugares para colocar el instrumento y tomar las lecturas en el menor tiempo posible. Instrumento desajustado; para la verificación del instrumento se hará un ejercicio durante la práctica. Paralaje; se debe primero aclarar los hilos del retículo y luego recién enfocar la imagen. Ondas de calor; pueden ser muy intensas al medio día, por tanto es mejor parar el trabajo hasta que pase el calor. Se puede minimizar los errores reduciendo las distancias de las visuales. Para trabajos de precisión se recomienda trabajar de noche
Mira
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Viento; las visuales cortas pueden reducir los errores por vientos fuertes. Además de los errores antes mencionados, es posible que el trabajo tenga equivocaciones tales como:
Notas de campo mal efectuadas. Lecturas incorrectas de la mira, y Colocar la mira en un lugar equivocado.
4.1 USO DE RADIOS EN TRABAJOS DE NIVELACIÓN Antiguamente cuando el ayudante que porta la mira se encontraba a una distancia donde era imposible dar instrucciones verbales, se realizaban señales de mano para darle algunas instrucciones en el campo. Actualmente es común utilizar de radios de comunicación en los trabajos topográficos, los que pueden tener un alcance de varios kilómetros dependiendo del modelo y obstáculos entre los equipos.
4.2 VERIFICACIÓN DEL NIVEL Una forma fácil y rápida para verificar si un nivel se encuentra correctamente calibrado, es realizando el siguiente ejercicio: a. Definir dos puntos que se encuentren distanciados de 30 a 50 metros. b. Se ubica el nivel de manera tal de que se encuentre a distancias iguales de los dos puntos definidos anteriormente (Figura 18), luego utilizando la mira se halla la diferencia de niveles DIF1. c. Seguidamente se ubica el nivel aproximadamente a 3m de uno de los puntos (Figura 19) y se determina nuevamente la diferencia de niveles DIF2. d. Si DIF1 = DIF2 el nivel se encuentra correctamente calibrado, si DIF1 DIF2 el instrumento no se encuentra calibrado.
h1
h2 DIF1=h1-h2 B
A d
d
30 @ 50 m
Figura 25: Verificación de nivel – lecturas desde el punto medio 18
h'1
h'2 DIF2=h'1-h'2 B
A
~3m ~ 30 @ 50 m
Figura 26: Verificación de nivel – lecturas desde el punto extremo
4.3 NIVELACIÓN: PLANEAMIENTO Y PROCEDIMIENTO DE CAMPO Para realizar un óptimo trabajo de nivelación cerrada se deberán tener presente las siguientes recomendaciones: a. Los puntos a nivelar (P 1, P2, P3. ....etc.), deberán ser fácilmente reconocidos en el campo, ya sea por medio de una estaca, una roca o una marca en el pavimento. b. Se deberán anotar las lecturas de la vista atrás (VA), vista intermedia (VI) y vista adelante (VD), según el formato que se muestra en la Tabla 2. Luego en un trabajo de gabinete se obtendrán las alturas del instrumento (AI) y las cotas de todos los puntos nivelados.
Tabla 2: Formato de la Tabla de Nivelación
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Al terminar los cálculos de la tabla de nivelación, es muy probable que la cota inicial y final del BM1 no sean iguales, por lo tanto este error deberá estar dentro de una tolerancia dependiendo del tipo de nivelación que se ha realizado (Nivelación Precisa, Nivelación Ordinaria, Nivelación Rápida) de no cumplirse esta tolerancia, se tendrá que regresar al campo para realizar una nueva nivelación. Una vez conseguido que el error sea menor que la tolerancia, se podrá realizar el respectivo ajuste de cotas.
5. CAMPO N° 5: PERFILES LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES Se denomina nivelación de perfiles, al proceso de determinar el relieve del terreno mediante el calculo de las elevaciones a de lo largo de una línea de referencia que normalmente es el eje de un camino, un canal, etc.
Figura 27: Nivelación de perfil longitudinal En los perfiles longitudinales es recomendable que los puntos intermedios se coloquen cada 20 m y adicionalmente en las zonas donde se presentan cambios bruscos de pendiente. Las secciones transversales, son perfiles cortos perpendiculares al eje del proyecto y son los que suministran la información para estimar el movimiento de tierras. Por lo general los perfiles se dibujan a una escala vertical exagerada en comparación con la escala horizontal (relación 10:1).
5.1 PROCEDIMIENTO DE CAMPO. Para determinar el perfil longitudinal de un terreno, los pasos a seguir son los siguientes: a. Determinar el eje del proyecto. 20
b. Ubicación del punto de cota conocida (BM). c. Ubicación de los puntos intermedios, tanto para el perfil longitudinal como para las secciones transversales. d. Realizar el circuito de nivelación. e. Dibujo del plano de perfiles.
5.2 NIVEL ABNEY O ECLÍMETRO. El eclímetro es una variante del nivel de mano, el cual está provisto de un pequeño frasco de burbuja fijada a un semicírculo graduado, que gira alrededor de un eje. Normalmente se usa para el reconocimiento de rutas, perfiles transversales y verificación de pendientes.
Figura 28: Utilización del Eclímetro Los alumnos realizarán la nivelación de perfiles transversales utilizando el eclímetro.
PERFIL LONGITUDINAL
Figura 29: Esquema que muestra la forma de dibujar un Perfil Longitudinal
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SECCIONES TRANSVERSALES
Figura 30: Esquema que muestra la forma de dibujar las Secciones Transversales
6. CAMPO N ° 6: MANEJO DEL TEODOLITO Y ESTACION TOAL 6.1. TEODOLITO El teodolito es un instrumento que se utiliza para realizar levantamientos topográficos. Permite medir ángulos horizontales y verticales. Existen en el mercado una gran variedad de teodolitos de diferentes marcas, entre los cuales se puede mencionar a la WILD, KERN, TOPCON, LEICA. Entre sus otras posibles aplicaciones del teodolito podemos encontrar: a. Determinación de distancias horizontales. b. Establecimiento de alineamientos. c. Nivelaciones diferenciales de bajo orden. En la práctica de campo, cada alumno identificará las partes del Teodolito, así como practicará el centrado de las burbujas y la toma de lecturas tanto de ángulos horizontales como verticales. A continuación se muestran las partes principales de un Teodolito Wild modelo T1:
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Figura 31: Partes del Teodolito
6.2. CIERRE AL HORIZONTE Una buena práctica, para que el alumno se familiarice con el teodolito y verifique que está usando correctamente el instrumento, es el ejercicio de cierre al horizonte o medición de ángulos alrededor de un punto. El ejercicio consiste en poner el teodolito en estación (A), luego se pone estacas (por ejemplo B, C, D, E y F) alrededor del teodolito y a una distancia conveniente (ver Figura 32). Se mide cada uno de los ángulos, para lo cual se pone el instrumento en cero antes de cada medición. Cuando el trabajo sea terminado, la suma de los ángulos debería ser 360°, cualquier diferencia puede ser debida a equivocaciones (errores sistemáticos o errores aleatorios).
B
C
A D F
E Figura 32: Cierre al Horizonte 23
6.1. ESTACION TOTAL Es un equipo electro-óptico. Al igual que los teodolitos permiten medir ángulos y distancias en base a su tecnología electrónica. Sus componentes básicos son: - Distanciómetro. - Microprocesador - Teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), iluminación independiente de la luz solar, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimuts y distancias. A continuación se muestran las partes principales de un Estación Total Pentax modelo PCS 215:
Figura 33: Partes de una Estación Total
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Figura 34: Centrado de Estación Total y Teodolito
7. CAMPO N° 7: POLIGONACIÓN Cuando un terreno es muy grande o existen obstáculos que impiden la visibilidad (desde un sólo punto) de todos los detalles del terreno, se emplea esté método que consiste en trazar un polígono que siga aproximadamente los linderos del terreno. Desde cada vértice de la poligonal se tomarán los detalles del terreno que están cerca a éste.
Figura 35: Poligonación 25
7.1 PROCEDIMIENTO DE CAMPO: En esta práctica, cada grupo definirá en el campo una poligonal cerrada, que encierre por lo menos un pabellón del Campus. Se utilizará un teodolito mecánico y una cinta, o una Estación Total. Los puntos de control o estaciones se deberán seleccionar de acuerdo a las necesidades del levantamiento, asegurándose que de cada estación se pueda ver la estación anterior y la siguiente. Dadas las coordenadas de la primera estación y la forma de la Poligonal se procede a realizar la siguiente operación: a. Con la brújula determinamos el azimut del lado AD. Luego centramos y nivelamos el instrumento en la estación A. b. Localizamos la estación D y fijamos el ángulo horizontal en cero. Medimos la distancia AD, el ángulo interno y la distancia . Según la precisión requerida tomamos una o varias lecturas del ángulo c. Trasladamos el instrumento a la estación número B, lo centramos y nivelamos. d. Localizamos la estación A y fijamos el ángulo horizontal en cero.
e. f. g.
h.
i.
Medimos la distancia BA, el ángulo interno y la distancia BC. Se repite la misma operación en las siguientes estaciones hasta volver a la estación número A. Luego se realiza la suma total de los ángulos internos de la poligonal con el fin de hallar el error de cierre angular. Si el error de cierre angular (E C) es menor que el error de cierre permisible (EP), se procede a repartirlo entre todos los ángulos internos de la poligonal. Si el error de cierre angular (E C) es mayor que el error de cierre permisible (EP), se regresa al campo a medir nuevamente los ángulos internos de la poligonal. Una vez compensado el error de cierre angular se procederá a verificar la precisión lineal y luego se realizará la radiación de los detalles del perímetro del pabellón, con el fin de hallar sus coordenadas.
Cada grupo presentará un informe el cual deberá contener lo siguiente:
Introducción Datos de campo Precisión obtenida en la poligonal (angular y en distancia) Procesamiento y corrección de la poligonal en una hoja de cálculo 26
EXCEL. Plano con la poligonal y el relleno en formato A3 Comentarios al trabajo efectuado Críticas y sugerencias a la forma como la práctica fue dirigida por los jefes de prácticas.
8. CAMPO N° 8: LEVANTAMIENTO ALTIMÉTRICO Normalmente los planos comunes muestran solo dos dimensiones, longitud y ancho. Para la ejecución de algunos trabajos de ingeniería la tercera dimensión es fundamental, por ejemplo, en el cálculo de cortes y rellenos a lo largo de una carretera. Esta tercera dimensión es representada en un plano de curvas de nivel. Con frecuencia, las diferencias en la elevación de un terreno se pueden comprender mejor al inspeccionar un plano de curvas de nivel que inspeccionar el terreno mismo. Esta práctica es muy importante ya que se realiza fuera del campus universitario en un terreno apropiado para este tipo de trabajo. Debido a limitaciones de tiempo, el área de trabajo será dividida entre el número de grupos. Todos los grupos deberán usar un mismo punto de referencia de tal manera que al juntar la información se pueda obtener el plano de curvas de toda el área de trabajo. Los grupos deberán coordinar el intercambio de datos de tal manera que todos tengan un archivo de puntos (x, y, z) que se utilizará en el siguiente laboratorio para la generación de curvas de nivel.
Figura 36: Práctica de Altimetría
9. CAMPO N° 9: USO DEL PROGRAMA SURFER Actualmente con ayuda de un computador y un programa, es posible dibujar el plano de curvas de nivel, así como la representación del terreno en 3 dimensiones. Esta nueva utilidad permite una verificación del trabajo mediante una comparación entre el terreno inspeccionado y la representación del terreno en 3 dimensiones 27
obtenidas por el computador. Luego de realizar el levantamiento topográfico se procederá a procesar la data con el programa SURFER. Para esto se deberá realizar lo siguiente:
Generar un archivo de texto (ej.: topo.dat o topo.csv) que contenga las coordenadas (x, y, z) de los puntos medidos en el campo de altimetría. Con la opción GRID del programa SURFER se divide la zona de trabajo en una malla de interpolación y se genera un nuevo archivo con extensión .GRD (ej.: topo.grd) que contiene las coordenadas x, y, z de todos los vértices de la malla de interpolación. Con la opción CONTOUR se generan las curvas de nivel en dos dimensiones. Con la opción SURFACE se generan las curvas de nivel en tres dimensiones.
Cada grupo presentará un informe el cual deberá contener lo siguiente:
Introducción Equipo, procedimiento de campo Datos de campo (x, y, z) respecto al punto de referencia común. Plano de curvas de nivel de toda el área, en formato A4. Comentarios al trabajo efectuado. Críticas y sugerencias a la forma como la práctica fue coordinada por los diferentes grupos.
Figura 37: Curvas de nivel en 2D y 3D
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