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Ing. de Caminos

Docente: Ing. Manuel Borja Suárez

LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO PARA PROYECTOS VIALES Un levantamiento topográfico para carreteras consiste en determinar los elementos geométricos (tramos rectos y curvos) que mejor se adapten al trazo real, para eso representamos el terreno mediante tres planos fundamentales: un plano del eje de la carretera (alineamiento horizontal), un plano de perfil longitudinal y un plano de secciones transversales. Estos tres planos en conjunto nos permitirán tener una idea tridimensional del proyecto, para después realizar los diseños de rasante y cajas de las secciones transversales. Un levantamiento topográfico para un camino o vía existente se puede realizar de diferentes formas, dependiendo del tipo de equipo topográfico con el que se cuente y de las condiciones del terreno.

1) LEVANTAMIENTO POR METODOS TRADICIONALES Es preferible emplearlos cuando la vía ya existe y circulan vehículos, o sea que el alineamiento horizontal ya esta prácticamente definido. Los equipos que se pueden utilizar son los siguientes: -

Teodolito: Para medir los ángulos de deflexión y replantear las curvas horizontales Nivel: Para establecer la Red de BMs cada 250 m y realizar el seccionamiento transversal. Navegador GPS: Para obtener las coordenadas del PI de partida, de un punto de referencia y de algunos otros PIs como medida de control.

El procedimiento de campo con los métodos tradicionales es el siguiente:

1.1)

Levantamiento del Alineamiento Horizontal

El alineamiento horizontal es la idealización matemática del eje de la carretera, compuesta de rectas, arcos de circunferencia y arcos de espiral, para esto se debe realizar el siguiente procedimiento de campo: ALINEAMIENTO HORIZONTAL

1° Ubicar con estacas, de acuerdo al criterio del Ingeniero, todos los PIs del eje de la vía: PI(0), PI(1), PI(2), etc. de manera que los alineamientos rectos que forman estos PIs pasen aproximadamente por el eje de la vía existente. 2° Determinar con el navegador GPS las coordenadas UTM (Xo, Yo) del punto de partida PI(0). También es recomendable obtener las coordenadas UTM de la mayoría de PIs para verificar en gabinete si coinciden con las coordenadas calculadas del alineamiento.

3° Medir con la brújula el Azimut del alineamiento de partida: PI(0) - PI(1). También se podría obtener con el Navegador GPS las coordenadas de estos puntos y así calcular la orientación del primer alineamiento.

4° Estacionar el Teodolito en el PI(1)

5° Medir las distancias horizontales PI(0)- PI(1) y PI(1) - PI(2), alineando con el teodolito y midiendo las distancias por partes si es que la wincha no alcanza. También podríamos medir la distancia con los hilos estadimétricos y la mira.

6° Medir con el teodolito el Angulo de Deflexión y anotar también el sentido del mismo (Derecha ó Izquierda). El sentido del ángulo es de gran importancia, ya que un error ocasionaría que la carretera se dibuje en una dirección distinta a la real.

7° Medir con la wincha una Externa probable, asumiendo en campo el punto por donde podría pasar el eje de la carretera, el mismo que debe estar dentro de la curva circular.

8° Con la Externa y el ángulo de deflexión se calcula el radio de la curva (R). Si el radio obtenido es muy inferior a lo estipulado en las Normas Técnicas, se tendría que aumentar la Externa (E), siempre y cuando las condiciones topográficas del terreno lo permitan. Con esta externa modificada se calcularía el nuevo radio, inclusive el radio podría aproximarse a un valor entero.

9° Con el radio definitivo se calculan los otros elementos geométricos de la curva: Tangente, Longitud de curva, Cuerda, Externa y Kilometrajes del PI, PC y PT.

10° Aprovechando que el Teodolito está estacionado en el PI se deben colocar estacas en el PC y PT de la curva, para esto nos alineamos con los respectivos PIs y medimos la Tangente (T) en cada lado.

11° El procedimiento se repite para todas las curvas.

El formato recomendado para registrar y calcular los elementos geométricos del alineamiento horizontal es el siguiente: Az inicial: Kilometrajes SenPI ANG. DEFLEX tido 0 1 2 3 …

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DIST

E

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Coordenadas UTM

R

T

LC

C

PI

PC

PT

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0+000

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X (Este)

Y (Norte)

1.2) Estacado del Eje cada 10 m y replanteo de las curvas horizontales. REPLANTEO CURVA CIRCULAR

El estacado del eje es fundamental para definir el perfil del proyecto y las secciones transversales, para esto se colocan marcas de yeso cada 10 m en el eje de la carretera en los tramos rectos y cada 5 m den curvas horizontales. El procedimiento de campo es el siguiente: 1° El kilometraje de partida del PI(0) por lo general es 0+000, sin embargo si es la continuación o empalme con un proyecto anterior se tendrá que empezar con el kilometraje respectivo. 2° Para replantear y colocar estacas en los kilometrajes enteros dentro de las curvas, primero se deberán calcular los ángulos de deflexión  y las cuerdas (C) respectivas para cada kilometraje, los mismos que se pueden calcular con las siguientes fórmulas y anotar en el siguiente formato: Kilom PC=

PT=

Arco



Cuerda (C)

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----

----

Arco parcial Cuerda (Arcop) parcial (Cp) ------

3° Estacionar el teodolito en el PC y hacer 0° 0’ 0” con el PI de la curva a replantear; luego medir el ángulo  y con la wincha medir la cuerda (C) desde el PC. Si las cuerdas sean muy grandes ó existe algún obstáculo para medirlas con wincha, se pueden utilizar las cuerdas parciales (Cp) para replantear la curva. 4° Al replantear el último punto de la curva, éste debe coincidir con la estaca del PT replantead

anteriormente desde el PI. El error máximo de desplazamiento debe ser de 1cm.

1.3) Seccionamiento transversal (incluye las cotas del Eje) El seccionamiento transversal nos permite dibujar los perfiles transversales de cada estaca (o kilometraje entero) del eje del proyecto. Para realizar el seccionamiento podemos emplear diferentes métodos dependiendo de la topografía de la zona. Independientemente del método utilizado para obtener las secciones transversales necesitamos conocer las coordenadas X, Z de cada punto de quiebre de la sección, donde X es la distancia horizontal al Eje (offset) y Z es la cota del terreno. Otro aspecto a tener en cuenta es el ancho de franja a levantar, la cual dependerá del tipo de proyecto; se sugiere un ancho mínimo de 20m a la derecha y 20m a la izquierda, sin embargo cuando sea posible se recomienda seccionar una franja total entre 50 a 100 m.

1.3.1) Red de BMs para la Nivelación Se debe monumentar una red de BMs cada 250 m, con circuitos cerrados independientes. El error máximo aceptado deberá ser de: 𝑒 ≤ 0.02√𝑒, donde “D” es la longitud total del circuito en Km y “e” es el error máximo en m.

1.3.2) Seccionamiento en terreno plano: En terrenos planos se puede utilizar nivel topográfico, mira y wincha de acuerdo al siguiente procedimiento: 1° Identificar los puntos de quiebre o de cambio de pendiente más representativos (Pe: 1, 2 y 3), los mismos que deben estar alineados perpendicularmente al eje de la carretera. 2° Mediar la distancia horizontal entre el eje de la carretera y los puntos de quiebre, procurando que estos puntos estén alineados y perpendiculares al eje de la carretera. 3° En forma paralela a la medición de distancias, se realiza una nivelación abierta para obtener las cotas (Coordenada Z) de todos los puntos de quiebre. 4° Es recomendable empezar la nivelación con la cota del Eje, luego levantar los puntos del lado derecho avanzando desde el Eje hacia los costados y luego el lado izquierdo. 5° El proceso se repite para todas las secciones hasta que con el nivel ya no se alcance a ver, en este caso hay que realizar un cambio de estación. Al respecto se recomienda realizar la Vista Atrás al Eje de la última sección levantada, de la cual ya es posible conocer su cota. El formato que se puede utilizar es el siguiente: Cota BM:

950

msnm (h)

Punto 1 (d / h)

LADO DERECHO Punto 2 Punto 3 (d / h) (d / h)

Punto 4 (d / h)

…. Observación

------

--------

--------

--------

--------

15.5 / 3.482 10.2 / 2.035 5.5 / 1.525 1.542 3.4 / 0.462 12.5 / 1.254 20.5 / 3.95

/

Casa

Vista atrás al eje 25.1 / 0.485 17 / 0.427 11.6 / 0.458 5.8 / 1.485 2.458 5.4 / 3.782 15 / 0.458 21 / 0.925 de la 0+010

/

Casa

PV

V. Atrás Observación …

Punto 4 (d / h)

BM

2.482

--------

--------

0+000 0+010

3.479

0+020

Donde:

LADO IZQUIERDO Punto 3 Punto 2 (d / h) (d / h) --------

--------

EJE Punto 1 (d / h) --------

--------

25.4 / 2.782 15 / 2.879 9.5 / 2.485 4.5 / 0.482 2.653 10.2 / 3.472 12 / 2.647 25 / 3.078 25 / 3.945 /

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Canal

d= Distancia horizontal al eje de la vía h = Vista Adelante medida con la Mira

1.3.3) Seccionamiento en terreno ondulado y accidentado: El seccionamiento en terrenos accidentados se puede dividir en dos procesos: 1° Nivelación del eje de la vía utilizando nivel y mira. 2° Seccionamiento de los lados derecho e izquierdo. Para cada punto de quiebre de la sección se mide con wincha la distancia inclinada al ras del terreno y el ángulo vertical (positivo o negativo) se mide con el eclímetro; de esta manera cada tramo de la sección tendrá una distancia inclinada y un ángulo vertical.

El formato que se puede utilizar es el siguiente: LADO IZQUIERDO Punto 3 Punto 2 (di / ) (di / )

COTA

…..

0+000

/

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0+010

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0+020

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0+030

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0+040

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Donde:

Punto 1 (di / )

EJE

Punto 1 (di / )

LADO DERECHO Punto 2 Punto 3 Punto 4 (di / ) (di / ) (di / )

Punto 4 (di / )

ObserKilom vación

…..

Observación

di= Distancia Inclinada parcial entre puntos de la sección transversal α = Angulo vertical medido con Eclímetro (±)

2) LEVANTAMIENTO CON ESTACION TOTAL Se aplican en ambos casos cuando existe la vía o cuando no hay ningún trazo. El objetivo es determinar las coordenadas espaciales del terreno a lo largo de la vía, para su posterior procesamiento con algún software de trazo de carreteras (Civil Survery, RoadCalc, Civil 3D, AIDC, Autocad Land, etc) Los equipos que se pueden utilizar son los siguientes: - Estación Total y prisma - Nivel y mira: Para establecer la Red de BMs cada 250 m - Navegador GPS: Para obtener las coordenadas del PI de partida y de algunos otros PIs como medida de control. El procedimiento de campo es el siguiente: - Definir la poligonal de apoyo topográfico partiendo de un punto con coordenadas conocidas. - Cada uno de los vértices de la poligonal puede ser considerado con un punto para la red de BM. 2.1) Seccionamiento transversal con coordenadas - Se deben obtener puntos topográficos a manera de seccionamiento transversal cada 10m en tramos rectos y cada 5m en curvas para una mayor precisión - Se recomienda anotar con un código diferente los puntos que forman parte del eje de la vía y los puntos que representan al borde derecho e izquierdo, así como diferenciar los puntos del terreno natural de los puntos que representan acequias, veredas, postes muros, buzones, etc. 2.2) Trazo del Eje y generación de perfiles y secciones transversales - Con los datos del seccionamiento se generan las curvas de nivel del terreno, se recomienda utilizar una equidistancia de 10 cm para una mayor precisión. Si fuera un trazo preliminar se podrían utilizar equidistancias de 1 a 2m - Dibujar con línea punteada el eje y los bordes de la vía existente y trazar el eje definitivo, calculándolo todos los elementos geométricos de la vía. 2.3) Replanteo en campo de PIs - Con los datos geométricos de la vía se debe regresar a campo estacar todos los PIs de para que sirvan de referencia durante la construcción del proyecto.

3) PLANOS Se dibujarán los siguientes planos por cada Kilómetro de carretera: - Un plano de Alineamiento en Planta superpuesto con las curvas de nivel. Esc. 1/2000 - Un plano del Perfil Longitudinal: Esc. H=1/2000, V=1/200 - Un plano de Secciones Transversales a escala adecuada. (Esc H=V)