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República bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la defensa Universidad nacional experimental politécnica de las fuerzas armadas nacionales U.N.E.F.A Núcleo portuguesa Sede- Guanare

Secciones transversales Aula: 02

Bachilleres: Diego Mendoza C.I: 26.077.980 Jessica Perdomo C.I: 25.285.929 Asignatura: Vías de comunicación Prof: Carlos Rangel Ing. Civil 5to semestre

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Índice: 1).INTRODUCCION…………………………………………...……………......3

2) SECCIONES TRANSVERSALES...……………….................................... 4 2.1 SECCIONES TRANSVERSALES ESPECIALES...........................4 Y 5 2.2 TIPOS……………………….............................................................5 Y 6 2.3 ELEMENTOS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES.…….. …7 y 8 3). MOVIMIENTOS DE TIERRA.............……..………………….………...8 Y 9 3.1 CALCULOS DE VOLUMENES EN MOVIENTOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRA………………………………………………………………... 9 a 12 3.2 CAMBIOS VOLUMETRICOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRA......... 13 3.3 COMPENSACION DE VOLUMENES DE TIERRA……………………13 4). DIAGRAMA DE MASAS……………………………………………….. 13 y14 4.1 PROCEDIMIENTO.............................…………..…...............................14 4.2 OBJETIVOS…………………………………………………………………14 5). CONCLUSION……………………………………………….......................15 6). BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….16 7). ANEXOS…………………………………………………………..........17 a 19

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Introducción: Las secciones transversales consisten en la medición de las elevaciones del terreno y de sus correspondientes distancias perpendiculares a la izquierda y a la derecha de la línea eje. En donde esto puede hacerse en el campo usando nivel, estacas y cinta. Gran parte del trabajo de campo que antiguamente significaba el trazo de líneas ejes preliminares, la obtención de datos de las secciones transversales, la fijación de estacas de talud y otras mediciones en los levantamientos para vías terrestres, se efectúa ahora más eficientemente gracias a la fotogrametría. Consideramos secciones transversales especiales túneles, obras de paso, carriles adicionales, carriles de cambio de velocidad, confluencias y bifurcaciones, carriles de espera, pasos de mediana y lechos de freno. Además los elementos de las secciones transversales son: chaflán, talud en corte cuneta, Explanación, calzada, carril y berma. En el caso de los movimientos de tierra son todas aquellas actividades que se realizan a un suelo para la construcción de una obra, alcanzado de esta manera, las cotas establecidas en el diseño. El movimiento de tierras incluye las actividades de cortes, excavaciones, banqueos, rellenos, contracción de terraplenes. En el cálculo de volúmenes en movimientos de tierra se emplean distintos métodos, los que se clasifican en: Aproximados y Exactos. Como es conocido la "exactitud" de los métodos de cálculo en las actividades de movimiento de tierra es un concepto relativo, generalmente la magnitud absoluta del error es despreciable cuando se compara con los enormes volúmenes de trabajo, es decir, el error relativo ((R) en general es despreciable, no obstante existe la clasificación anterior para tratar de ajustarse a las distintas etapas de proyecto: proyecto técnico (donde deben usarse los aproximados) y ejecutivo (donde deben ser usados los denominados: exactos). Los cambios volumétricos en donde el estudio de los cambios de volumen tiene interes porque en el proyecto de ejecucion de una obra de movimiento de tierras, los planos estan con sus magnitudes geometricas y todas las mediciones son cubicaciones de m3 en perfil y no pesos, ya que las densidades no se conocen exactamente. En el caso de la compensacion de volumenes de tierra,consiste en la reutilizacion del material que ha sido banqueado en un tramo determinado en la construccion de una via, de tal manera que pueda ser usado como relleno en la misma construccion. Por ultimo el diagrama de masas es aquella que busca el equilibrio para la calidad y economia de los movimientos de tierra. 3

Secciones transversales: Las secciones transversales consisten en la medición de las elevaciones del terreno y de sus correspondientes distancias perpendiculares a la izquierda y a la derecha de la línea eje. Las lecturas deben tomarse en la línea eje, en los puntos altos y bajos y en las localidades donde se presentan cambios de pendiente para determinar con precisión el perfil del terreno. Esto puede hacerse en el campo usando nivel, estacas y cinta. Gran parte del trabajo de campo que antiguamente significaba el trazo de líneas ejes preliminares, la obtención de datos de las secciones transversales, la fijación de estacas de talud y otras mediciones en los levantamientos para vías terrestres, se efectúa ahora más eficientemente gracias a la fotogrametría. Las áreas de esas secciones, llamadas áreas extremas, se determinan por cálculo o planimetría. Actualmente, usando computadoras, las áreas de las secciones transversales pueden calcularse directamente a partir de los datos de campo de las secciones y de la información de diseño. En función de las áreas de las secciones transversales, los volúmenes se calculan con la fórmula del promedio o con la del prismoide.

Secciones transversales especiales: Se consideran secciones transversales especiales las que continuación:        

se indican a

Túneles. Obras de paso. Carriles adicionales. Carriles de cambio de velocidad. Confluencias y bifurcaciones. Carriles de espera. Pasos de mediana. Lechos de freno.

Sin perjuicio de otras limitaciones más restrictivas y salvo debida justificación, no podrá realizarse ningún tipo de conexión, nudo o glorieta en la calzada, ni modificación del número de carriles, en los doscientos cincuenta metros (250 m), anteriores o posteriores, del inicio y final de un tramo afectado en toda su longitud por una de las secciones transversales especiales siguientes:    

Túneles. Obras de paso de longitud superior a cien metros (100m). Carriles adicionales. Carriles de cambio de velocidad. 4

  

Confluencias y bifurcaciones. Carriles de espera. Lechos de frenado.

Dadas las dificultades que en general se presentan en la ampliación de túneles y de determinadas obras de paso, se deberá tener en cuenta en la definición de las secciones transversales que en dichas obras el año horizonte se sitúa con posterioridad a los veinte (20) años después de la entrada en servicio indicados. No obstante, además de ésta consideración; se podrán tener en cuenta otros criterios suficientemente justificados que permitan su optimización.

Tipos de secciones transversales: Nivelación para la cubicación de terrecerías. Se presenta cuatro casos generales cuando se trata de tomar medidas en el campo para determinar los volúmenes de las tercerías.

Excavación hasta una superficie de proyecto: Cuando terreno se va a cortar o a rellenar hasta una superficie predeterminar nada, por ejemplo, al excavar el sótano para un edificio o para hilar un terreno. Se pueden tomar secciones 1ransv a distancia cortas. Cuando se fija la rasante de la superficie terminada, se conoce el corte o terraplén en cada estación, y se puede calcular el volumen de la tercería.

Excavación dic cepas: Las cepas se excavan, por ejemplo, cuando se trata de construir un albañal o de instalar una tubería subterránea. Se hace una nivelación a lo largo de la línea propuesta. Cuando se ha fijado la rasante del fondo de la cepa, se puede calcular el corte en cada estación. Cuando en las anchuras necesarias en el terreno y el fondo y su profundidad conocidas en cada estación, se puede calcular el volumen de la excavación.

Secciones transversales para préstamos: Se trata de excavar una masa irregular de volumen desconocido en un lugar determina 0, como, por ejemplo, para extraer material para un terraplén de no pueden obtener datos suficientes para calcular el volumen tomando secciones transversales del lugar antes y después de que se ha extraído el material. Generalmente se estaca una línea con base cerca de momentos de sus costados, y 5

se trazan líneas transversales a intervalos regulares. Se nivelan estas líneas transversales. Cuando se ha extraído el material, se vuelven a nivelar las líneas transversales. La diferencia entre la sección original y la final muestra el área cortada en cada línea transversal, con la que se determina el volumen.

Secciones transversales para caminos o canales: Se debe: excavar o terraplenar hasta una rasante dada a lo largo de una ruta como una carretera, ferrocarril, o canal, y, además, su sección trasversal debe tener una forma prescrita. Levantamiento de secciones transversales. Con frecuencias obtiene la forma de la superficie de un lote estacando su superficie en forma de cuadricula con lados de 20, 10 o 5 m, determinan luego las elevaciones de los vértices y donde existan cambios de pendiente:

Secciones transversales para estudios preliminares: A menudo se hacen trazos preliminares para ferrocarriles, carreteras, y canales; estos trazos consisten en poligonales a lo Largo de la ruta propuesta, las estaciones se marcan con estacas cada 20 m. Las elevaciones de las estaciones se determinan luego haciendo la nivelación para obtener el perfil, como ya se describió. Para obtener datos para los estudios y para estimar los volúmenes de las terrecerías, es costumbre determinar la forma del terreno a ambos lados de la poligonal, haciendo nivelaciones en Líneas transversales en ángulo recto a la poligonal, generalmente en cada esta don. Comúnmente, las elevaciones se determinan con el nivel de mano en terreno quebrado y con el nivel de anteojo montado en te unpiano.Para cada línea transversal se determina la altura de Instrumento haciendo una lectura aditiva en el terreno en la estaca que marca el centro. Se va colocando luego el estadal en la línea transversal en los cambios de pendiente, y las distancias a las que se va colocando el estadal de la línea central se miden con una cm. (a de lona La dirección de las secciones transversales se determina a ojo cuando éstas son cortas; cuando son largas por medio de una brújula, tránsito, o una escuadra óptica, u otro instrumento adecuado Los que suelen emplearse en levantamientos de vías terrestres se muestran a continuación. Para terreno plano se tiene la sección a un nivel y las secciones transversales generalmente se emplea en condiciones ordinarias de terreno. Un relieve muy quebrado puede exigir la sección a cinco niveles, o de hecho, la sección irregular. Una sección de transición y una sección en ladera, se presentan en terracerías Al pasar de corte “excavación” o terreno “terraplén” en puntos, o laceras de cerros. El desplome o inclinación de talud “relación entre la separación o corrimiento horizontal del parámetro y el desnivel unitario”, depende del tipo de suelo 6

encontrado. Loa taludes de los rellenos tienen, generalmente, mayor desplome que los de las excavaciones, donde el suelo queda en su estado natural.

Elementos de las secciones transversales: 

Chaflán: tanto derecho como izquierdo son puntos de intersección entre el talud y el perfil natural del terreno.

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Talud en corte: inclinación dada al terreno natural para lograr que se estable una vez cortado. Se expresa en proporción horizontal: vertical (H: V).

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Cuneta: Corresponde a una obra de drenaje propia de una vía sirve para manejar las aguas provenientes de las laderas altas y ruedan hacia la vía por el talud del corte.

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Explanación: distancia horizontal media entre los dos chaflanes representa el ancho total del movimiento de tierra, corte y relleno, en una sección transversal determinada.

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Calzada: es la distancia entre el borde derecho y el borde izquierdo de la vía, definida por la suma de los carriles más las bermas.

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Carril: lugar de la vía por donde viajan los vehículos. Una vía puede tener uno o más carriles en cada curso.

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Berma: franja lateral, externa a los carriles, se usa para incrementar el nivel de seguridad en la maniobra.

El ancho de la carretera, en la parte superior de la plataforma o corona, podrá contener además de la calzada, un espacio lateral a cada lado para bermas y para la ubicación de guardavías, muros o muretes de seguridad, señales y cunetas de drenaje. La sección transversal resultante será más amplia en los territorios planos en concordancia con la mayor velocidad del diseño. En territorios ondulados y accidentados, tendrá que restringirse lo máximo posible para evitar los altos costos de construcción, e implementados con los elementos de seguridad necesarios que hayan sido identificados con los estudios de seguridad vial (Auditorias de seguridad vial en todas las etapas del Proyecto).

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Es obligación del personal de topografía que realiza el trabajo, junto con la fiscalización dela obra vial, revisar los ángulos de la poligonal abierta por medio de observaciones solares, y las distancias entre las estacas por medio de arrastre de coordenadas, para así en caso de existir errores sean estos repartidos.

Movimientos de tierra: Son todas aquellas actividades que se realizan a un suelo para la construcción de una obra, alcanzado de esta manera, las cotas establecidas en el diseño. El movimiento de tierras incluye las actividades de cortes, excavaciones, banqueos, rellenos, contracción de terraplenes. Además es el conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Dicho conjunto de actuaciones puede realizarse en forma manual o en forma mecánica. Previo al inicio de cualquier actuación, se deben efectuar los Trabajos de Replanteo, prever los accesos para maquinaria, camiones, rampas, etc. En los apartados siguientes se describen el conjunto de actuaciones inherentes al movimiento de tierras. El movimiento de tierras en la ejecución de un proyecto depende directamente de la topografía que haya en el terreno, el movimiento de tierras también depende del tipo de intervención que se haya proyectado. Durante el Movimiento de Tierras de puede observar que la capa vegetal del terreno es de aproximadamente de 20 a 25 cm. que se retira y las tierras que excavadas después en proyectos paisajistas en algunas ocasiones se utilizan para crear montículos como parte del proyecto. Las tierras al ser excavadas tienen un esponjamiento aumentando su volumen, que es de aproximadamente del 20%, que hay que tener en cuenta a la hora de presupuestar un proyecto. Durante el proceso de excavación del terreno hay que tener mucho cuidado, que el terreno no vaya a ceder y haber un derrumbe, que pueda sepultar a los operarios que están cerca del lugar, o si la intervención está al lado de una edificación existente, para que este no se vea afectado en su estructura y se pueda caer, es aconsejable realizar la excavación por bataches (esto es; excavar alternadamente el terreno); en el caso de excavación de sótanos, zapatas, debajo de cimientos para recalzar estos u otros espacios que así lo requieran. Entre la maquinaria utilizada para la excavación están la retroexcavadora, giratoria de gomas, giratoria de cadenas, pala de gomas; para el retirado de las tierras procedentes de la excavación tenemos las cubas de escombros que tiene una capacidad aproximada de 3 a 6 metros cúbicos, y los camiones con volcó que tienen una capacidad según su tamaño estos van entre los 25 y 40 metros cúbicos. Al terreno una vez excavado hay que darle firmeza el suelo final, por lo que deberemos de compactarlo, para lo que en superficies grandes se utiliza un rulo

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vibrador grande, y en áreas de pocas dimensiones se utiliza un rulo manual, una bandeja vibradora o un pisón. Una de las actividades constructivas más frecuentes en las construcciones civiles son los movimientos de tierra necesarios para construir obras de ingeniería, explanadas para ubicar obras socio-económicas, campos deportivos y otras, siendo de gran importancia el realizar con adecuada precisión los volúmenes de tierra a mover. Antes de la aparición de los programas para el cálculo del movimiento de tierra este se realizaba de forma manual, siendo muy engorroso a pesar de la sencillez de los métodos de cálculo. Con la llegada de las nuevas tecnologías, como la computación, se comenzaron a desarrollar programas para el cálculo y tabulación de los resultados del movimiento de tierras, basados en los métodos tradicionales. La evolución de estos programas de computación ha permitido que en la actualidad el ingeniero civil vial cuente con herramientas potentes, no solo para cálculos de movimiento de tierras, sino también para apoyar el dibujo, analizar variantes en menor tiempo, brindar posibilidades de trabajo en 3D, etc.

Calculo de volúmenes en movimientos de tierra: Para determinar los volúmenes de movimiento de tierras se emplean distintos métodos, los que se clasifican en: Aproximados y Exactos. Como es conocido la "exactitud" de los métodos de cálculo en las actividades de movimiento de tierra es un concepto relativo, generalmente la magnitud absoluta del error es despreciable cuando se compara con los enormes volúmenes de trabajo, es decir, el error relativo ((R) en general es despreciable, no obstante existe la clasificación anterior para tratar de ajustarse a las distintas etapas de proyecto: proyecto técnico (donde deben usarse los aproximados) y ejecutivo (donde deben ser usados los denominados: exactos)

Métodos a emplear a nivel de Anteproyecto o Proyecto Técnico: 1. Método del Compás: determinando el área de las bases por este método gráfico.

2. Método de la Cota Roja: consiste esencialmente en determinar los volúmenes de cada tramo en corte y cada tramo en relleno, para multiplicando el área de la sección transversal media de dichos tramos por las longitudes de los mismos, obtener los volúmenes correspondientes, para finalmente sumarlos. Este procedimiento de cálculo no brinda gran precisión, por todo lo antes asumido, por tal razón se debe usar únicamente en tanteos preliminares al nivel de

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anteproyecto, para tener una noción inicial de los volúmenes de tierra a mover en cada variante de proyecto.

Métodos a emplear a nivel del Proyecto Ejecutivo: 

1. Asignación de figuras geométricas conocidas: (trapecios, rectángulos, triángulos, etc.) a las áreas de las secciones transversales de las bases (en m2) y finalmente calcular el volumen (en m3) al multiplicar por la distancia (en m) que las separa por el área de las mismas (m2).

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2. Mediante el uso del Planímetro: usando este instrumento se determinan áreas de las secciones representadas a escala (1:100 ó 1:200, generalmente) en m2 y finalmente se calcula el volumen multiplicando por la distancia que las separa, usualmente 20 metros.

Métodos Aproximados: 

Método de la Cota Roja Media: Cuando aún se está en la fase de Anteproyecto, analizando distintas variantes para escoger la más factible técnica y económicamente, es conveniente y suficientemente preciso, así como rápido, emplear el Método de la Cota Roja Media: Dado el perfil longitudinal de un tramo de longitud "L" de un terraplén, ya sea totalmente en relleno o totalmente en excavación o corte.

Perfil del tramo de terraplén P – Q

Así se procederá para cada uno de los tramos en Corte y en Relleno o Terraplén de la vía y sumando los mismos se obtendrán los volúmenes totales de excavación y terraplén deseados.

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Métodos Exactos: 

Método del Prismoide: recibe este nombre debido a la figura que se forma entre dos secciones transversales consecutivas de la vía, la cual se asemeja a un Prismoide, es decir, a un sólido limitado por dos caras planas y paralelas (con bases A1 y A2) y por una superficie reglada engendrada por una recta generatriz donde se muestra en la siguiente figura, la que se apoya sobre una base o superficie aproximadamente horizontal.

Prismoide

En este caso la expresión para determinar el volumen del Prismoide formado entre las Secciones n y n + 1, es la siguiente:

La inexactitud en los cálculos se origina al determinar las magnitudes de las Áreas de las bases del prismoide (A1 y A2), debido a la forma irregular de la superficie del terreno, la cual no es descrita por ninguna fórmula matemática; para lograr la máxima exactitud en estos cálculos, se pueden emplear integrales de línea evaluadas en determinados puntos conocidos (eje, pie de los taludes izquierdo y derecho), para así definir la longitud del recorrido y finalmente poder calcular el área de las bases con exactitud. Como la precisión que requieren estos cálculos no es grande y los errores en gran medida se compensan, no se requiere usar integrales de línea, generalmente se emplean métodos aproximados como los que a continuación se explican, para determinar las áreas de las bases:

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Método por la Media de las Secciones Extremas: Si las rectas generatrices del Prismoide son paralelas a un plano director y si entre dos secciones transversales paralelas consecutivas no se experimenta un brusco cambio del terreno, se cumplirá entonces que el área media puede determinarse como la media aritmética de las mismas y luego el volumen es:

Los cálculos hechos por el método aproximado de la Media de las Secciones Extremas o simplemente por el: "Método de las Secciones", tendrán suficiente exactitud, siempre y cuando la diferencia entre las áreas de las secciones extremas no sea tan grande (lo cual generalmente sucede cuando se trabaja con secciones transversales separadas a distancias de 20 metros). Si esta situación predomina, que es lo más usual en gran parte del trazado de la vía y si se considera que el error en unos casos es positivo y en otro es negativo, se produce una compensación parcial de los errores cometidos por exceso y por defecto, lo cual contribuye a lograr la adecuada exactitud y a la obtención de magnitudes pequeñas del error relativo a niveles que son aceptables en este caso a los fines de estos cálculos.

Método de las Secciones: Este método simplificado, pero clasificado entre los exactos, es el más empleado a nivel mundial por asegurar adecuada precisión y simplicidad en los cálculos de los volúmenes de movimiento de tierra de los terraplenes, en el mismo se presentan dos casos básicos: a) Cuando se presentan dos secciones transversales consecutivas (ambas en excavación o ambas en relleno o terraplén), en este caso el volumen formado o existente entre ambas secciones se calcula fácilmente mediante la expresión:

(En estado natural si están en excavación o corte y en estado compactado si las mismas se encuentran en terraplén o relleno). 

b) Cuando una sección está en excavación y la otra sección consecutiva en relleno o terraplén, es decir, se está en presencia de una sección mixta, tal como se aprecia en la figura 2, se procederá de la siguiente manera:

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Cambios volumetricos: El estudio de los cambios de volumen tiene interes porque en el proyecto de ejecucion de una obra de movimiento de tierras, los planos estan con sus magnitudes geometricas y todas las mediciones son cubicaciones de m3 en perfil y no pesos, ya que las densidades no se conocen exactamente. Los terraplenes se abanadonan por m3 divididos sobre los planos de los perfiles transversales.

Compensacion de volumenes de tierra: Consiste en la reutilizacion del material que ha sido banqueado en un tramo determinado en la construccion de una via, de tal manera que pueda ser usado como relleno en la misma construccion. Con la compensacion se busca el equilibrio del movimiento de tierras. Para la compensacion en un movimiento de tierras, es necesario tomar en cuenta los factores volumetricos que presenten del material en sus diferentes estados

Diagrama de masas: La curva masa o driagrama de masas es aquella que busca el equilibrio para la calidad y economia de los movimientos de tierra,ademas es un metodo que indica el sentido del movimiento de los volumenes excavados la cantidad y localizacion de cada uno de ellos. En donde la curva masa es un diagrama en el cual las ordenadas representan volumenes acumulativos de las terracerias y las abscisas el encadenamiento correspondiente. 13

Para determinar los volumenes acumulados se consideran positivos los cortes y negativos los rellenos, haciendose la suma algebraica, es decir sumando los volumenes de signo positivo y restando los de signo negativo.

Procedimiento: 1. Se proyecta la subrasante sobre el dibujo del perfil del terreno. 2. Se determina en cada estacion, o en los puntos que lo ameriten, los espesores de corte y terraplen. 3. Se dibujan las secciones transversales topograficas ( secciones de construccion). 4. Se dibuja la plantilla del corte o terraplen con los taludes escogidos según el tipo de material, sobre la seccion topografica correspondiente quedando haci dibujadas las secciones transversales del camino . 5. Se calculan las areas de las secciones transversales del camino por cualquiera de los metodos ya conocidos. 6. Se calculan los volumenes abundando los cortes o haciendo la reduccion de los terraplenes, según el tipo de material y metodo escogido. 7. Se dibuja la curva con los valores anteriores.

Objetivos: Los objetivos principales de la curva masa son los siguientes: a) b) c) d) e)

Compensar volumenes. Fijar el sentido de los movimientos del material. Fijar los limetes del acarreo libre. Calcular los sobre acarreos. Controlar prestamos y desperdicios.

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Conclusión: En primer lugar las secciones transversales son aquellas que consisten en la medición de las elevaciones del terreno y de sus correspondientes distancias perpendiculares a la izquierda y a la derecha de la línea eje. En donde las secciones especiales transversales más conocidas son túneles, obras de paso, carriles adicionales, carriles de cambio de velocidad, confluencias y bifurcaciones, carriles de espera, pasos de mediana y lechos de freno. Posteriormente los elementos que conforman las secciones transversales son: chaflán, talud en corte, cuneta, Explanación calzada, carril y berma. Los movimientos de tierra son todas aquellas actividades que se realizan a un suelo para la construcción de una obra, alcanzado de esta manera, las cotas establecidas en el diseño. Donde son de vital importancia para cualquier obra de construcción civil. Existen potentes software que apoyan al ingeniero civil vial en los diseños geométricos de carreteras, optimizando el tiempo de proyecto. El cálculo de los volúmenes de movimiento de tierras siempre ha constituido una etapa sencilla, pero muy trabajosa de forma manual. En esto radica la importancia de los programas existentes actualmente, siendo el método de la media de las secciones extremas el utilizado para confeccionar estos programas. Se aprecian errores en el cálculo de volúmenes usando el ACAD LAND, ya que no se ajusta con la requerida exactitud a las expresiones del Método de la Media de las Secciones Extremas. Los diagrama de masas son aquellos que buscan el equilibrio para la calidad y economia de los movimientos de tierra,ademas es un metodo que indica el sentido del movimiento de los volumenes excavados la cantidad y localizacion de cada uno de ellos

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Bibliografía: http://canalconstruccion.com/movimiento-de-tierras-proyecto.html http://www.ecured.cu/secciones transversales http://www.wikipedia.com http://www.arqhys.com/contenidos/secciones -transversales.html

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Anexos

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