Informe 3 Geodesia

Universidad de Santiago de ChileFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera GeogrficaLaboratorio de Geomensura de Minas

Universidad de Santiago de ChileFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera GeogrficaLaboratorio de Geomensura de Minas

Clculo Perfiles Longitudinales y Transversales

Profesor: Shirley Jones

Ayudantes:Daniela MartnezSimn Contreras

Integrantes: Catalina BadillaCamilo BustamanteAgustn HerreraSebastin RiffoFernanda Romero

Fecha de entrega:21 de Octubre del 2014

Resumen EjecutivoEste prctico contiene los clculos necesarios para ejecutar el proyecto pedido, un camino con dos pistas de 3,5 metros de ancho cada una.Primero se realiz la medicin de las cotas mediante un perfil longitudinal con nueve puntos cada 5 metros y nueve perfiles transversales, cada uno con dos puntos a cada lado del perfil longitudinal separados una distancia de 2 metros, donde la cota menor en el perfil longitudinal fue de 520,091 metros y as ascendiendo hasta los 520,994 metros en el ltimo punto. Todas estas cotas se obtuvieron tomando en cuenta el punto de referencia P4 con cota conocida de 519.548 metros.El error de cierre de la nivelacin cerrada fue de , que cumple con lo solicitado en esta experiencia. El error unitario fue de [m].Las compensaciones de las cotas estn en el rango de 1 a 2 milmetros.Se pide calcular la rasante de este proyecto, la cual se obtiene como la ecuacin de la recta y con la condicin de que ( ; : volumen de relleno). De esto se obtiene que la ecuacin de la rasante es:

Las alturas de corte y relleno son metros y metros respectivamente. Dado esto, y sumando las superficies en los perfiles transversales se tiene un Volumen total de Core de 23,9003 [m3] y un Volumen total de Relleno de 11,9155 [m3].

Tabla de contenidoObjetivos3General3Especficos3Introduccin4Metodologa6Desarrollo de la Experiencia6Clculos y Registros Cotas de terreno7Desniveles (h)7Error de Cierre8Compensacin de Cotas Por Desnivel8Clculo de la Rasante10Volmenes de las Transversales18Anlisis de Resultados20Conclusiones y Recomendaciones21Bibliografa22Anexos23

ObjetivosGeneral Establecer las condiciones necesarias para un camino de dos pistas de 3,5 metros de ancho cada una con una pendiente de 1,4% y una razn entre el volumen de corte y volumen de relleno de 1:2.Especficos Conocer la forma, depresiones y elevaciones del terreno, por medio de los perfiles longitudinales y transversales. Compensar el error de cierre obtenido. Realizar un plano de Planta-Perfil y un plano de secciones transversales, utilizando AutoCAD. Calcular los cortes o terraplenes de cada uno de los perfiles transversales.

IntroduccinSe necesita realizar un camino en un terreno desnivelado y con cotas desconocidas, cmo hacerlo? En relacin a este proyecto se han estudiado los siguientes conceptos:Las cotas de proyecto de rasante establecen la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo necesario en algunos casos rebajar las cotas, y en otros casos elevarlas.En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de corte o excavacin, y en el segundo, un trabajo de relleno o de terrapln. En ambos casos debe efectuarse lo que constituye propiamente un movimiento de tierra.En un proyecto de pavimentacin se consultan planos de perfiles topogrficos, relacionados a la lnea de la calzada. Esto planos deben servir como gua para establecer las cotas que definirn la alineacin y las alturas de excavacin o de relleno. En general, un perfil topogrfico es una representacin de tipo lineal, que permite establecer diferencias de altitud, que se presentan a lo largo de un recorrido, los cuales se clasifican como:Perfil longitudinal: es aquel en el cual se toma la misma direccin durante todo el recorrido, sin cambiar el rumbo. Es la interseccin del terreno con un cilindro vertical que contenga al eje longitudinal del trazadoPerfil Transversal: son las intersecciones del terreno con un plano vertical normal al eje longitudinal del terreno, es decir, perpendiculares al perfil longitudinal. 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 numeracin ascendente.El perfil transversal est caracterizado por el ancho de la calzada y plataforma. Este perfil considera una pendiente transversal o bombeo desde el eje hacia los lados del camino. Las operaciones bsicas de los movimientos de tierra son:Limpieza y desmonte: Consiste en la remocin de arbustos, matorrales, rboles, races y otros obstculos similares localizados a poca profundidad y adems remover la capa superficial de tierra (capa vegetal) en una zona especfica.Excavacin o Corte: Es la remocin de tierra en sus varias formas de su sitio natural de reposo y su transporte a un lugar diferente de donde se extrajo; estas dos operaciones constituyen la excavacin.

Nivelacin: Consiste en igualar una superficie excavada o terraplenada hasta llevarla a un plano aproximadamente horizontal.Relleno o terrapln: Es la ubicacin, en el sitio especfico, de tierra, piedra u otros materiales con el propsito de llenar un hueco del terreno, compensar undesnivel o conseguir una mayor elevacin.Compactacin: Consiste en el aumento de la densidad del suelo expulsando el aire que contiene. Esto se logra empleando uno o ms de los siguientes mtodos: Amasando, esto se hace apretando las partculas de suelo con pisones o rodillos provistos de patas o pas de distinto tipo y que se conocen como rodillos pata de cabra. Otro mtodo es la presin o peso esttico, por medio de rodillos lisos. (ste paso no ser especificado en esta memoria)

Para este proyecto se utiliz un nivel, una mira, lienza, banderas para marcar los puntos, AutoCAD Civil 3D.

Sobre la experiencia: Ubicacin: En frente de la Facultad de Administracin y economa de la Universidad de Santiago de Chile

Fecha: 7 de Octubre del 2014.

Hora: 9:40 12:50.

Temperatura: 23C.

Tiempo: Soleado.

MetodologaDesarrollo de la ExperienciaLo primero a realizar es medir una distancia de 40 metros con la Huincha Mtrica ya que este ser nuestro Perfil Longitudinal, a partir de esto cada 5 metros se medirn perpendicular a este los Perfiles Transversales de 4 metros para cada lado, dando un total de 8 metros por cada Perfil Transversal.Luego se posiciona el Trpode con el Nivel de Ingeniero en un punto externo a esta malla y se comienza la medicin de los 45 puntos (9 Longitudinales y 36 Transversales).

Figura .1Para finalizar se realizan las lecturas hacia adelante y hacia atrs del Punto Cota Conocida y el final del Perfil Longitudinal, luego se cambia la estacin de posicin y se realizan de nuevo las lecturas de adelante y atrs de dichos puntos.La elaboracin de los Perfiles Longitudinales y Transversales se hace a partir de una Nivelacin Cerrada donde los puntos intermedios coinciden con los puntos de cada perfil. Se realizan las lecturas hacia adelante, intermedia y hacia atrs, luego se detalla el punto de cambio de estacin correspondiente. A continuacin se presentan los datos de dicha nivelacin: (Ver Tabla .1)

Clculos y RegistrosCotas de terrenoSe tienen las siguientes ecuaciones para calcular las cotas puntos de cambio:

Adems para el clculo de las cotas de puntos intermedios se tiene:

Tambin es importante considerar que se tom un punto cota conocida (P4), a partir del cual se realizan los clculos de cotas segn las relaciones ya establecidas.A modo de ejemplo:Se tiene la Cota Terreno Inicial de 519,548 m (P4), la cual es conocida. A partir de esta se calcula la cota instrumental para la estacin T2D1:

Con lo anterior, se puede obtener la cota de terreno del punto T2D1:

Tambin, la cota de terreno del segundo punto de cambio (PC):

Desniveles (h)Los desniveles se definen como la diferencia entre las Cotas de Terreno (punto) entre 2 puntos, en este caso P4 y PC.As se obtiene la siguiente tabla de datos con las respectivas cotas de terreno y desniveles: (Ver Tabla .2)

Error de CierreSe tiene que:

A partir de esto se obtiene el siguiente error de cierre:

Compensacin de Cotas Por DesnivelSe trata de propagar el error de los desniveles entre los puntos de la nivelacin. Existe un Factor de Compensacin (Error Unitario: ) que es definido por el Error de Cierre () y por el Desnivel (), por lo cual el Error Unitario de esta compensacin estar dado por:

Se calcula el y se obtiene:

El Error Unitario es:

De esta forma, los desniveles compensados estarn dados por:

En donde

Se tiene como ejemplo: Se tiene la Cota Terreno Inicial de 519,548 m (P4), la cual es conocida. A partir de esta se calcula la cota instrumental para la estacin 1 es:

Con lo anterior, se puede obtener la cota de terreno del punto 1:

Tambin, la cota de terreno del segundo punto de cambio (PC):

Ver Tabla.3

Clculo de la RasantePara realizar el clculo de la rasante se tiene que utilizar la ecuacin de la recta:

En el grfico del Perfil Longitudinal, se grafica la Recta Rasante con la pendiente conocida de 0,014

Se tiene que cumplir la relacin de que el Volumen de Corte sea dos veces el Volumen de Relleno:

Con la relacin de volumen se puede relacionar las alturas. A partir del grfico se llega a la siguiente relacin

Volumen de Corte:

Volumen de Relleno

Igualando los Volmenes obtenemos:

La ecuacin de la rasante es:

Se reajust el valor de n con el objetivo de que se cumplan las razones de Corte-Relleno ya establecidas, aumentando su valor en 0,073 (n) segn lo obtenido tericamente. Una vez calculado este n estimativo y con la ayuda de la herramienta de AutoCAD para medir reas se calcularon las superficies de corte y relleno; y a partir de stas los volmenes de corte y relleno obteniendo una razn de 2,005809647 entre estos.

Por lo cual la ecuacin de la recta queda:

Para el clculo del volumen de corte y de relleno del proyecto se utilizan las siguientes ecuaciones:

Las superficies de corte y relleno se calculan por el rea bajo la curva en los perfiles transversales, las alturas de corte y relleno corresponden a la diferencia entre la cota punto y la cota de la rasante en el perfil longitudinal.

Se obtienen las siguientes :

Si la diferencia entre la Cota Punto y la Rasante es positiva, esta corresponde a la Altura de Corte, en el caso de que la diferencia sea negativa esta corresponde a la Altura de Relleno.

Para perfiles transversales, se calculan las Superficies de Corte y Relleno, utilizando el rea encerrada por las curvas. Lo cual entrega los siguientes resultados:

Perfil Transversal 1









El total de Superficie queda:

Volmenes de las Transversales

Volumen (L1-L2)

Volumen (L2-L3)

Volumen (L3-L4)

Volumen (L4-L5)

Volumen (L5-L6)

Volumen (L6-L7)

Volumen (L7-L8)

Volumen (L8-L9)

Obteniendo los siguientes volmenes totales:

Anlisis de ResultadosA partir de la nivelacin cerrada se puede notar un error de cierre de 0,004 m, lo cual es aceptable segn lo establecido tericamente para esta experiencia. Se puede observar, en el clculo cotas punto de terreno, que los datos se encuentran prximos entre s, en un intervalo de 2 (m). Adems se puede notar que la parte intermedia del perfil longitudinal (L5) se encuentra a una cota de 520,535 (m); siendo el promedio de cotas del perfil 520,495; lo que alude a que el punto intermedio del perfil se encuentra a una altura aproximadamente promedio entre el total de los datos obtenidos.Tambin es importante mencionar que en el clculo de la rasante, se reajust el valor de n, a partir de lo obtenido tericamente. Esto con el objetivo de que se cumplan las razones de corte-relleno ya establecidas, aumentando su valor en 0,073 (m) segn lo obtenido tericamente. Una vez calculada la n estimativa y con ayuda de la herramienta de AutoCAD para medir reas, se calcularon las superficies de corte y relleno; y a partir de stas los volmenes respectivos obteniendo una razn de 2,0058 entre stos, lo cual est prximo a la relacin terica 1:2.

Conclusiones y RecomendacionesEn relacin con la ejecucin de medidas de lecturas de los puntos se utilizaron todas las recomendaciones para que no hubiera equivocaciones, tanto en la posicin del nivel como tambin en la mira, todo esto llev a que los errores fueran los esperados.En este caso, en la primera estacin E1 se podan observar todos los puntos, por lo cual no fue necesario un cambio de estacin para seguir midiendo las lecturas, solo se utiliz la estacin E2 para obtener la nivelacin cerradaLa aplicacin de una nivelacin geomtrica, se hace innecesaria y costosa; se usa en caso el proyecto sea conveniente. En el caso de este levantamiento solo se utiliz una nivelacin con nivel de ingeniero.Este proyecto no es fcil, se necesita la cooperacin de cada uno de los integrantes para obtener buenos resultados, es fundamental una persona que sepa manejar AutoCAD o sera imposible realizarlo. Como en toda materia que se estudie lo ms prctico para aprender es llevar los conocimientos al terreno, por lo tanto, en este trabajo hemos podido rescatar muchas experiencias en el ramo y lo ms importante es que se puso en prctica todo lo aprendido en clases.Recomendaciones: -El orden y la claridad para anotar las lecturas es importante para un buen resultado.-Para no hacer cambios de estaciones, se recomienda ubicar el nivel en la mitad del perfil longitudinal si es un perfil hasta 40-50 metros, pero si este sobrepasa los 50 metros ya es necesario tener por lo menos dos estaciones para leer todos los puntos.-Para una zona como la que medimos, Google Earth no es de mucha utilidad, primero, porque las imgenes no son de buena calidad, y segundo, como las cotas eran similares entre si no se puede ubicar bien cada punto sobre la superficie.

Bibliografa

-Monografas de Arquitectura, Movimientos de Tierrahttp://www.arquba.com/monografias-de-arquitectura/movimiento-de-tierras/

-Tcnicas de representacin grficahttp://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/tecnicas-de-representacion-grafica/materiales-de-clase-1/TRG-S13-Topocal.pdf

-Perfil longitudinal, Rasantehttp://www.bdigital.unal.edu.co/68/8/43_-_7_Capi_7.pdf

-Captulo X: Perfiles longitudinales y transversaleshttp://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/perfiles.pdf

Anexos Tabla.1Registro de LecturasEstacinPuntoLatras (m)Lint (m)Ladelante (m)

E1P42,769

T2D12,474

T1D12,321

L12,226

T1I12,162

T2I12,262

T2D22,220

T1D22,134

L22,069

T1I22,095

T2I22,157

T2D31,972

T1D31,854

L31,814

T1I32,036

T2I31,867

T2D41,784

T1D41,733

L41,866

T1I41,837

T2I41,631

T2D51,728

T1D51,781

L51,782

T1I51,560

T2I51,490

E1

E2T2D61,701

T1D61,660

L61,610

T1I61,602

T2I61,488

T2D71,504

T1D71,322

L71,319

T1I71,288

T2I71,284

T2D81,447

T1D81,363

L81,246

T1I81,427

T2I81,438

T2D91,456

T1D91,275

L91,323

T1I91,420

T2I91,404

PC1,310

PC0,914

P42,377

Tabla .2Clculo de Cotas y DesnivelesEstacinPuntoLatrs (m)Lint (m)Ladelante (m)h (m)Cinst (m)C pto (m)

E1

P42,7691,459

522,317519,548

T2D12,474522,317519,843

T1D12,321522,317519,996

L12,226522,317520,091

T1I12,162522,317520,155

T2I12,262522,317520,055

T2D22,220522,317520,097

T1D22,134522,317520,183

L22,069522,317520,248

T1I22,095522,317520,222

T2I22,157522,317520,160

T2D31,972522,317520,345

T1D31,854522,317520,463

L31,814522,317520,503

T1I32,036522,317520,281

T2I31,867522,317520,450

T2D41,784522,317520,533

T1D41,733522,317520,584

L41,866522,317520,431

T1I41,837522,317520,480

T2I41,631522,317520,686

T2D51,728522,317520,589

T1D51,781522,317520,536

L51,782522,317520,535

T1I51,560522,317520,757

T2I51,490522,317520,827

T2D61,701522,317520,616

T1D61,660522,317520,657

L61,610522,317520,707

T1I61,602522,317520,715

T2I61,488522,317520,829

T2D71,504522,317520,813

T1D71,322522,317520,995

L71,319522,317520,998

T1I71,288522,317521,029

T2I71,284522,317521,033

T2D81,447522,317520,870

T1D81,363522,317520,954

L81,246522,317520,891

T1I81,427522,317520,890

T2I81,438522,317520,879

T2D91,456522,317520,861

T1D91,275522,317521,042

L91,323522,317520,994

T1I91,420522,317520,897

T2I91,404522,317520,913

PC1,310522,317521,007

E2PC0,914-1,463521,921521,007

P42,377521,921519,544

Tabla .3Clculo de Cotas CompensadasEstacinPuntoLatrs (m)Lint(m)Ladelante (m)h (m)Cinst(m)C pto (m)C com (m)h com(m)

E1

P42,769

1,459

522,317519,548519,548

T2D12,474522,317519,843519,8434

T1D12,321522,317519,996519,9961

L12,226522,317520,091520,0917

T1I12,162522,317520,155520,1558

T2I12,262522,317520,055520,0557

T2D22,220522,317520,097520,0978

T1D22,134522,317520,183520,1839

L22,069522,317520,248520,2490

T1I22,095522,317520,222520,2230

T2I22,157522,317520,160520,1608

T2D31,972522,317520,345520,3461

T1D31,854522,317520,463520,4643

L31,814522,317520,503520,5043

T1I32,036522,317520,281520,2820

T2I31,867522,317520,450520,4512

T2D41,784522,317520,533520,5343

T1D41,733522,317520,584520,5854

L41,866522,317520,431520,4322

T1I41,837522,317520,480520,4808

T2I41,631522,317520,686520,6871

T2D51,728522,317520,589520,5904

T1D51,781522,317520,536520,5374

L51,782522,317520,535520,5364

T1I51,560522,317520,757520,7587

T2I51,490522,317520,827520,8283

T2D61,701522,317520,616520,6175

T1D61,660522,317520,657520,6585

L61,610522,317520,707520,7081

T1I61,602522,317520,715520,7166

T2I61,488522,317520,829520,8308

T2D71,504522,317520,813520,8147

T1D71,322522,317520,995520,9970

L71,319522,317520,998520,9995

T1I71,288522,317521,029521,0310

T2I71,284522,317521,033521,0350

T2D81,447522,317520,870520,8718

T1D81,363522,317520,954520,9959

L81,246522,317520,891520,8923

T1I81,427522,317520,890520,8918

T2I81,438522,317520,879520,8803

T2D91,456522,317520,861520,8628

T1D91,275522,317521,042521,0440

L91,323522,317520,994520,9960

T1I91,420522,317520,897520,8989

T2I91,404522,317520,913520,9149

PC1,310522,317521,007521,0090

E2PC0,914-1,463521,921521,007

P42,377521,921519,544519.548

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