DEFINICIÓN DE PERFILES
La aplicación más importante de la nivelación geométrica, es la obtención de perfiles de terreno a lo largo de una obra de ingeniería. Generalmente, la sección transversal de las obras tiene un eje de simetría. Así, se llama eje longitudinal de trazado, a la línea formada por la proyección horizontal de la sucesión de todos los ejes de simetría de la sección transversal. Así el perfil longitudinal es la representación gráfica de la intersección del terreno con un plano vertical que contiene el eje longitudinal, con esto obtenemos la forma altimetría el terreno a lo largo de la línea de nivelación. Y el perfil transversal es la representación del terreno con un plano vertical, perpendicular al eje longitudinal en el punto del eje de simetría ( estaca ), realizada en cada uno de los puntos que definen el eje longitudinal, para poder calcular el volumen de excavación y/o terraplén, para su perfecta utilización posteriormente en el futuro de la obra.
Perfiles:
Una de las aplicaciones más usuales e importantes de la nivelación
geométrica, es la obtención de perfiles del terreno, a lo largo
de una obra de ingeniería o en una dirección dada. Las obras
hidráulicas como canales y acueductos, las vías de comunicación
y transporte, ya sean caminos, carreteras y/o calles, avenidas, e incluso
vías férreas, están formadas por una serie de trazos
rectos y otra serie de trazos en curvas generalmente circulares acedadas a
los trazos rectos. Generalmente la sección transversal de las obras
mencionadas, tiene un eje de simetría, o bien, un eje de referencia
que no varia de tipo a lo largo del trazado. A su vez,se llama eje longitudinal
del trazado, a la línea formada por la proyección horizontal
de la sucesión de todos los ejes de simetría o referencia de
la sección transversal, entendiendo que cualquier trazo de camino,
vía férrea, canal o acueducto, es recto cuando su eje longitudinal
lo es.Ahora bien si consideramos el eje longitudinal de un trazado como una
directriz y además consideramos una recta vertical que se traslada
apoyandose en esa directriz, por lo tanto, el perfil longitudinal es la intersección
del terreno con un cilindro vertical que contenga
al eje longitudinal del trazado.
Para nivelar carreteras y vías férreas ya construidas, se toman
como estaciones los hitos numerados, ya sean kilómetros, hectómetros,
etc., que hay en sus bordes. Para señalar los puntos de estación
donde no lo estén, se emplean estacas fuertes con la cabeza redondeada,
clavos o tornillos fijos a la misma estaca. Además de estos puntos
principales, se marcan con estacas aquellos otros intermedios en que allá
cambio de pendiente. En los perfiles de gran longitud, se fijan a distancias
convenientes señales permanentes.
Podemos agregar que los cálculos variarían un poco al leer los
complementarios aritméticos en los puntos intermedios y en la nivelada
de frente, pues bastaría sumar para obtener tanto el horizonte o altura
instrumental como las altitudes o cotas de terreno.
Cuando se toman muchos puntos intermedios, es mejor observar los puntos de
paso y luego los intermedios; al terminar se debe hacer una lectura de comprobación
al ultimo punto de mira frontal. También es conveniente para comprobar
dos estaciones consecutivas, determinar dos veces un mismo punto de comprobación.
Estos cálculos, en cuanto se refieren a los puntos de paso o de cambio
de estación y a los de comprobación, se hacen, de ordinario,
en el campo, según el registro ilustrado, y después se calculan
en gabinete, primero, los horizontes sucesivos y las altitudes de los puntos
de paso; después se harán las sumas de comprobación,
para finalizar con el calculo de altitud de todos los puntos intermedios.
Para los puntos de paso se aproxima el calculo al milímetro y para
los intermedio, bastaría con aproximar al centímetro.
Trazado de
los Perfiles:
Una vez calculada las altitudes de todos los puntos, ordinariamente referidas
a un nivel convenientemente elegido, se toman aquellas en papel milimétrico
o papel especial para perfiles. cuando hay que dibujar un perfil longitudinal
con otros transversales, se toma la misma escala para representar las altitudes
de ambos perfiles.
En todos los países hay instrucciones oficiales sobre escalas, dibujos,
etc., según los distintos servicios, a las cuales hay que atenerse
en el trazado de los perfiles.
Perfiles Tranversales:
Hay que considerar a los perfiles transversales, que son la intersección
del terreno, con un plano vertical normal al eje longitudinal del terreno,
o sea los perfiles transversales son perpendiculares al perfil longitudinal;
por lo general estos perfiles transversales se toman frente a cada una de
las estacas que indican el trazado y se levantan a escala mayor que los longitudinales,
ya que el objetivo principal de estos perfiles es obtener frente a cada estaca
la forma más exacta posible de la sección transversal de la
obra y especial
importancia en el estudio de caminos y canales. Los perfiles se señalan
primero con jalones y después con miras o cinta métrica, y con
un nivel se hace su levantamiento.
Cuando los perfiles transversales
son muy uniformes, se deben levantar de igual manera que los perfiles longitudinales,
anotandose las altitudes y distancias leídas en un registro similar
al empleado y visado anteriormente en los perfiles longitudinales. Todas las
lecturas deben por lo general, aproximarse al centímetro. Pero cuando
los perfiles transversales son muy irregulares ( caminos, arroyos, hitos,
linderos, etc.,), se dibujan todos los detalles en un croquis, sobre el cual
se anotan todas las medidas y lecturas hechas
durante el levantamiento.
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 numeración ascendente.
También se pueden numerar los puntos de los perfiles transversales,
y en el croquis se anotan solamente estos puntos y las medidas planimétricas
( distancias horizontales ), anotando las lecturas de nivelación en
el registro de campo, idéntico al de los perfiles longitudinales.
Referente a la ilustración anterior, se puede agregar que están
todas las medidas aproximadas al decímetro solamente, pero es mejor
aproximar las alturas al centímetro, mientras que para las distancias
horizontales basta en general con el decímetro. El nivel se coloca
en un punto previamente determinado, del perfil longitudinal y se asegura
la observación leyendo la altura de un punto de comprobación
bien elejido o la de otro punto del mismo perfil longitudinal; también
puede estacionarse el nivel en un punto de un itinerario de nivelación
que pase cerca del perfil que se trata de levantar.
Volumen:
Una vez calculadas las curvas verticales, estamos en condiciones de calcular
los volúmenes, de material y su desplazamiento. Si contamos con el
perfil y contamos también con las secciones transversales correspondientes
a todos y cada uno de los cadenamientos.
Estamos en condiciones de determinar el volumen de corte y terraplén.
Si listamos los volúmenes correspondientes a cada sección transversal,
tanto corte como terraplén y en una tercera columna los valores acumulados,
podremos graficar una curva de volúmenes contra cadenamientos, a la
que se le denomina curvas de masa área de corte transversal para el
cálculo volumétrico de la sección transversal correspondiente:
Las fórmulas que se emplean para calcular las área o cubicar en las zonas diversas que a continuación se ilustrarán, son:
Seccion Terraplén
Vterraplen = (( SUPERFICIEterraplenA + SUPERFICIEterraplenB ) * Distancia ) / 2
Sección Corte
Vcorte = (( SUPERFICIEcorteA + SUPERFICIEcorteB ) * Distancia ) / 2
Sección Mixta
Vterraplen = ( SUPERFICIE terraplen * Distancia ) / (( SUPERFICIEterraplenA + SUPERFICIEterraplenB ) / 2 )
Vcorte = (SUPERFICIE corte * Distancia ) / (( SUPERFICIEterraplenA + SUPERFICIEterraplenB
) / 2 )