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UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA LABORATORIO DE TOPOGRAFIA II ENSAYO #: 1 TITULO: Levantamiento de nivelación simple METODO: Geométrico o directo indirecto DOCENTE: Ing. Zabala Ruiz Héctor AUXILIAR: Univ. Romero Bruno Roly NOMBRE: Solis Benavides Nery Sayda REGISTRO: 216088151 GRUPO: C FECHA DE REALIZACION: 30/10/2021 FECHA DE PRESENTACION: 10/11/2021 1. INTRODUCCION En este capítulo se analizara el uso de los instrumentos. En topografía II nos dedicaremos al estudio de los distintos desniveles en distintas zonas, para ellos vamos a necesitar hacer uso de todo lo aprendido en topografía I. El cálculo de coordenadas pasa a un segundo plano, pero no por ello menos importante. En nuestro laboratorio haremos uso de unidades UTM y nos ubicaremos especialmente en el sistema WGS-84. Nótese que para este laboratorio conocemos a profundidad el manejo del nivel de ingeniero, para un levantamiento de nivelación simple por el método geométrico o directo. 2. OBJETIVOS Conocer los desniveles del área a levantar. Conocer las partes y el manejo del nivel de ingeniero. Obtener un croquis actual de la zona a levantar. 3. FUNDAMENTO TEORICO NIVELACION “CONCEPTO Y DEFINICION” Es la operación topográfica permite que la nivelación, tiene como conjunto de operaciones, mediciones y cálculos necesarios para determinar cotas sobre los punto del terreno o superficie a trabajar. La Nivelación nos permite calcular la diferencia de altitudes o elevaciones verticales desde la superficie hasta el punto de control. NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 1 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA La nivelación en topografía es un proceso de medición de elevaciones o altitudes de puntos sobre la superficie de la Tierra. Entendiéndose por elevación o altitud a la distancia vertical medida desde una superficie de referencia hasta el punto considerado. La distancia vertical se mide a lo largo de una línea vertical que sigue la dirección de la gravedad o dirección de la plomada. TIPOS DE NIVELACION Nivelación geométrica Es un procedimiento topográfico que nos permite determinar el desnivel entre dos puntos mediante el uso de un nivel óptico y la mira vertical o estadal. La nivelación geométrica mide la diferencia de nivel entre dos puntos a partir de la visual horizontal lanzada desde el nivel óptico hacia los estadales colocados en dichos puntos. Nivelación geométrica simple La longitud del tramo a nivelar es lo suficientemente corta como para que la nivelación esté compuesta por un único eje. Puede a su vez resolverse de dos formas diferentes, por el punto medio o por el punto extremo. NIVELACIÓN GEOMÉTRICA COMPUESTA NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 2 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA La longitud del tramo a nivelar es demasiado grande para poder hacerlo con un único eje, por lo tanto se obtendrá el desnivel entre dos puntos A y B como resultado de varias nivelaciones geométricas simples. El desnivel resultante entre los puntos A y B será la suma de todas las lecturas a mira de espaldas, menos la suma de todas las lecturas de frente. Siempre que sea posible, y con el objetivo de comprobar los datos, se realizarán itinerarios cerrados, o en todo caso se intentará que se parta de un punto de cota conocida y se llegue a otro punto de las mismas características. Los errores de cierre obtenidos se compensarán posteriormente. NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA O INDIRECTA Mediante este sistema se determinan los desniveles a través de la medición de ángulos verticales o cenitales y las distancias entre los puntos a nivelar. Se puede determinar con una cinta y un clisímetro o bien, con un teodolito, al basar sus resoluciones en un triángulo rectángulo situado en un plano vertical, por lo que se toman medidas de distancias horizontales y ángulos verticales o cenitales. NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 3 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA En esta clase de nivelación, el uso instrumental ya no es el nivel, se requiere de un teodolito, debido a las pendientes que pueda presentar la superficie donde se está trabajando. Esta clase de nivelación es menos precisa comparado a la nivelación Geométrica. En esta nivelación nos permiten calcular ángulos cenitales. NIVELACIÓN DIRECTA Se entiende por tal la determinación del desnivel existente entre dos puntos mediante visuales horizontales hacia miras o reglas graduadas, que se ubican en posición vertical sobre los puntos a nivelar. Permite la determinación directa de las alturas de diversos puntos, al medir las distancias verticales con referencia a una superficie de nivel, cuya altura ya nos es conocida de antemano. La nivelación por alturas puede ser simple o compuesta Nivelación Taquimétrica NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 4 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA Es menos precisa que las anteriores, mayormente se usa para pendientes muy accidentas, el instrumente que se requiere para esta clase, el teodolito. Nivelación Barométrica Es la menos preciso de todo los tipos de nivelación, se usa en zonas accidentadas. El método barométrico se utilizó en el pasado en terrenos abruptos, que se tiene que abarcar áreas demasiadas extensas o zonas montañosos. El instrumente es el barómetro LINEA DE NIVELACION Se trata del método por el que se obtiene el desnivel entre dos puntos encadenando el método nivelación simple de punto medio. Es aquella nivelación en la cual, desde una misma estación se determinan los desniveles y las cotas de uno o varios puntos ya sea alineados o dispersos. Se procede a instalar el instrumento en un lugar despejado. El instrumento se ubica en un lugar estratégico para visualizar de una misma posición instrumental todos los puntos a nivelar. Se visualiza el primer punto de referencia, el cual tendrá una cota conocida por ejemplo 100, la que corresponderá a la primera lectura atrás. Luego se procede a visar las lecturas intermedias que corresponderán a los puntos entre a y b, y luego del último punto intermedio se procederá a visar la lectura adelante b. NIVEL DE INGENIERO Instrumento topográfico que describe un plano horizontal sobre el cual es posible determinar, NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 5 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA a partir de las lecturas sobre la mira, el desnivel que existe entre un punto y otro. El nivel de ingeniero, es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre distintos puntos que se hallan a distintas alturas y en distintos lugares, o también el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido. El nivel dispone de un anteojo, para efectuar la puntería, y de un nivel montado sobre la plataforma, manipulado por los tornillos nivelantes. El nivel de ingeniero es complementado por la mira o estadal, mediante la cual se puede medir la diferencia de alturas o el desnivel entre dos puntos MIRA Accesorio topográfico sobre el cual se puede interpretar la lectura en un valor métrico que posee precisión milimétrica. En topografía, una estadía o mira estadimétrica, también llamado estadal en Latinoamérica, es una regla graduada que permite mediante un nivel topográfico, medir desniveles, es decir, diferencias de altura. Con una mira, también se pueden medir distancias con métodos trigonométricos, o mediante un telémetro estadimétrico integrado dentro de un nivel topográfico, un teodolito, o bien un taquímetro. TRIPODE Accesorio topográfico que se utiliza para sostener un equipo. NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 6 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA Trípodes topográficos: es el soporte para diferentes instrumentosde medición como teodolitos, estaciones totales, niveles o tránsitos. Cuenta con tres pies de madera o metálicas que son extensibles y terminan en regatones de hierro con estribos para pisar y clavar en el terreno. Deben ser estables y permitir que el aparato quede a la altura de la vista del operador 1,40 m - 1,50 m. Son útiles también para aproximar la nivelación del aparato. PLOMADA Son cuerpo de bronce en forma de trompo con un peso mínimo de dieciséis onzas, sujetas a un hilo en su parte. Se utiliza para que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo. Plomada de gravedad: es de bastante incomodidad en su manejo sobre todo los días de viento. Plomada óptica: es la que llevan hoy en día los aparatos, por el ocular vemos el suelo y así ponemos el aparato en la misma vertical que el punto buscado. UTM NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 7 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA El sistema de coordenadas universal transversal de Mercator (en inglés Universal Transverse Mercator, UTM) es un sistema de coordenadas basado en la proyección cartográfica transversa de Mercator, que se construye como la proyección de Mercator normal, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se la hace secante a un meridiano. A diferencia del sistema de coordenadas geográficas, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros. El sistema de coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) es un sistema de proyección cartográfico basado en cuadrículas con el cual se pueden referenciar puntos sobre la superficie terrestre. Fue creado por el ejército de los E.E.U.U. SISTEMA WGS-84 El WGS 84 (World Geodetic System 1984) es un sistema geodésico de coordenadas geográficas usado mundialmente, que permite localizar cualquier punto de la Tierra (sin necesitar otro de referencia) por medio de tres unidades dadas (x,y,z). WGS 84 son las siglas en inglés de World Geodetic System 84 (que significa Sistema Geodésico Mundial 1984). Se trata de un estándar en geodesia, cartografía, y navegación, que data de 1984. 4. MATERIALES NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 8 https://es.wikipedia.org/wiki/Geodesia https://es.wikipedia.org/wiki/1984 https://es.wikipedia.org/wiki/Navegaci%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Cartograf%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Geodesia https://es.wikipedia.org/wiki/Tierra https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_coordenadas https://es.wikipedia.org/wiki/Metros https://es.wikipedia.org/wiki/Latitud https://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_(cartograf%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_geogr%C3%A1ficas https://es.wikipedia.org/wiki/Meridiano https://es.wikipedia.org/wiki/Secante_(geometr%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuador_terrestre https://es.wikipedia.org/wiki/Tangente_(geometr%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Proyecci%C3%B3n_de_Mercator https://es.wikipedia.org/wiki/Gerardo_Mercator https://es.wikipedia.org/wiki/Proyecci%C3%B3n_cartogr%C3%A1fica UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA Estaca Combo Mira Trípode 5. EQUIPOS Nivel de ingeniero Brújula 6. PROCEDIMIENTO 1) Reconocimiento del terreno. 2) Estaquear los puntos necesarios a su proyecto. 3) Estacionar y nivelar el nivel de ingeniero. 4) Con la ayuda de la brújula ubicar el norte. 5) Ubicado el norte poner el ángulo en cero grados (0°). 6) Visar el primer punto conocido (BM de partida) obteniendo los siguientes datos: Hilo superior, hilo medio, hilo inferior y ángulo horizontal. 7) Tener los mismos datos de los puntos restantes. 8) Realizar este procedimiento hasta concluir el proyecto. 7. ESQUEMA Esquema del levantamiento: dibujo donde está estacionado el equipo y las estacas que se van a levantar más el ángulo horizontal describiendo cada estaca con su número y distancia del equipo a la estaca CROQUIS: ubicación del lugar del levantamiento o la ubicación sacada de google. NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 9 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA 8. INFORME FOTOGRAFICO 9. DATOS Y FORMULAS FORMULAS LPlec . prom .= S+M+ I 3 H instrumento=CCota conocida+LLecturaatras E=EConocida±∆ E Cota PCota punto=HiAltura instrumento−LLectura promedio N=N Conocida±∆N ∆ N=ddist .∗cos(∆Z ) d=100∗(s−i) ∆ E=ddist .∗sin(∆Z) DATOS Coordenadas “BM”=E:0479302 ; N:8034419 ; Z:413 NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 10 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA TABULACION DE DATOS 10. CALCULOS Coordenadas Este: 0479302 Norte: 8034419 Cota: 413 m.s.n.m Calculo de lectura promedio BM= 2,730+2,480+2,235 3 =2,482 P1= 2,720+2,515+2,310 3 =2,515 NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 11 N° COTA DIST. E N BMs 2,730 2,480 2,235 2,482 2,482 415,482 413 49,5 34° 27,680 41,037 479274,320 8034377,963 1 2,720 2,515 2,310 2,515 2,515 412,967 41 41° 26,898 30,943 479301,218 8034408,906 2 2,762 2,609 2,453 2,608 2,608 412,874 30,9 42° 20,676 22,963 479294,996 8034400,926 3 2,710 2,608 2,501 2,606 2,606 412,875 20,9 39° 13,153 16,242 479287,473 8034394,205 4 2,822 2,770 2,720 2,771 2,771 412,711 10,2 28° 4,789 9,006 479279,109 8034386,969 5 1,485 1,475 1,463 1,474 1,474 414,008 2,2 74° 2,115 0,606 479276,435 8034378,569 6 1,463 1,414 1,362 1,413 1,413 414,069 10,1 304° -8,373 5,648 479265,947 8034383,611 7 1,890 1,790 1,695 1,792 1,792 413,690 19,5 320° -12,534 14,938 479261,786 8034392,901 8 1,549 1,405 1,262 1,405 1,405 413,545 28,7 311° -21,660 18,829 479252,660 8034396,792 9 2,121 1,938 1,751 1,937 1,937 413,545 37 321° -23,285 28,754 479251,035 8034406,717 10 2,050 1,819 1,585 1,818 1,818 413,664 46,5 316° -32,302 33,449 479242,018 8034411,412 11 2,305 2,028 1,750 2,028 2,028 413,454 55,5 322° -34,169 43,735 479240,151 8034421,698 ۺ ܁ ۺ ܕ �ܑۺ ۺ ܘܚܗܕ ܛۺ ܜܚ܉ ܉ Ǥܖܜ܍ܚܑ�ۺ ܌܍ܔۺ Ǥ܉ Ǥܖܛܜܚܝ۶�ܑ οܢ οPۼο۳ UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA P2= 2,762+2,609+2,453 3 =2,608 P3= 2,710+2,608+2,501 3 =2,606 P4= 2,822+2,770+2,720 3 =2,771 P5= 1,485+1,475+1,463 3 =1,474 P6= 1,463+1,414+1,362 3 =1,413 P7= 1,890+1,790+1,695 3 =1,792 P8= 1,549+1,405+1,262 3 =1,405 P9= 2,121+1,938+1,751 3 =1,937 P10= 2,050+1,819+1,585 3 =1,818 P11= 2,305+2,028+1,750 3 =2,028 Calculo de la altura de instrumento Hi1=413+2,482=415,482m.s . n .m Calculo de cota BM=413 m.s.n.m P1=415,482−2,515=412,967m. s . n .m P2=415,482−2,608=412,874m .s . n .m P3=415,482−2,606=412,876m .s . n .m NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 12 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA P4=415,482−2,771=412,711m . s .n .m P5=415,482−1,474=414,008m .s . n .m P6=415,482−1,413=414,069m. s . n.m P7=415,482−1,792=413,690m.s .n .m P8=415,482−1,405=414,077m .s . n .m P9=415,482−1,937=413,545m .s . n .m P10=415,482−1,818=413,664m .s . n .m P11=415,482−2,028=413,454 m.s .n .m Calculo de distancia BM=100∗(2,730−2,235 )=49,5m d1=100∗(2,720−2,310 )=41m d2=100∗(2,762−2,453 )=30,9m d3=100∗(2,710−2,501 )=20,9m d4=100∗(2,822−2,720 )=10,2m d5=100∗(1,485−1,463 )=2,2m d6=100∗(1,463−1,362 )=10,1m d7=100∗(1,890−1,695 )=19,5m d8=100∗(1,549−1,262 )=28,7m d9=100∗(2,121−1,751 )=37m d10=100∗(2,050−1,585 )=46,5m d11=100∗(2,305−1,750 )=55,5m Calculo de ∆ E y ∆ N NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 13 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA Calculo de ∆ E Equipo=49,5∗sin (34 ° )=27,680 (1)=41∗sin (41 ° )=26,898 (2)=30,9∗sin (42 ° )=20,676 (3)=20,9∗sin (39° )=13,153 (4)=10,2 sin (28° )=4,789 (5)=2,2∗sin (74 ° )=2,115 (6)=10,1∗sin (304 ° )=−8,373 (7)=19,5∗sin (320° )=−12,534(8)=28,7∗sin (311° )=−21,660 (9)=37∗sin (321° )=−23,285 (10)=46,5∗sin (316 ° )=−32,302 (11)=55,5∗sin (322° )=−34,169 Calculo de ∆ N Equipo=49,5∗cos (34 ° )=41,037 (1)=41∗cos ( 41° )=30,943 (2)=30,9∗cos (42 ° )=22,963 (3)=20,9∗cos (39 ° )=16,242 (4)=10,2∗cos (28° )=9,006 (5)=2,2∗cos (74 ° )=0,606 (6)=10,1∗cos (304 ° )=5,648 (7)=19,5∗cos (320 ° )=14,938 (8)=28,7∗cos (311° )=18,829 (9)=37∗cos (321 ° )=28,754 (10)=46,5∗cos (316 ° )=33,449 (11)=55,5∗cos (322° )=43,735 Cálculo de coordenadas: Coordenadas en (E): Coordenadas en (N): BM = 0479302 BM= 8034419 (Equipo) = 0479302-27,680 = 479274,320 (Equipo) = 8034419-41,037 =8034377,963 (1) = 479274,320+26,898=479301,218 (1) = 8034377,963+30,943= 8034408,906 (2) = 479274,320+20,676= 479294,996 (2) = 8034377,963+22,963= 8034400,926 (3) = 479274,320+13,153= 479287,473 (3) = 8034377,963+16,242= 8034394,205 NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 14 UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA (4) = 479274,320+4,789= 479279,109 (4) = 8034377,963+9,006= 8034386,969 (5) = 479274,320+2,115=479276,435 (5) = 8034377,963+0,606=8034378,569 (6) = 479274,320-8,373=479265,947 (6) = 8034377,963+5,648=8034383,611 (7) = 479274,320-12,534=479261.786 (7) = 8034377,963+14,938=8034392,901 (8) = 479274,320-21,660=479252,660 (8) = 8034377,963+18,829=8034396,792 (9) = 479274,320-23,285=479251,035 (9) =8034377,963+28,754=8034406,717 (10) = 479274,320-32,302= 479242,018 (10) =8034377,963+33,449=8034411,412 (11) = 479274,320 - 34,169= 479240,151 (11) =8034377,963+43,735=8034421,698 11. OBSERVACIONES 12. CONCLUSION Saber cómo realizar un levantamiento de nivelación simple, conocer el nivel de ingeniero a grandes rasgos, y el proceso del cálculo del mismo para luego obtener las coordenadas en unidades UTM y ubicarnos en el sistema WGS-84. 13. APLICACIONES Cuando se está haciendo el control de relleno de un cuerpo de terraplén se utiliza el método de nivelación simple, porque se va controlando cada capa que se va cargando al terraplén, controlando que no se pase las capas del cuerpo del terraplén. También se lo emplea cuando se hacen excavaciones de una zanja, un alcantarillado, un canal. Para las torres o antenas eléctricas, delimitar el área del terreno y saber sus desniveles del terreno. NERY SAYDA SOLIS BENAVIDES 15 NIVELACIÓN GEOMÉTRICA COMPUESTA NIVELACIÓN DIRECTA Nivelación Taquimétrica Es menos precisa que las anteriores, mayormente se usa para pendientes muy accidentas, el instrumente que se requiere para esta clase, el teodolito. Nivelación Barométrica Es la menos preciso de todo los tipos de nivelación, se usa en zonas accidentadas. El método barométrico se utilizó en el pasado en terrenos abruptos, que se tiene que abarcar áreas demasiadas extensas o zonas montañosos. El instrumente es el barómetro
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