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LA TOPOGRAFÍ A EN LA I NGENI ERÍ A Ing. HUGO YAIR OROZCO DUEÑAS Esp. Ingeniería de Vías Terrestres Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Civil Popayán 2006 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 2 CAPITULO I 1. GEOMETRÍA Y TRIGONOMETRÍA La base fundamental de la Topografía es la geometría, por tal motivo, se recordaran algunos conceptos básicos de la misma, que en forma general, serán los más aplicados durante el desarrollo de esta materia lo que implica un manejo adecuado de ángulos, distancias y triángulos. DEFINICIÓN 1: “Si la suma de las medidas de los 2 ángulos es 180º, entonces diremos que los ángulos son SUPLEMENTARIOS y que cada uno es suplemento del otro.” Un ángulo con medida igual a 180º se llama LLANO. Figura No. 1. Ángulos Suplementarios. DEFINICIÓN 2: “Si la suma de las medidas de sus 2 ángulos es de 90º, entonces los ángulos se llaman COMPLEMENTARIOS y cada uno de ellos es complemento del otro.” Un ángulo con medida menor que 90º se llama AGUDO. Un ángulo con medida mayor que 90º se llama OBTUSO. Un ángulo con medida igual a 90º se llama RECTO. Figura No. 2. Ángulos Complementarios. DEFINICIÓN 3: “Dos ángulos son opuestos por el vértice si sus lados forman dos pares de rayos opuestos.” Figura No. 3. Ángulos Opuestos por el Vértice. TEOREMA I: “Dos ángulos opuestos por el vértice son CONGRUENTES (iguales). ” TEOREMA II: “Para todo triángulo la suma de las medidas de los ángulos internos es 180º.” Figura No. 4. Suma de Ángulos Internos. β + α = 180 β α β + α = 90 β α β + α + τ = 180 τα β Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 3 a b c TEOREMA III: “Un ángulo externo de un triángulo es igual a la suma de los ángulos internos NO contiguos.” Figura No. 5. Suma de Ángulos Internos Vs Externos. TEOREMA IV: “Teorema del triángulo ISÓSCELES. Si dos lados de un triángulo son congruentes, entonces los ángulos opuestos a estos lados son congruentes.” Figura No. 6. Triángulo Isósceles. TEOREMA DE PITÁGORAS: “En un triángulo RECTÁNGULO, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos.” Figura No. 7. Triángulo Isósceles. DISTANCIA ENTRE DOS PUNTOS: Una vez conocidas las coordenadas de dos puntos la distancia más cercana entre ellos se calcula mediante la siguiente expresión: ( ) ( )2 12 2 12 YYXXd −+−= Figura No. 8. Distancia entre dos Puntos. β + α = τ α τ β a2 = b2 + c2 a c b Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 4 1.1. TRIGONOMETRÍA En topografía, generalmente se debe conocer la información asociada a un triángulo para lo cual se deben tener como mínimo tres datos. Ya que la geometría se queda corta en estos aspectos se recurre a la trigonometría para poder suplir estas deficiencias. En trigonometría se consideran dos tipos de triángulos: los rectángulos y los NO rectángulos. Con base en la figura No. 8, el cual es un triángulo rectángulo, se reconocen las siguientes partes constitutivas del mismo: Figura No. 9. Triángulo Rectángulo. Llámese “a” y “b” Catetos y al lado “c” Hipotenusa, por lo tanto, por definición tenemos: ( ) c a hipotenusa opuestocat Sen == . α ( ) c b hipotenusa adyacentecat Cos == .α ( ) b a adyacentecat opuestocat Tan == . .α Para el caso de triángulos NO rectángulos el apoyo lo dan dos teoremas: ca b β ατ Figura No. 10. Triángulo NO Rectángulo. TEMA COSENO: αCosabbac *2 222 −+= TEMA SENO: a Sen b Sen c Sen σβα == a b c α Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 5 CAPITULO II 2. NOCIONES GENERALES DE TOPOGRAFÍA DEFINICIÓN: Es la ciencia y el arte cuyo fin es la descripción y representación detallada de cualquier sector de la superficie terrestre mediante la medición de distancias verticales, horizontales, ángulos entre rectas terrestres y la localización de puntos por medio de distancias y ángulos previamente determinados. Se tiene que: Arte: “Conjunto de reglas para hacer bien las cosas.” Ciencia: “Conjunto de conocimientos exactos y razonados de ciertas cosas basados en la experimentación, que permiten formular teorías.” Se deduce que la topografía necesita tanto de la ciencia como del arte que posee cada individuo para desenvolverse con destreza al momento de la ejecución de trabajos topográficos. 2.1. OBJETIVOS DE LA TOPOGRAFÍA 1. Medir extensiones de tierra tomando la información necesaria para poder representar sobre un plano a escala, su forma y accidentes. Información necesaria: - Linderos. - Detalles (postes, árboles, casas, etc.) - Propietario. - Propietarios de las vecindades. - Longitudes, ángulos, etc. 2. Elaborar mapas de la superficie terrestre, arriba y abajo del nivel del mar. 3. Trazar cartas de navegación aérea, terrestre y marítima, comúnmente llamadas rutas de viaje. 4. Crear bancos de datos con información y aprovechamiento dentro del ambiente físico. Como por ejemplo parques naturales, etc. 5. Evaluar datos sobre tamaño, forma, gravedad y campo magnético de la tierra. 6. Preparar mapas de la luna y planetas del sistema solar. A modo general este curso de topografía necesita de: Geometría Trigonometría. Principios básicos Práctica y sentido común CURSO DE TOPOGRAFÍA Oportunidad de obtener recursos adicionales. Apoyo a ramas afines: § Ingeniería Eléctrica. § Ingeniería Electrónica. § Ingeniería Ambiental. § Ingeniería Forestal. § Astronomía. § Geografía. § Ciencias Naturales. § Agroindustria. § Geotecnia. § Etc. Conclusión de nuestro curso: Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 6 2.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. El trabajo realizado en topografía se le llama en forma técnica como Levantamiento Topográfico, el cual es el conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar la posición relativa de ciertos puntos en la superficie terrestre, para posteriormente representarlas en un plano. Un levantamiento topográfico consta de: 2.3. TIPOS DE LEVANTAMIENTOS Existen tantos tipos de levantamientos tan especializados que una persona muy experimentada en una de estas disciplinas específicas, puede tener muy poco contacto con las otras áreas. Aquellas personas que busquen hacer carrera en topografía y cartografía, deberían conocer todas las fases de estas materias, ya que todas están íntimamente relacionadas en la práctica moderna. a. CONTROL: Es el conjunto de señalamientos tanto horizontales como verticales que sirven como referencia para otros levantamientos. b. CATASTRALES: Normalmente se trata de levantamientos cerrados, ejecutados con el objetivo de fijar áreas y límites de propiedad o fronteras, los cuales son generalmente utilizados para particiones y derechos de propiedad. El término catastral se aplica generalmente a levantamientos de terrenos del estado. c. TOPOGRÁFICOS: Determinan la ubicación de características o accidentes naturales y artificiales, así como las elevaciones usadas en la elaboración de mapas, teniendo en cuenta las tres dimensiones del terreno. Los levantamientos utilizan medidas realizadas con equipo terrestre, como cintas de medición, Instrumentos Electrónicos para la Medición de Distancias (IEMD), niveles y teodolitos e instrumentos de medición total. d. CONSTRUCCIÓN: Determinan la línea, la pendiente, las elevaciones de control, las posiciones horizontales, las dimensiones y las configuraciones, para la localización de edificios, presas, canales, avenidas, puentes, líneas de transmisión, en fin cualquier obra civil.Se utiliza tanto en la etapa de diseño como de construcción y/o supervisión. También proporcionan datos elementales para calcular los pagos a los contratistas. I. Trabajo de campo Mediciones de ángulos y distancias II: Trabajo de oficina - Procesos de cálculos de distancias, ángulos, coordenadas, radios, elevaciones, áreas y volúmenes. - Elaboración de planos y memorias. Diversos trabajos de ingeniería. En: - Diseño. - Construcción. - Supervisión. III. Aplicación. Es medir detalladamente en el campo la distancia y los ángulos. Memorias de Cálculo: Introducción, antecedentes, diagnóstico, procedimientos, cálculos matemáticos y conclusiones. Es la parte más importante del levantamiento topográfico, por tal motivo se debe averiguar para qué es el trabajo, en que se va a utilizar y así planificar el trabajo tanto de campo como de oficina. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 7 e. DE RUTA: Se efectúan para planear, diseñar y construir carreteras, ferrocarriles, líneas de tuberías y otros proyectos lineales, Estos normalmente comienzan en un punto de control y pasan progresivamente a otro, de la manera más directa posible permitida por las condiciones del terreno. f. HIDROGRÁFICOS: Definen la línea de playa y las profundidades de lagos, corrientes, océanos, represas y otros cuerpos de agua, por medio de radares, sonares y/o por medios satelitales. Los levantamientos marinos están asociados con industrias portuarias y de fuera de la costa, así como con el ambiente marino, incluyendo investigaciones y mediciones marinas. g. MINEROS: Se efectúan en la superficie y abajo del nivel del terreno, con objeto de servir de guía a los trabajos de excavación de túneles y otras operaciones asociadas con la minería (Ej: orientar las conexiones de las chimeneas), incluyendo levantamientos geofísicos para minerales y exploración de recursos de energía. h. SOLARES: Determinan los límites de las propiedades, los derechos de acceso solar y la ubicación de obstrucciones y colectores de acuerdo con los ángulos de inclinación del sol. i. INDUSTRIALES: Son levantamientos en los cuales se requiere de alineamientos ópticos y procedimientos para realizar mediciones extremadamente precisas, dada la ubicación de las maquinarias utilizadas procesos de manufactura donde se requieren pequeñas tolerancias. j. CARTOGRÁFICOS: Se usan para obtener puntos de control a partir de mapas y cartas de navegación. Son mapas hechos a igual escala que los originales a los cuales se les omiten detalles para hacerlos más específicos (mapas temáticos). Por ejemplo: Cartas de navegación, etc. k. AÉREOS Y POR SATÉLITE: Los levantamientos aéreos pueden lograrse, ya sea utilizando la fotogrametría o a través de detección remota. La fotogrametría usa cámaras que se montan en los aviones, en tanto que el sistema de detección remota emplea cámaras y otros tipos de sensores que pueden transportarse tanto en avión como en satélites. Los levantamientos aéreos se han usado en todos los tipos de topografía especializada que se enumeraron aquí. Los levantamientos por satélite incluyen la determinación de sitios en el terreno usando receptores GPS, o de imágenes por satélite para el mapeo y observación de grandes regiones de la superficie de la tierra. 2.4. APLICACIONES INICIALES DE LA TOPOGRAFÍA i. Medir y marcar los límites de los derechos de propiedad. De acuerdo con estas dimensiones el estado, realizaría el cobro de impuestos, el cual es según su extensión. ii. La necesidad de establecer líneas y niveles más precisos como una guía para las operaciones de la construcción. iii. Planear y formular políticas para el uso de la tierra, en el desarrollo de los recursos y las medidas para preservar el medio ambiente. 2.5. APLICACIONES EN INGENIERÍA La facultad de ingeniería Civil de la Universidad del Cauca consta de seis departamentos los cuales abarcan casi en toda su extensión las aplicaciones de la ingeniería. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 8 ü Vías: Diseño, construcción y supervisión de carreteras, intersecciones y explanaciones o movimientos de tierra. ü Construcción: Construcción de todo tipo de obras civiles: Localización. ü Geotecnia: Estudio de taludes (estabilidad). Estudio de estratigrafías (esquema de la composición del terreno). ü Estructuras: Localización de los ejes de columnas, niveles de las losas y/o vigas. ü Hidráulica: Localización y toma de topografía para embalses (zona inundable) o represas. Control de niveles en la presa durante la construcción. ü Ambiental y Sanitaria: Diseño y construcción de alcantarillados, acueductos y rellenos sanitarios. ü Forestal: Levantamientos topográficos de cultivos, reservas forestales, etc. Tanto para planeación, venta o investigación. ü Electrónica: Determinación de líneas de vista entre torres de transmisión de datos, distancia entre las mismas, etc. ü Geotecnia: Planos topográficos con la ubicación de zonas de deslizamiento, sondeos y/o apiques. ü Agroindustria: En conjunto con los Sistemas de Información Geográfico, determinar la mejor ubicación de plantas de procesamiento, almacenamiento y/o distribución, etc. 2.6. LA TOPOGRAFÍA Y LA GEODESIA A continuación se mostrará una diferenciación entre Topografía y Geodesia, ya que la geodesia también es utilizada para realizar mediciones sobre la superficie terrestre. TOPOGRAFÍA GEODESIA Topo = Lugar Graphe = Descripción. Geo = Tierra Daisía = División. “Medir extensiones de tierra tomando la información necesaria para poder representar sobre un plano a escala su forma y accidentes”. “Ciencia matemática que estudia la forma y las dimensiones de la tierra y la ubicación de puntos con respecto a un sistema de coordenadas”. • Mide dimensiones pequeñas de la tierra <10 Km2. • Mide grandes extensiones de la tierra >100 Km2 • Adopta una superficie de referencia plana (La tierra es plana). • La superficie de referencia es elipsoidal (tierra elipsoidal). • Altura con respecto a un plano imaginario. • Altura con respecto al nivel del mar. • Medidas con aproximadas. • Las medidas son exactas. • Utiliza aparatos y personal convencional. Teodolitos, niveles, estaciones, etc. • Utiliza aparatos y personal especializados. Satélites, GPS, GIS, etc. • Los ángulos se consideran planos. • Los ángulos se consideran esféricos. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 9 Para el caso de medir extensiones de terreno entre 10 y 100 Km2, se debe utilizar equipo topográfico electrónico (Estaciones totales o distanciómetros). 2.7. HIPÓTESIS DE LA TOPOGRAFÍA 1. “La línea que une dos puntos sobre la superficie de la tierra es una recta”. 2. “Las direcciones de la plomada colocada en dos puntos diferentes CUALESQUIERA son paralelas”. 3. “La superficie imaginaria de referencia respecto a la cual se tomarán las alturas es una superficie plana”. 4. “El ángulo formado por la intersección de dos líneas sobre la superficie terrestre es un ángulo plano y NO esférico”. Una vez aclarados los conceptos previos de topografía comenzaremos el estudio correspondiente a nuestro curso: 2.8. DIVISIÓN DE LA TOPOGRAFÍA La topografía se divide en dos grandes ramas que son: LA PLANIMETRÍA “Sólo tienen en cuenta la proyección del terreno sobre un plano horizontal imaginario” LA ALTIMETRÍA “Tiene en cuenta las diferencias de nivel existentes entre distintos puntos de un terreno”. Plano de ref. = 0.0 mts ó Popayán 1750 mts Nivel del Mar No Si Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 10 Para la elaboración de un “Plano Topográfico”, propiamente dicho, es necesario conocer estas dos partes de la topografíapara poder determinar la posición y elevación de cada punto. El dibujo consiste en expresar sobre un plano dos puntos ya sean, puntos horizontales y/o puntos verticales los cuales se grafican teniendo en cuenta el origen de coordenadas necesario para cada caso. 2.9. UNIDADES UTILIZADAS Tanto en planimetría como en altimetría es necesario medir ángulos y longitudes; además, se calculan superficies y volúmenes, por lo cual es importante indicar las unidades más usuales. 1. LONGITUD: Km, m, cm, mm. En general las longitudes se toman al centím etro y según el país o el continente se tiene: a. Pulgadas = 1 In = 2.54 cm b. Pies = 1 Ft = 12” c. Yardas = 1 Yd = 3 Ft. 2. ÁREA: m2, Km2. Hectáreas = 1 Ha = 10.000 m2. Si el área es muy grande. Fanegadas = 1 Fg = 0.64 Ha. Medida en Castilla (España). Acres = 1 Ac = 43.560 Ft2. Medida inglesa. Plaza = 1 Pl = 6400 m2 Antiguamente en Colombia. 3. VOLUMEN: m3, Ft3, Yd3 La yarda cúbica (Yd3), es la unidad en la que generalmente viene el catálogo de los baldes para maquinaria pesada. Como por ejemplo: Retroexcavadoras, Cargadores, Volco de Volquetas, etc. 4. ÁNGULOS: Sexagesimal = 0 – 360º Con precisión al minuto y con la modernización de los equipos de topografía estos valores tienden a aproximaciones al segundo. Centesimal = 0 – 400 Manera de medir ángulos en el sistema inglés. Radianes = 0 – 2Π Ángulo subtendido por un arco de circunferencia, cuya longitud es igual al radio del círculo. • Y • X A • B • Vista en planta. Vista en perfil. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 11 0,10 0,30 0, 30 - 0 ,5 0 CAPITULO III 3. EQUIPO UTILIZADO EN TOPOGRAFÍA 1. PUNTOS. En este campo tenemos: i. Puntos instantáneos o Momentáneos: Son puntos que se necesitan en un determinado instante, pero luego pueden desaparecer. Se determinan por medio de Piquetes o Jalones. ii. Puntos Transitorios: Son puntos que perduran mientras se termina el trabajo. Generalmente se determinan por medio de estacas. iii. Punto Definitivos: Son aquellos que NO desaparecen una vez terminado el trabajo de campo. Generalmente estos puntos son fijos y determinados, los cuales se clasifican en Puntos Naturales y puntos artificiales. • Puntos Naturales: Es un punto que existe en el terreno, es fijo destacado y puede identificarse fácilmente. • Puntos Artificiales: Es un punto que se construye en el terreno. Es generalmente un mojón hecho en concreto simple. Dentro de los puntos transitorios tenemos la siguiente clasificación: a. Estacas de punto: Es un trozo de madera cuya longitud varía entre diez y treinta centímetros. Se recomienda un tamaño de 10.0 centímetros para terrenos duros como el afirmado en carreteras y de 30.0 centímetros en terrenos blandos o fangosos. Estas estacas se deben clavar a ras de piso para evitar su perdida en poco tiempo y adicionalmente llevan una puntilla de aproximadamente 1.5 pulgadas en el centro de las mismas. Este distintivo se utiliza para centrar sobre ellas el eje vertical del teodolito y se utilizan en los sitios donde la poligonal cambia de dirección (Deltas). 0, 02 5 - 0, 05 0, 25 0, 10 Puntilla Neomático 0, 05 0,20 - 0,30 Estacas en Terreno Blando Estacas en Terreno Duro Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 12 0, 50 - 0 ,6 0 Estaca Testigo ∆5 K2 + 286.33 0,05 - 0,08 Estaca Chaflán 0,05 - 0,10 0, 60 - 0 ,7 0 Abscisa Cota de Relleno o de Corte Estaca Nivel 0,05 - 0,10 0, 10 - 0 ,3 0 Punto de apoyo de la MIRA Punto de hincado b. Estacas de Línea: Es un trozo de madera cuya longitud varía entre diez y treinta centímetros. 10.0 centímetros para terrenos duros como el afirmado en carreteras y de 30.0 centímetros en terrenos blandos o fangosos. Estas estacas se deben clavar a ras de piso para evitar su perdida en poco tiempo. Se hincan en todas las abscisas intermedias y NO llevan puntilla en la parte superior, tan solo una marca hecha con la punt a de la plomada o un punto con pintura. Esta marca de utiliza para tener el sitio exacto para continuar la medida. c. Estacas Testigo o guardiana: Es un trozo de madera cuya longitud es mayor o igual a cincuenta centímetros. Estas estacas poseen una cara plana en la cual se escribe información, la cual generalmente es la abscisa de la estaca de punto o de la estaca de línea. Estos datos se escriben de arriba hacia abajo en la cara de la estaca y se hinca a una distancia aproximada de veinte centímetros de la estaca de línea o de punto y dando vista a la estación anterior. d. Estacas de chaflán: Es un trozo de madera cuya longitud es mayor o igual a cincuenta centímetros. Estas estacas poseen dos caras planas en la cuales se escribe información concernie nte a la abscisa de la estaca de línea y a la altura de relleno o de corte en la capa de subrasante. Estas estacas se utilizan generalmente en la fase construcción de carreteras como parte de la ayuda a las personas encargadas de realizar la explanación o movimientos de tierra. e. Estacas de Nivel: Es un trozo de madera cuya longitud varía entre diez y treinta centímetros. 10.0 centímetros para terrenos duros como el afirmado en carreteras y de 30.0 centímetros en terrenos blandos o fangosos. Estas estacas se utilizan generalmente durante la nivelación de terrenos con equipo de precisión como el Nivel de Precisión. Su uso específico es cuando se debe realizar el cambio de posición del nivel de precisión. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 13 2. PIQUETES. Es una varilla de acero cuya longitud varía entre veinticinco y trenita y cinco centímetros. Estos están provistos de un extremo con punta y en el otro un aro o argolla la cual permite que se le coloquen distintivos tales como pedazos de tela o facilitan su transporte. Sirven para localizar puntos instantáneos. 3. JALONES. Son generalmente en metal con una longitud que varía entre dos y tres metros. Tienen una sección circular u octogonal de una pulgada (1.0 plg) de diámetro. Están pintados enfranjas de veinte centímetros de color rojo y blanco en forma alternada. Sirven para: • Localizar puntos instantáneos. • Dar alineamiento cuando se usan en parejas. • En altimetría son utilizados como apoyo tanto para el nivel Locke como para el nivel Abney. 4. PLOMADAS. Son cuerpos de bronce en forma de trompo con un peso mínimo de dieciséis onzas, sujetas a un hilo en su parte superior. (1 onz = 28.35 gr ≈ 450 gr). Las plomadas funcionan como una masa suspendida y su objetivo es proyectar un punto en forma vertical gracias a su peso y a la gravedad; dichas direcciones colocadas con las plomadas se consideran paralelas entre si. Sirven para: • Dar alineamientos rectos. • Ayudar en la medida junto con la cinta. • Localizar puntos instantáneos. 2,00 - 3,00 0,20 0,20 0,20 1 " Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 14 5. DISTANCIAS. Las distancias en topografía son medidas generalmente mediante el uso de la cinta o decámetros, los cuales pueden ser de diferentes materiales, dentro de los cuales encontramos: a. Tela: Estas tienen problemas con la tensión que se ejerce sobre ellas en el momento de la medida y por lo tanto no tienen mucha duración. El otro inconveniente es cuando se guarda mojada lo cual produce que la cinta se pudra y se deteriore. Este es ya un material que no se usa hoy día. b. Metálicas: Esas tienen no tienen problemas con la tensión pero si con la húmeda la cual le produce oxido, la dilatación causada por el calor, se parten con mucha facilidad y pesan mucho debido al material. A pesar de sus inconvenientes todavía se pueden conseguircintas en este material. c. Fibra de Vidrio: Hasta el momento son las mejores ya que resisten tensión, no se parten, no se oxidan o se pudren con facilidad, son livianas y más económicas que las cinta metálicas. Algunas cintas de fibra de vidrio se pueden conseguir con un alma en acero con lo cual su resistencia a la tensión aumente considerablemente pero así mismo su costo. Antes de utilizar una cinta, sin importar su material, es importante verificar la posición del cero para evitar errores en las medidas. Al momento de guardar la cinta se debe tener en presente que dos dedos de la mano opuesta a al que está enrollando estén sujetando la cinta justo al frente del orificio de salida de la cinta, para de esta forma limpiarla y secarla antes de guardarla. 6. ÁNGULOS Y ALINEAMIENTOS. 6.1. ESCUADRA DE AGRIMENSOR. La escuadra de agrimensor consta de un bastón, metálico en madera, cuya longitud oscila entre metro y medio y dos metros. En la parte superior tiene una caja metálica o en madera con ranuras a noventa grados o perpendiculares entre si. Existen cajas que pueden tener ranuras a 90º y a 45º simultáneamente. Se considera como instrumento de poca precisión. Sirven para: • Trazar alineamientos rectos. • Lanzar visuales a perpendiculares a otro alineamiento. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 15 6.2. BRÚJULA. La brújula es instrumento de orientación consistente en una caja y una aguja imantada que puede girar según un eje vertical y que se orienta espontáneamente, por acción del campo magnético terrestre. Generalmente en la caja se observa un circulo graduado de cero a noventa grados (0º – 90º) en ambas direcciones, desde los puntos Norte (N) y sur (S), teniendo generalmente intercambiados los puntos Este (E) y Oeste (W), con el fin de leer directamente los rumbos o un circulo graduado de cero a trescientos sesenta (0º – 360º) desde el punto norte para leer directamente los azimutes. Es un instrumento que se considera de baja precisión. Sirve para: • Determinar la posición de la norte magnética. • Medir Rumbos o azimutes. • Medir ángulos entre alineamientos. Existen otros equipos de precisión usados para el trazado de alineamientos y la medición de ángulos tales como los Teodolitos Análogos, Teodolitos Digitales y la Estación Total que en próximos capítulos se tratarán con mayor profundidad. Otro instrumento usado para el trazo de alineamientos es el altímet ro el cual nos permite el trazado de una línea que posea la misma cota a lo largo de una montaña. Dicho instrumento se estudiará con detenimiento en cursos posteriores. 7. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS. Existen otros elementos de trabajo durante un levantamiento topográfico que por el hecho de ser económicos y de fácil manejo no implican que dejen de ser importantes para la culminación satisfactoria de un trabajo de campo. Estos son: 1,50 - 2,00 0,200,200,20 0,15 - 0,20 0, 10 - 0 ,1 5 0, 00 5 - 0, 01 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 16 7.1. TRÍPODE. Es un armazón en madera o en aluminio de tres pies, que sirve como soporte a los teodolitos, estaciones totales, distanciómetros y niveles de precisión. 7.2. MACETA. Es una pieza de acero con un peso de aproximado de cuatro a seis libras, utilizada para hincar las estacas. 7.3. MACHETE. Es un cuchillo grande de un solo filo utilizado para fabricar estacas y despejar la vegetación tanto de la visual como alrededor de las estacas. 7.4. CLAVOS. Son piezas en hierro o acero de una longitud mínima de una y media pulgada (1½ pulgada) los cuales se hincan sobre las estacas de tal forma que permitan centrar con precisión el eje vertical del teodolito o estación total. Dependiendo de la superficie del sitio de hinca se debe escoger el material y la longitud de los clavos. 7.5. PINTURA. Sustancia plástica y fluida que contiene colorantes y pigmentos la cual deber ser de tonos fuertes o llamativos que resalten sobre el color de la vegetación. Los colores más usuales son el rojo y el naranja. Se utiliza para marcar las estacas de línea, de punto y escribir información de campo en las caras de las estacas testigo y de chaflán. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 17 7.6. CINCEL. Herramienta de acero, de veinte a trenita centímetros de longitud, con boca recta de doble bisel, con el que se abren huecos sobre el terreno duro y de esta manera facilitar en hincado de las estacas. Generalmente el terreno duro está compuesto por material de afirmado o capas granulares de una carretera. 8. INSTRUMENTOS DE ALTIMETRÍA. A continuación se enunciarán los equipos de topografía que se utilizan en la altimetría pero su descripción y estudio detallado se dejará para cursos posteriores. • Nivel Locke. • Nivel Abney. • Nivel de Precisión. • Mira. • Altímetro. 9. REGISTRO DE DATOS. Durante el desarrollo de los levantamientos topográficos, se genera una serie datos y observaciones los cuales se deben registrar para que quede constancia del mismo y facilitar los cálculos posteriores en el trabajo de oficina. Dicha libretas de apuntes serán: @ Cartera de Transito. @ Cartera de Nivel. @ Cartera de Toma De Topografía. @ Cartera de Chaflanes. Estas carteras son cuadernos de aproximadamente sesenta hojas en un tamaño de 18.0 X 12.0 centímetros, para su fácil manipulación y hechas en material resistente al agua. Con el avance tecnológico se presenta nuevos sistemas de registro de datos tales como: @ Cartera Electrónica. @ Computador Portátil. @ Estación Total. 10. COMISIÓN DE TOPOGRAFÍA. Toda comisión de topografía se conforma por: 10.1. TOPÓGRAFO. Es el encargado de manejar el teodolito, llevar la cartera dirigir la comisión y tomar las decisiones en el campo respecto a los alineamientos a seguir y los detalles a capturar. 10.2. CADENERO 1. Es la persona encargada de llevar la medida y dar alineamiento con la plomada, más comúnmente se conoce como “dar Línea”. 10.3. CADENERO 2. Es la persona encargada de llevar el cero de la cinta o medida. 10.4. CADENERO 3 O AYUDANTE. Es la persona encargada de cargar las estacas, hincarlas, pintarlas, fabricarlas y cuando sea necesario abrir trochas o despejar la vegetación por donde va el alineamiento. 10.5. CADENERO 4 O RANCHERO. Es la persona encargada de preparar los alimentos de la comisión. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 18 CAPITULO IV 4. MEDICIÓN DE DISTANCIAS El procedimiento de medir una distancia con cinta o decámetro es comúnmente conocido como CADENEAR, esta es la razón por la cual al que maneja la cinta en la comisión de topografía se le llama “Cadenero”. Inicialmente esta operación se realizaba con una cadena de cien pies de longitud, la cual está compuesta por cien eslabones cada uno de un pie y cada diez pies, o sea cada diez eslabones, había una señal en bronce. Generalmente en la medición de distancia se utiliza: • Cintas o decámetros. • Rueda Perambuladora. • A pasos. • Distanciómetro. 000,0 015,1 005,3 010,1 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 19 • Cadenas. • Estación Total. • Taquimetría. Es importante tener la noción de la distancia para realizar un cálculo aproximado y rápido respecto a una longitud determinada, por ejemplo, cuantos pasos de nosotros se necesitan para lograr una distancia de diez metros. Las mediciones realizadas en Colombia se realizan con base al sistema métrico decimal cuyas unidades son múltiplos o divisores de diez. En general las medias se referirán al metro del cual se tiene lasiguiente información. Metro = METRON (griego) = medida. a. En un principio se tomo como tal la 1/10.000.000 parte del cuadrante del meridiano que pasa por Paris. Mediciones posteriores del mismo demostraron su inexactitud. D d H h D d h * H = ⇒ = D A B s i h .O S I H Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 20 b. En 1903. Es la distancia entre 2 trazos paralelos hechos sobre una barra en forma de X, fabricada en una aleación de platino e iridio, que se conserva en la oficina de pesas y medidas en SÈVRES, Paris, medida a la temperatura de 0 oC. c. En 1959: La onceava (XI) conferencia de pesas y medidas adopta la definición de metro como un número de longitudes de onda del isótopo 114 de cadmio. d. En 1960. En enero de este año se adopta la raya espectral del criptón, considerada una de las mas estables incluso a temperaturas de –220 ºC. e. En 1960. Se adopta la siguiente definición: “Un metro es igual a 1’650.763,76 longitudes de onda de la línea anaranjada de ISOTOPO 86 de criptón en el vació.” Nota: Isótopo es cada uno de los átomos cuyo núcleo posee el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Los isótopos se difieren en la masa. Tienen propiedades físicas diferentes sin embargo las propiedades químicas son las mismas. 4.1. MEDICIÓN DE DISTANCIAS ENTRE DOS PUNTOS Al momento de realizar la medición de la distancia entre dos puntos es necesario tener en cuenta: 1. Conocer el terreno: Este aspecto hace referencia a sitios en los cuales se puedan encontrar suelos lagunosos, ciénagas, etc. en los cuales se puedan presentar accidentes de los trabajadores. 2. Orientación: Debe haber una buena sincronización en el trabajo de campo ya que el cadenero primero debe hacer caso a las señales u orientaciones que realiza la persona que maneja el teodolito o topógrafo, de tal forma que se garantice la perfecta alineación de las estacas de línea. 3. Materialización de puntos: Se deben hincar en el terreno las estacas correspondientes a una medida. Una vez se confirme la orientación y la longitud de la medida se suelta la plomada y en ese sitio se hinca la estaca de línea. El cadenero segundo debe concentrarse en sujetar el cero de la cinta y en colocar la punta de la plomada exactamente sobra la estaca de línea anterior, de tal forma que este solo mire la estaca. El cadenero primero debe tener en cuenta que él esté bien orientado y que tenga la media correcta. 4. Horizontalidad: Es indispensable que la cinta siempre permanezca horizontal, bien tensionada y que no se encuentre entorchada. 5. Longitud de la cintada: En terreno plano las cintadas NO debe exceder los veinte metros de longitud, aunque generalmente las distancias de los abscisados es diez metros, la cual Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 21 garantiza que la cinta siempre esté bien tensionada, horizontal, no tenga una variación por catenaria y no se tenga mucha interferencia por la acción del viento. En terreno ondulado, las cintadas deben ser tan largas como el terreno lo permita, de tal forma que se garantice la horizontalidad de la cinta al momento de la medida. Cuando la medición se realice terreno ondulado y en forma descendente, el cadenero segundo deberá sostener el cero de la cinta a ras de piso, mientras que el cadenero primero sostendrá la cinta junto con la plomada, lo más alto que su cuerpo y el terreno le permitan. Caso contrario sucederá si la medición es en forma ascendente. 4.2. CONCEPTO DEL POT (POINT ON TANGENT) El POT se utiliza cuando desde un punto cualquiera no se pueda ver a otro punto que se encuentra sobre la misma línea. Usos: a. Para localizar el alineamiento entre A y B. 1 0 . 0 0 A B 2 . 0 0 3 . 0 0 3 . 0 0 2 . 0 0 M e d i c i ó n T o t a l M e d i d a s H o r i z o n t a l e s P i q u e t e s o E s t a c a s T e m p o r a l e s A B D C C ' C'' D ' D'' D''' A B C D P . O . T . J a l o n e s Vista en perfil. Vista en planta. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 22 b. Para prolongar un alineamiento que va entre A y B. En este caso solo localizamos un punto con ayuda del teodolito, desde el cual se pueda ver el punto B, en ese sitio se hinca una estaca de punto sobre la cual armaremos posteriormente el teodolito; se da vista al punto de atrás (A), se transita y se continua con el abscisado, el cual será la prolongación del alineamiento de atrás. 4.3. PRECISIÓN EN LAS MEDIDAS Generalmente tenemos errores en las medidas cuando: 1. Uso de una cinta no estándar. Es una cinta que no tiene las dimensiones que debe tener. No esta calibrada con la medida metro patrón. 2. El alineamiento es imperfecto. A B C D E F ∆ 25 ∆ 26 3. Falta de horizontalidad. Al momento de sostener la cinta esta forma un ángulo respecto a la horizontal el cual genera un error en la medida. 4. Cero de la cinta mal tomado. Por desconocimiento de la instrumento se escoge erróneamente el sitio de inicio de inicio de la cinta. 0 , 0 0 0 , 0 0 0 , 0 0 5. Variaciones de longitud por temperatura: Generalmente ocurre con cintas metálicas. 6. Variaciones de longitud por tensión: Generalmente ocurre con cintas de tela y cintas de fibra de vidrio viejas. 7. Variaciones de longitud por catenaria: Cuando al momento de la medición se forma una catenaria debido al peso propio de la cinta. Esto ocurre en cintadas muy largas, generalmente mayores a diez metros. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 23 8. Variaciones de longitud a causa del viento: Para cintadas largas y con presencia del viento dificulta la medición debido al movimiento. 9. Enrollamiento de la cinta: Si la cinta esta enrollada disminuye la medida. 10. Añadir o disminuir una cintada: En la cartera de anotan los valores medidos pero a veces se omiten o se anotan sin haber sido medidos. Es producto del cansancio y el sol. 11. Añadir o quitar un metro. Significa que por ejemplo al leer 19,20 dictar 18,20 o cuando se comienza a medir desde un metro. 12. Errores de lectura: Se lee mal 13. Dictado erróneo de las cantidades . Se presenta por la gran distancia entre el cadenero primero y el topógrafo o persona que lleva la cartera. 4.4. MEDICIÓN DE DISTANCIAS CUANDO SE PRESENTAN OBSTÁCULOS Método 1: Mediante el uso de un triángulo rectángulo. Método 2: Mediante el uso de líneas paralelas y perpendiculares. ∆ 6 K 1+ 323.56 330 340 d1 d2 ∆ 7 K 1+ ....a b c 2 1 2 2 ddab −= 2 1 22 2 dabd += abdd == 31 ∆ 7 K 1+ .... 330 340 ∆ 6 K 1+ 323. 5 6 d1 d 3 a b d2 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 24 Método 3: Mediante el uso de triángulos semejantes. 4.5. MANERA DE CALCULAR EL VALOR MÁS PROBABLE DE UNA LONGITUD Error probable: Es un error tal que la probabilidad de cometer un error mayor que él, es igual a la probabilidad de cometer un error menor. O sea que la probabilidad de cometer ese “error de medida” por arriba o por abajo es igual. Se calcula con siguiente formula: ( )1 6745.0 2 −× ×±= ∑ nn V o σ Y el error probable de una observación: ( )1 6745.0 2 − ×±= ∑ n V σ En donde: o σ = Error probable de la media. [m] σ = Error probable de una observación. [m] V = Error residual. [m] Error residual: Es la diferencia entre la observación y el valor de la media. La suma de todos los errores residuales con su signo, es igual a cero. Ejemplo: Se mide una distancia cuatro veces obteniéndose los siguientes resultados: 242.61 m 242.58 m 242.65 m 242.57 m ¿Cuáles el error probable de la media?. ¿Cuál es el error probable de una lectura?. ∆ 7 K 1+ .... ∆ 6 K 1 + 3 2 3 .56 330 340 a b c d e dc ec ae bd bc ac == Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 25 Solución: V V2 (X - XP) 242.61 m 0.00750 5.62E-05 242.65 m 0.04750 2.26E-03 242.58 m -0.02250 5.06E-04 242.57 m -0.03250 1.06E-03 XP 242.603 Σ 0.00000 3.88E-03 DATOS ( ) 012.0 144 0388.3 6745.0 ±= −× − ×±= E oσ m ( ) 024.0 14 0388.3 6745.0 ±= − −×±= Eσ m Xp = Es el valor más probable de la distancia media. El error probable de una lectura es: 242.61 ± 0.024 m El error probable de la medida es: 242.603 ± 0.012 m El GRADO DE PRECISIÓN de la medida es: Se cometió un error de 0.012 m en 242.603 m. para cometer un error de 1.0 m ¿que distancia se necesita? (–) 0.012 (+) 242.603 (+) 1.00 (–) X (A más distancia ….. por lo tanto más error. Esta es una relación directamente proporcional. 917.20216 012.0 0.1603.242 =×=X m 1:20216.917 Se cometerá un error de un metro en una distancia de 20216.917 metros. PRECISIONES REQUERIDAS EN LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS ERROR MÁXIMO CLASE LEVANTAMIENTO ≤ 1:800 (se comete un error de 1 m. por cada 800 m.) Taquimetría y todo trabajo de baja precisión 1:1000 a 1:1500 Trabajo de taquimetría con doble lectura. 1:1500 a 1:4000 Levantamiento de mediana precisión. 1:4000 a 1:10000 Levantamiento de alta precisión. >1:10000 Levantamientos geodésicos. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 26 4.6. PROBLEMAS RELATIVOS A LAS MEDICIONES 1. Se mide 5 veces una distancia obteniéndose los siguientes resultados: 310,25 m 310,27 m 310,20 m 310,18 m 310,23 m i. Encontrar el error posible de una observación. ii. Encontrar el error posible de la media. iii. Calcular el grado de precisión del trabajo. Solución: V V2 (X - XP) 310.25 m 0.02400 5.76E-04 310.20 m -0.02600 6.76E-04 310.23 m 0.00400 1.60E-05 310.27 m 0.04400 1.94E-03 310.18 m -0.04600 2.12E-03 XP 310.226 Σ 0.00000 5.32E-03 DATOS ( ) 011.0 155 0332.5 6745.0 ±= −× −×±= E o σ m ( ) 025.0 15 0332.5 6745.0 ±= − −×±= Eσ m Xp = Es el valor más probable de la distancia media. El error probable de una lectura es: 310.25 ± 0.025 m El error probable de la medida es: 310.226 ± 0.011 m El GRADO DE PRECISIÓN de la medida es: Se cometió un error de 0.011 m en 310.226 m. para cometer un error de 1.0 m que distancia se necesita?. (–) 0.011 (+) 310.226 (+) 1.00 (–) X (A más distancia ….. por lo tanto más error. Esta es una relación directamente proporcional. 28202.364 011.0 0.1226.310 =×=X m 1:28202.364 Se cometerá un error de un metro en una distancia de 28202.364 metros. 2. La longitud de una línea medida con una cinta de 20 mts es de 245.37 mts. Se encontró que al comparar la cinta con un patrón, que esta era 0,07 mts mas larga. ¿cuál es la longitud real de la línea?. Solución: ¿La longitud medida con esa cinta es mas larga o mas corta? R/ta Más larga. Este ejercicio tiene dos opciones de resolverse: i. En 245.37 mts se tienen exactamente 12 cintadas. 00.2401220 =× 20 0.07 ii. Se puede utilizar regla de tres simple: En 20 metros se comete un error de 0.07 mts. ¿En una distancia de 245.27 mts cuanto error se cometerá?. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 27 5.27 X ⇒ X= 0.018 m La longitud total será: 86.0018.007.012 =+× m Por lo tanto: 13.246860.027.245 =+ m 20 0.07 245.27 X ⇒ X= 0.86 m Por lo tanto: 13.246860.027.245 =+ m 3. Se quiere determinar una distancia de 300 mts, la cinta que se va a utilizar es de 30 mts, pero se ha alargado 0,04 mts que se debe hacer en el terreno?. Solución: ¿La longitud que se debe medir será mas larga o mas corta? R/ta Más corta. Medir una distancia menor…300 – 0,40= 299,60 mts 4. La distancia verdadera entre 2 puntos es de 220,08 mts. Al medirla con una cinta de 50 mts se encontró una distancia de 220,85 mts. ¿cuánto es mas larga o mas corta la cinta?. Solución: ¿La cinta que se usa para es mas larga o mas corta? R/ta Mas corta. En 220.85 mts se tienen 4.417 cintadas. Si en 4.417 cintadas se tienen un error en distancia de 0.77 mts, En una cintada que error se tiene?: 417.4 50 85.220 = (–) 4.417 (+) 0.77 (+) 1.00 (–) X 0.17 417.4 77.00.1 =×=X mts Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 28 CAPITULO V 5. MEDICIÓN DE ÁNGULOS La forma más precisa de medir ángulos es mediante la utilización del teodolito o Estación Total. Pero en caso de no disponer de estos instrumentos en esos momentos, podemos ayudarnos con elementos sencillos como la cinta, la escuadra de agrimensor o las manos que nos pueden dar una idea del ángulo que queremos. 5.1. MEDICIÓN DE ÁNGULOS CON CINTA Todas las medidas que tengamos serán aproximadas ∆ 4 ∆ 5 ∆ 6 α 1 α 2 α d d c c/2 Rango del valor “d” 5 ≤ d ≤ 20 ¿Como encontramos α? ( ) d c Sen 2 2 =α = − d c Sen 2 2 1α ×= − d c Sen 22 1α Ejemplo: 5.2. TRAZADO DE PERPENDICULARES A lo largo del desarrollo de un levantamiento de topografía uno de los aspectos más comunes que se presentan, es la necesidad de proyectar perpendiculares al alineamiento ya sea para capturar datos de campo (detalles) o realizar un nuevo alineamiento. d: 10 mts c: 4 mts α = 23º 04’ 26” ⇒ Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 29 5.2.1. TRAZADO DE UNA PERPENDICULAR A UNA RECTA POR MEDIO DE LA CINTA El trazado de una perpendicular a una recta se puede realizar de dos formas: el método de 3, 4, 5 y la cuerda bisecada. a. Método 3, 4, 5. A B 3 m 4 m 5 m a b c D D´ i) Suponemos a ojo que el punto “a” es perpendicular a la recta AB y pasa por el punto “D”. ii) Se construye un triángulo rectángulo en “a” que tenga por catetos 3 y 4 metros o múltiplos de 3 y de 4 y por hipotenusa 5 metros o un múltiplo de 5, de esta manera se obtiene un triángulo rectángulo con un ángulo de 90º en “a”. iii) Si la perpendicular ac no pasa por “D” sino por D’, entonces medimos 'DD y se corre el pie de la perpendicular una distancia igual a 'DD y se chequea de nuevo la perpendicular repitiendo el procedimiento. b. Método de la Cuerda Bisecada. A D fa B D´ c e i) Suponemos a ojo que el punto “a” es perpendicular AB y pasa por el punto “D”. ii) Haciendo centro en “C” se traza un arco que corte a AB . La corta en E y F. iii) Se sitúa el punto “a” en la mitad de ef . iv) Se une ac con una recta y se prolonga; como lo mas probable es que no pase por el punto D sino por D”, entonces se mide 'DD y se corre el pie de la perpendicular “a” sobre AB , a una distancia igual a la 'DD y se chequea de nuevo la perpendicular repitiendo el procedimiento. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 30 5.2.2. TRAZADO DE UNA PERPENDICULAR A UNA RECTA POR MEDIO DE LA ESCUADRA DE AGRIMENSOR A a D´ c D B i) Suponemos a ojo que el punto “a” es perpendicular a AB y pasa por el punto “D” ii) Colocamos la escuadra de agrimensor sobre la línea AB . Verificamos mirando por las ranuras de la escuadra que ella este sobre el alineamiento. iii) Miramos por la otra ranura para verificar si el punto “D” esta en la línea, en caso contrario movemos la escuadra sobre la línea AB hasta que el punto “D” este en la perpendicular. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 31 5.2.3. TRAZADO DE UNA PERPENDICULAR A UNA RECTA A OJO En caso de no necesitarse mucha precisión se puede levantar una perpendicular,colocándose una persona sobre la recta AB con los brazos abiertos en cruz, de modo que el brazo derecho apunte hacia “A” y el izquierdo hacia “B”. Cerrando los ojos se juntan hacia delante palma con palma de la mano, y en esta dirección señalando con los brazos juntos es aproximadamente perpendicular a AB . Los pulgares se utilizaran como colimadores para mejorar la línea de vista. Tomado de: Topografía Torres y Villate Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 32 CAPITULO VI 6. LEVANTAMIENTO DE UN LOTE ÚNICAMENTE CON CINTA Usos: ü Este tipo de levantamiento esta considerado de baja precisión y su utilización esta dada para medir y localizar construcciones o lotes relativamente pequeños. ü Generalmente se utiliza cuando no existen obstáculos a lo largo de los linderos (Muros, etc). PROCEDIMIENTO: 1. Definir los linderos del lote de acuerdo con la escritura publica del sitio o indicaciones del contratante. (averiguar por los dueños de los lotes vecinos). 2. Hacer un esquema a mano alzada del lote y descomponerlo en figuras geométricas conocidas y fácilmente medibles. 3. Enumerar las figuras. 4. Definir el norte con el fin de orientar el plano. 5. Medir los lados de las figuras dando alineamiento con la escuadra de agrimensor o con jalones. 6. Medir los ángulos de las figuras geométricas con ayuda de la cinta. Este aspecto sirve de chequeo para el levantamiento. 7. Se dibuja el lote por medio de escala, transportador y cálculos geométricos. Figuras geométricas conocidas. CUADRADO a a RECTÁNGULO a b aaA ×= abA ×= Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 33 TRAPECIO b1 b2 h b1 h b2 TRIANGULO a h b c c ba α Para el caso específico del triangulo, y con base en las dos figuras anteriores se tiene la posibilidad de tres fórmulas para el cálculo del área: b. 2 hc A × = a. ( ) ( ) ( )cSbSaSSA −×−×−×= Donde: S = Semiperimetro del triángulo. = ( ) 2 cba ++ a, b, c = Lados del Triángulo. c. ( ) 2 αsenba A ××= Ejercicio Supongamos el siguiente lote al cual se le desea determinar el área: El levantamiento planimétrico del mismo y determinar su área. ( ) h bb A × + = 2 21 ( ) h bb A × + = 2 21 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 34 36.10 32 .6 0 21.33 5.1 0 20.71 48 .64 10 .1 3 42 .7 3 17.75 14.58 1 2 3 4 5 10 9 8 7 6 11 2.10 5.65 6.90 4.60 2.80 10 .00 10 .00 8.0 0 8.0 0 4.1 5 5.0 0 Base 1 Base 2 Figura Tipo Altura Lado 1 Lado 2 Lado 3 (m) (m) (m) (m) 1 Triangulo 32.60 36.10 53.74 + 573.78 2 Triangulo 48.64 20.71 42.73 + 441.60 3 Triangulo 5.10 20.71 21.33 + 52.81 4 Triangulo 10.13 14.58 17.75 + 73.85 5 Triangulo 14.58 42.73 45.15 + 311.50 6 Triangulo 2.10 10.00 - 10.50 7 Trapecio 10.00 2.10 5.65 - 38.75 8 Trapecio 8.00 5.65 6.90 - 50.20 9 Trapecio 5.00 6.90 4.60 - 28.75 10 Trapecio 8.00 4.60 2.80 - 29.60 11 Triangulo 2.80 4.15 - 5.81 Área Total 1289.93 CARTERA DE CAMPO Y CÁLCULOS Área (m2) Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 35 6.1. LEVANTAMIENTO DE UN LOTE CON CINTA Y POLIGONAL DE BASE Usos: ü Este tipo de levantamiento esta considerado de baja precisión y su utilización esta dada para medir y localizar construcciones o lotes relativamente pequeños. ü La poligonal de base se emplea para chequear el trabajo de campo (cierre de la poligonal) y de esta manera se verifica si esta bien o mal hecho, además, ayuda a determinar las figuras geométricas. ü Generalmente se utiliza cuando no existen obstáculos a lo largo de los linderos (Muros, etc). PROCEDIMIENTO: 1. Definir los linderos del lote de acuerdo con la escritura publica del sitio o indicaciones del contratante. (averiguar por los dueños de los lotes vecinos). 2. Materializar los vértices de la poligonal de tal forma que los alineamientos, en lo posible, sean paralelos respecto de los linderos. 3. Hacer un esquema a mano alzada del lote y descomponerlo en figuras geométricas conocidas y fácilmente medibles. 4. Tomar el azimut o definir la norte, con el fin de orientar el plano. 5. Se abscisan los lados del poligonal y se toman los detalles necesarios para el levantamiento por el sistema de NORMALES IZQUIERDA y DERECHA. 6. Se miden los ángulos internos del poligonal por el método de las CUERDAS. 7. Se deben medir TODOS los lados de las figuras geométricas en las cuales se descompuso el lote. 8. Se toma toda la información adicional que se requiera para consignarse en la cartera (árboles, casas, postes, cámaras de inspección de aguas residuales o lluvias, etc.) 9. Trabajo de oficina: Se calculan los ángulos internos. Se calculan las áreas. Se calculan las escalas y se dibuja el lote. NOTA: F Delta: Simbolizado por la letra griega ∆. Se utiliza este nombre para los sitios donde la poligonal cambia de sentido. Adicionalmente en estos lugares se arma y se centra el teodolito. F Los alineamientos se trazan con ayuda de la escuadra de agrimensor. ∆ 1 ∆ 2 Azimut Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 36 MODELO DE CARTERA DE TRANSITO HECHO EN EXCEL IZQ. DER. CAMBIO DE PÁGINA R A D IO OBSERVACIONESABS AZ NORMALES Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 37 2.2 7 1. 15 2.48 2.29 1.76 1.91 1. 64 2.0 13.16 3. 32 3.00 2.30 3.20 2.30 1.50 1.70 1.60 1.50 2.65 1. 00 1. 20 3. 40 2. 80 3.3 0 3.00 2.50 2.15 1.70 1.80 2.30 2. 802. 00 2. 15 1. 90 2. 30 3.60 3.00 5. 59 10 .0 0 6. 82 3.18 10.00 10.00 7.45 2.55 10.00 10.00 10.40 9.60 10.00 10.00 6.60 3.4010.0010.0010.00 ∆ 5 ∆ 4 ∆ 3 ∆ 2 ∆ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1a 1b 1c 1d 1e 1f 2a 2b 2c 2d 2e 2f 3a 3b 3c 3d 3e 3f 4a 4b 4c 4d 4e 4f 5a 5b 5c 5d 27. 81 29.62 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 38 IZQ DER d = 10.00 mts Distancia ∆5 - ∆3 = 29.62 m Distancia ∆5 - ∆2 = 27.81 m ê1 K0+155.59 150 5d 3.00 L. 140 5c 2.30 L. 5a - 5b 2.27 L. 5b 2.30 Nat 5a 1.90 Nad ê5 K0+133.18 18.47 130 4f 1.50 L. 120 4e 1.70 L. 110 4d 1.60 L. 4b - 4c 2.29 L. 4a - 4b 2.48 L. 4c 1.50 Nad 4b 2.65 L. 4a 1.15 Nat ê4 K0+102.55 8.72 100 3f 1.00 L. 090 3e 1.20 L. 080 3d 3.40 L. 070 CAMBIO DE PÁGINA Sin estaca 070 Sin estaca 3b - 3c 1.76 L. 3a - 3b 1.91 L. 3c 2.80 Nad 3b 3.30 L. 3a 3.00 Nat ê3 K0+069.60 16.68 060 2f 2.50 L. 050 2e 2.15 L. 040 2d 1.70 L. 2b - 2c 1.64 L. 2a - 2b 2.01 L. 2c 1.80 Nad 2b 2.30 L. 2a 2.80 Nat ê2 K0+033.40 14.12 030 1 f 2.00 L. 020 1 e 2.15 L. 010 1 d 1.90 L. 1b - 1c 3.16 L. 1a - 1b 3.32 L. 1 c 2.30 Normal adelante 1 b 3.60 Lindero 1a 3.00 Normal atrás ê1 K0+000.00 63.º20´00¨ 10.05 N.M. Taco con puntilla a 6,49 mts Normal adelante (Nad) CARTERA DE CAMPO MÉTODO: LOTE CON CINTA Y POLIGONAL DE BASE R A D IO OBSERVACIONESABS AZ PTO NORMALES C u er d a A n g . In te rn . (Nad) (L) (Nat) Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 39 Generalmente cuando hay que calcular una sucesión de trapecios, se pueden emplear las llamadas: “Formula de los Trapecios” o la “Formula de Simpson”. Para el primer caso tenemos: 1. Formula de trapecios: Se divide la zona en un número par o impar de trapecios de igual altura. 54321 SSSSSS ++++= ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22222 dgfdfedecdcbdbaS ×++×++×++×++×+= ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]gffeeccbbadS +++++++++= 2 [ ]gfecbadS +++++= 2222 2 +++++= fecb fa dS 2 d d d d d a b c e f g S1 S2 S3 S4 S5 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 40 Base 1 Base 2 Altura Lado 1 Lado 2 Lado 3 (m) (m) (m) (m) 1 Triangulo 32.95 27.81 30.63 + 396.13 2 Triangulo 27.81 36.20 29.62 + 402.98 3 Triangulo 29.62 22.41 33.40 + 325.26 4 Triangulo 3.60 3.16 2.30 + 3.59 5 Trapecio 10.00 2.30 1.90 + 21.00 6 Trapecio 10.00 1.90 2.15 + 20.25 7 Trapecio 10.00 2.15 2.00 + 20.75 8 Trapecio 3.40 2.00 2.80 + 8.16 9 Triangulo 2.80 2.01 2.30 + 2.28 10 Triangulo 2.30 1.64 1.80 + 1.47 11 Trapecio 6.60 1.80 1.70 + 11.55 12 Trapecio 10.00 1.70 2.15 + 19.25 13 Trapecio 10.00 2.15 2.50 + 23.25 14 Trapecio 9.60 2.50 3.00 + 26.40 15 Triangulo 3.00 1.91 3.30 + 2.83 16 Triangulo 3.30 1.76 2.80 + 2.46 17 Trapecio 10.40 2.80 3.40 + 32.24 18 Trapecio 10.00 3.40 1.20 + 23.00 19 Trapecio 10.00 1.20 1.40 + 13.00 20 Trapecio 2.55 1.00 1.15 + 2.74 21 Triangulo 1.15 2.48 2.65 + 1.42 22 Triangulo 2.65 2.29 1.50 + 1.71 23 Trapecio 7.45 1.50 1.60 + 11.55 24 Trapecio 10.00 1.60 1.70 + 16.50 25 Trapecio 10.00 1.70 1.50 + 16.00 26 Trapecio 1.18 1.50 3.20 + 2.77 27 Trapecio 8.82 2.30 2.30 + 20.29 28 Triangulo 2.30 3.20 2.27 - 2.61 29 Trapecio 10.00 2.30 3.00 + 26.50 30 Trapecio 4.20 2.00 3.00 + 10.50 31 Triangulo 3.00 3.32 3.16 + 4.30 1467.52Área Total (m2) CARTERA DE ÀREAS Área (m2) Figura Tipo Figura a restar en los cálculos. ∆ 5 3.18 6. 82 1.50 2.30 3.20 2.30 2. 27 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 41 ∆ 1 ∆ 2 α Dirección CAPITULO VII 7. ÁNGULOS Y DIRECCIONES La principal finalidad de la topografía es la localización de puntos, por lo tanto es necesario tener en claro algunas definiciones: ÁNGULO: “Desde el punto de vista geométrico, un ángulos es la figura geométrica formada en una superficie por dos líneas que parten desde un mismo punto, o también la formada en el espacio por dos superficies que parten de una misma línea”. DIRECCIÓN: Se denomina dirección de una recta, al ángulo horizontal existente entre esa recta y otra que se toma como referencia. En nuestro caso, la línea de referencia más utilizada, será la norte. INCLINACIÓN: Se denomina inclinación de una recta, al ángulo vertical (de elevación o depresión) que esta hace con respecto a la horizontal. β Inclinación La posición de un punto de puede determinar si se conoce: 1. Su dirección y distancia a partir de un punto ya conocido. Se tiene la siguiente información: a. Un ángulo “α” (la dirección). b. Una distancia “d”. c. Un punto y una línea desde la cual se medirá el ángulo “α”. α d P Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 42 2. Sus direcciones desde dos puntos conocidos. Se tiene la siguiente información: a. Dos ángulos “α” y “β” (Las direcciones). b. Los puntos y líneas desde los cuales se medirán los ángulos “α” y “β”. c. Se deben prolongar los alineamientos una vez determinados las direcciones para confluir en una intersección, el punto “P”. 3. Distancias desde 2 puntos conocidos. Se tiene la siguiente información: a. Dos distancias “d1” y “d2”. b. Los puntos desde las cuales se medirán las distancias “d1” y “d2”. c. Una nota aclaratoria para determinar con precisión cual es el punto que se requiere. 4. Una dirección desde un punto conocido y su distancia, desde otro punto también conocido. Se tiene la siguiente información: a. Un ángulo “α” (la dirección) desde un punto “A”. b. Una distancia “d” desde un punto “B”. c. Una nota aclaratoria para determinar con precisión cual es el punto que se requiere. Como se dijo anteriormente, la dirección de los alineamientos se pueden referenciar respecto a una recta. En topografía tenemos 3 grandes opciones que serán tratadas en el siguiente numeral. α β A P B A B P1 P2 d1 d2 Piola A α P1 d B P2 Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 43 7.1. MERIDIANO VERDADERO, MERIDIANO MAGNÉTICO Y MERIDIANO ARBITRARIO Meridiano Verdadero: Es aquel cuya recta de referencia respecto a la cual se toman las direcciones, es la recta que pasa por los polos, norte y sur, geográficos de la tierra. Se determina por medio de observaciones astronómicas y para cada punto sobre la superficie terrestre y tiene la misma dirección. Meridiano magnético: Es aquel cuya recta de referencia respecto a la cual se toman las direcciones, es la recta que pasa por los polos, norte y sur, magnéticos de la tierra. Se determina por medio de la brújula y no es paralelo al verdadero pues los polos magnéticos están a alguna distancia de los geográficos, además, los polos magnéticos cambian de posición constantemente a lo largo del año, por tal motivo este meridiano no tendrá una dirección estable. Meridiano Arbitraria: Es aquel cuya recta de referencia respecto a la cual se toman las direcciones, es cualquier punto que escojamos como referencia a partir de la cual se medirán los ángulos. Se determina por simple inspección. Dicho punto esta en el campo y debe ser inamovible, de fácil identificación y estar referenciado. Esta norte puede ser: Un poste, un árbol grande, la esquina de una casa, un mojón, etc. Al momento de graficar la norte, esta puede tomar diferentes formas, dependiendo del criterio y manejo del delineante. Por ejemplo: NN El ángulo φ se denomina declinación magnética. v v m m φ Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 44 RUMBO: El rumbo de una recta, esta dirección esta respecto al meridiano escogido: el meridiano norte o el meridiano sur. F Es un ángulo que oscila entre 0º y 90º. F Puede ser verdadero, magnético o arbitrario. Ejemplo: Graficar los siguientes rumbos: AB = 63º NE AC = 50º SE AD = 15º 20’ SW AC = 31º 19’ NW AZIMUT: El azimut de una recta es la dirección de esta respecto al meridiano norte el ángulo se mide en el sentido de las manecillas del reloj y su /o oscila entre 0 y 360º. Al igual que el rumbo, el AZ puede ser verdadero, magnético o arbitrario. Ejemplo: Graficar los siguientes azimutes: AB = 80º AC = 130º AD = 195º 20’ AC = 328º 41’ B C D E 65°0' NE 31°19' NW 15°20' SW 50°0' SE A 65°0'130°0' 195º20' 328º41' E B C D A Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 45 NOTA: Conocido el rumbo puedo hallar el AZ o viceversa todo depende de en que cuadrante se tome el rumbo. Ejercicio: Calcule el Rumbo de los siguientes alineamientos: AZ = 242º 15’ 22º S 62º 15’ 22º W AZ = 28º 46’ 49º N 28º 46’ 49º E AZ = 97º 13’ 19º S 82º 46’ 31º E AZ = 298º 19’ 11º N 61º 40’ 49º W 7.2. OTROS ÁNGULOS EN TOPOGRAFÍA Ángulos de Deflexión Es el ángulo formado por un lado de una poligonal, con la prolongación del lado inmediatamente ant erior. I II IV III 0º 180º 270º 90º Az = Rumbo en el I Cuadrante Az = 180 – Rumbo en el II Cuadrante Az = 180 + Rumbo en el III Cuadrante Az = 360 – Rumbo en el IV Cuadrante ∆ 1 ∆ 2 ∆ 3 ∆ 4 ∆ 5 ∆ 6 ∆ 7 ∆ 8 Dd Di Dd Di Di Di Az Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 46 ∆ 13 ∆ 12 ∆ 14 ∆ 18 ∆ 20 ∆ 19 ∆ 6 ∆ 1 ∆ 2 ∆ 3 ∆ 4 ∆ 5 ∆ 5 ∆ 6 ∆ 1 ∆ 2 ∆ 3 ∆ 4 Podemos tener deflexiones en poligonales abiertas como lo muestra la figura o en poligonales cerradas de donde podemos decir que la suma algebraica de las deflexiones en una poligonal cerrada es igual a 360º Ángulos Positivos: Se originan por el giro conel sentido de las manecillas del reloj. Ángulos Negativos: Se originan por el giro en el sentido contrario de las manecillas del reloj. Ángulos Externos: Se originan cuando se realiza el recorrido de la poligonal en el sentido de las manecillas del reloj. En poligonales cerradas se tiene que la sumatoria de todos los ángulos externos es ( )2180 +× n . Ángulos Internos: Se originan cuando se realiza el recorrido de la poligonal en el sentido contrario de las manecillas del reloj. En poligonales cerradas se tiene que la sumatoria de todos los ángulos internos es ( )2180 −× n . Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 47 CAPITULO VIII 8. LA BRÚJULA Aguja o flechilla imantada que puesta en condiciones de girar libremente marca la ubicación del meridiano magnético, permitiéndonos determinar direcciones sobre la superficie terrestre. Se compone esencialmente: a. Una aguja imantada. b. Una caja con un círculo graduado de 0º a 360º medidos desde el punto NORTE lo cual nos permite medir el AZIMUT, y/o un circulo graduado de 0º a 90º desde el NORTE y el SUR al mismo tiempo teniendo intercambios en los puntos ESTE y OESTE, con el fin de leer correctamente los RUMBOS. 1.- Pivote de acero. 5.- Arandela de sujeción de la tapa. 9.- Contrapeso compensador de la inclinación magnética. 2.- Aguja magnética. 6.- Palanquita de sujeción de la aguja. 10.- Limbo graduado. 3.- Cabeza de ágata. 7.- Tornillo de sujeción / liberación de la misma. 11.- Eje mecánico de giro horizontal. 4.- Tapa de vidrio. 8.- Disco sobre el que actúa la palanquita de sujeción. 12.- Plataforma nivelante. Ágata: “Cuarzo lapídeo, duro, translucido y con franjas de uno u otro color.” Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 48 180º 0º Soporte Rosa el Vidrio 8.1. ERRORES QUE SE PUEDEN COMETER AL LEER CON UNA BRÚJULA. 1. Aguja doblada: Es debido a la manipulación de la flechilla durante su mantenimiento o reparación. 2. Soporte de la aguja doblado: Es debido a la manipulación de la flechilla durante su mantenimiento o reparación. 3. Aguja lenta o perezosa: La aguja al detenerse no queda señalando la dirección Norte – Sur, entonces hay que golpear el vidrio para producir vibración y hacer que la aguja tome la posición. Generalmente esto ocurre por que la aguja pierde magnetismo o el pivote le hace resistencia al libre giro de la aguja. Requiere revisión. 4. Falta de habilidad o practica del usuario: Generalmente se debe a que el usuario no está familiarizado con la brújula a utilizar, además este error se puede minimizar si el círculo gradado es grande. 5. Atracción local: Es la principal fuente de error. Se genera por la presencia cercana de objetos de hierro, acero, corrientes eléctricas, celulares; en forma general, por la presencia de materiales u objetos que puedan generar campos magnéticos o mantener cargas eléctricas estáticas. El tocar el vidrio de la brújula con el dedo húmedo se puede descargar la aguja. Tipos de declinación: v m δe vm δw Declinación Este (δe) Declinación Oeste (δw) Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 49 El método para detectar y eliminar la atracción local se basa en: a) Cuando el rumbo y el contrarumbo son iguales, o cuando el azimut es igual al contraazimut más 180º (Az = contraazimut + 180º), se considera que la atracción local es cero. Por lo tanto las líneas de norte son paralelas. EJEMPLO: b) Todos los rumbos o azimutes tomados desde una misma estación están afectados por la misma cantidad de atracción, o sea que los ángulos entre rectas tomados desde una misma estación no se afectan por la atracción local EJEMPLO: 50° 50° Recta AB Rumbo AB = SE 50º Recta BA Contrarumbo AB = NW 50º Recta AB Azimut AB = 130º Recta BA Contra Azimut AB = 310º Azimut verdadero AB = 60º Azimut verdadero AC = 200º Ángulo BAC∠ = 140º Azimut magnético AB = 90º Azimut magnético AC = 230º Ángulo BAC∠ = 140º v m B A C 60°200º 14 0° 90°230º 30°w Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 50 EJERCICIOS 1. El rumbo magnético de una línea es NE 65º 10’ y la declinación magnética es de W 3º 40’. ¿Cual es el verdadero rumbo?. RM = NE 65º 10’ δ = 3º 40’W 2. El rumbo magnético de una línea es N 80º 15’ W y la declinación magnética de W 6º 14. ¿Cual es el verdadero rumbo?. (DIBUJO) 3. Se hizo un levantamiento en una época de la cual la declinación magnética era de 10º 15’ E, en esa zona. Se encontró que el rumbo magnético de un alineamiento era 28º 40’ NE. Actualmente la declinación magnética en el mismo sitio es de 5º 16’ W. ¿Cuál era el verdadero rumbo y si se va a replantear el alineamiento hoy, Cual será el rumbo magnético?. δ= 10º 16’ RM = N 28º 40’ (DIBUJO) 4. Calcular el azimut de cada uno de los alineamientos. (DIBUJO) 5. Calcular el azimut de alineamiento CD si: '20º86=ABAz ∠ ABC = 76º 53’ En el sentido, de las manecillas del reloj ∠ ABC = 257º 10’ RESPUESTA = 60º 23’ Hay 2 formas de atacarlo: a) Utilizando las deflexiones b) Dibujando los ejes coordenados Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 51 6. Encontrar el AZ hacia el punto A desde delta 3 (∆ 3) 7. Se dan los siguientes rumbos magnéticos tomada de una poligonal. Corregir por atracción local y encontrar cuanto es la declinación o atrase local en el sitio. ESTACIÓN RUMBO ATRÁS RUMBO ADELANTE A N = 37º 15’ E B S = 36º 15’ W S = 65º 30’ E C N = 66º 15’ W S = 31º 15’ E D N = 31º 00’ W N = 89º 15’ E E S = 89º 45’ W S = 46º 30’ E F N = 46º 1’ W S = 15º 00’ E G N = 14º 4’ W (DIBUJO) Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 52 CAPITULO IX 9. EL TEODOLITO Y SUS APLICACIONES Las raíces de la palabra teodolito tienen su origen en las palabras griegas THEAO que significa mirar y HODOS que significa camino. La terminación probablemente se deba a una adicción o una de generación de la palabra. El transito o teodolito es un instrumento topográfico que se adapta a múltiples usos tales como: F Medición de ángulos horizontales. F Medición de ángulos verticales. F Medición de distancias: Mediante la taquimetría o antiguamente la barra de invar. F Y esencialmente, para trazar alineamientos rectos. Básicamente se compone de: 1. Un telescopio que puede girar respecto aun eje vertical y un eje horizontal. 2. Para medir esos giros posee un círculo graduado vertical y otro horizontal respectivamente. 3. Tornillos de fijación tanto para el movimiento vertical como el horizontal. Están dispuestos generalmente en forma perpendicular al aparato. 4. Tornillos de movimiento lento vertical y horizontal. Están dispuestos comúnmente en forma tangencial al aparato. 5. Algunos están provistos una brújula. 6. Burbujas de nivelación: a. Circular: Es un nivel esférico vulgarmente llamado “Ojo de Pollo”. b. Cilíndrico: Esta burbuja es usada para realizar la nivelación milimétrica del teodolito. Su objeto es ayudar a hacer verdaderamente vertical el eje vertical de aparato. 7. Finalmente todo el tránsito va montado sobre un trípode metálico, de madera o de aluminio. En forma general, en el teodolito se pueden diferenciar tres zonas a saber: a. Zona Superior: En esta zona encontramos el telescopio, el círculo gradado vertical y los tornillos para fijar y mover lentamente en forma vertical el telescopio. b. Zona Media: En esta zona encontramos el círculo graduado horizontal y los tornillos para fijar y mover lentamenteel telescopio en forma horizontal. c. Zona Baja: En esta zona encontramos los tornillos para nivelar milimétricamente el nivel de burbuja cilíndrico y algunos para desarmarlos. El procedimiento de centrado y nivelación del teodolito forma parte de las clases de práctica. Retículos del Telescopio: Inicialmente estos hilos fueron en tela de araña. En algunos teodolitos estos hilos son o fueron en platino y en otros vienen rayados en el vidrio del telescopio. Siempre el hilo de la plomada debe estar en el centro del hilo vertical. Es importante tener en cuenta que todavía en algunos teodolitos la visión es invertida. Micrómetro o Nonio o Vernier: Regla o limbo graduados utilizados para apreciar las fracciones de las divisiones menores angulares o lineales, de la graduación. Transitar: Es la acción de girar el telescopio 180º en forma vertical. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 53 9.1. CORRECCIONES DEL TEODOLITO (CHEQUEO) Antes de comprar o alquilar un teodolito o dar inicio a un trabajo de alta precisión, se deben hacer las siguientes correcciones, verificaciones o chequeos; ya que son pruebas necesarias para corroborar el correcto funcionamiento del teodolito. Si hay que hacer correcciones estas las deben hacer personal calificado. 1. “Los ejes de los niveles del plato deben estar en un plano perpendicular al eje vertical del aparato.” a. Se nivela y se centra el aparato. b. Se gira el aparato y la brújula (cilíndrica) no se debe salir de sus reparos. Caso contrario se manda a corregir. 2. “El hilo vertical del retículo debe ser verdaderamente vertical, (por lo tanto el hilo horizontal debe ser verdaderamente horizontal).” a. Se centra y se nivela el teodolito. b. Sobre una pared a una distancia aproximada de 50 metros se dibuja un punto muy fino. c. Se realiza un barrido utilizando el movimiento lento del aparato y si en algún instante el punto se sale del hilo vertical, se debe mandar a corregir. d. Otra forma comparar el hilo vertical con el hilo de una plomada colocada a una distancia aproximada de 50 metros. 3. “La línea de vista debe ser perpendicular al eje y horizontal del anteojo.” a. Nivelado y centrado el teodolito ubico cero grados horizontales. b. A una distancia aproximada de 100 metros o más, coloco una estaca con puntilla (punto A), transito, y a la misma distancia coloco otra estaca con puntilla (punto B). c. Giro un ángulo horizontal de 180º y la visual debe ser coincidir con el punto A. d. Se transita y la visual deben coincidir con el punto B. e. Si esto NO sucede el equipo esta descorregido. 4. “El eje horizontal del telescopio debe ser perpendicular al eje vertical del aparato.” a. Nivelado y centrado el teodolito ubico cero grados horizontales. b. Ubicamos un punto A verticalmente a la mayor altura posible. c. Ubicamos un punto B sobre la misma vertical a la menor altura posible. d. Transitamos y giramos 180º observamos nuevamente el punto A y punto B si las visuales coinciden el equipo esta bien. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 54 α α CAPITULO X 10. LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS EN PLANIMETRÍA 10.1. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON TRANSITO Y CINTA. (RADIACIÓN) Usos: 1. Se utiliza para medir pequeños terrenos de topografía relativamente plana, de baja vegetación, con linderos aproximadamente rectos o definidos y los detalles a tomar son pocos. 2. En un levantamiento considerado de precisión. PROCEDIMIENTO: 1. Definir los linderos del lote de acuerdo a la escritura pública del sitio o indicaciones el contratante. 2. Seleccionar un punto en la parte central del lote desde el cual se tenga visibilidad hacia todos los linderos (FOCO). 3. Determinar cuales son los vértices de los linderos así como de los detalles (postes, alcantarillas, árboles, etc) para enumerarlos en el sentido de las manecillas del reloj. Dicha codificación puede ser numérica, alfabética o alfanumérica. 4. Posicionar el teodolito en el Foco. 5. Centrado, nivelado y el equipo en ceros, se define la norte verdadera, magnética o arbitraria, según los requisitos del trabajo. 6. Se determina al azimut del punto codificado como uno (1) y se mide la distancia que existe entre el foco y ese punto (F – 1). 7. Se repite el paso seis (6) para cada uno de los otros vértices o detalles seleccionados para ser tenidos en cuenta en el levantamiento. 8. Nuevamente se realiza la lectura del azimut del punto inicial (1) para comprobar que el equipo no se haya movido. 9. Si la diferencia entre el azimut inicial y el azimut medido en el paso ocho (8) es menor que la aproximación del equipo, se concluye que el trabajo tiene cierre angular. /Az inicial – Az final/ ≤ Aproximación del equipo 10. Si el error de cierre cometido es mayor que la aproximación del equipo, se debe repetir la lectura de todos los ángulos correspondientes a los vértices o detalles de lote, teniendo en cuenta de chequear nuevamente la dirección de la norte. 11. Se debe realizar un esquema a mano alzada en la cartera de campo, consignando todos los detalles correspondientes que se hayan tomado por radiación. NOTA: Es importante tener en cuenta que los únicos levantamientos topográficos de planimetría que elaboran la cartera de campo de arriba hacia abajo son los de RADIACIÓN Y BASE Y MEDIDA. EJERCICIO: Supongamos el siguiente lote al cual se le desea determinar el levantamiento planimétrico del mismo, realizar el dibujo a escala y finalmente determinar su área. Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 55 N 18.20 Norte Arbitraria. Taco con puntilla a 18.20 mts F - 1 30.º20´00¨ 010 020 030 040 48.20 F - 2 100.º10´00¨ 010 020 030 040 50.10 F - 3 185.º00´00¨ 010 020 030 040 050 55.20 F - 4 206.º33´00¨ Esquina tanque de almacenamiento 010 020 22.36 F - 5 215.º10´00¨ F - 5 215.º10´00¨ 010 020 030 040 050 56.15 F - 6 236.º19´00¨ Esquina tanque de almacenamiento 010 020 030 36.06 F - 7 280.º40´00¨ 010 020 030 040 47.50 F - 8 288.º26´00¨ Esquina tanque de almacenamiento 010 020 030 31.62 F - 9 315.º01´00¨ Esquina tanque de almacenamiento 010 F - 9 010 14.14 F - 10 320.º30´00¨ 010 020 030 040 50.30 F - 1 30.º21´00¨ Apróximación del Equipo 60" CARTERA DE CAMPO MÉTODO: RADIACIÓN PUNTO ABS. / DIST. AZ OBSERVACIONES 98 47.50 7 4 5 6 56 .45 10 50.30 250.10 3 55.20 1 48 .20 Cerco alambre de puas Pablo Ignacio Quebrada Alamos Restrepo Casas Tanque en Ccto Conferencias de Clase: Topografía I ng. Hugo Yair Orozco Dueñas 56 Una vez culminado el trabajo de campo se debe realizar el respectivo chequeo para la verificación del mismo: CHEQUEO: Azimut inicial = 30º 20´ 00” Azimut final = 30º 21´ 00” /Az inicial – Az final/ = 00º 01´ 00” TOLERANCIA Aprox. del equipo = 60” Error = 1´ OK ¿Cuales sería las posibles causas de error?. R/. N El teodolito esta descalibrado o dañado: No se hizo un previ o chequeo del mismo. N El teodolito no esta correctamente centrado y/o nivelado. N El operario (el topógrafo) movió el teodolito: El teodolito está amarrado y se hace girar a la fuerza o se golpean las patas del trípode. N El operario de equivoca de tornillo y mueve los tornillos de los ángulos. (Ej: Teodolito Kern K1A). N El operario no vuelve a coger línea exactamente sobre el primer punto del levantamiento. N El cadenero (primero o segundo) no vuelve a dar línea exactamente sobre el primer punto del levantamiento. Al realizar un levantamiento topográfico de planimetría cualesquiera, la información que se desea conocer dependerá de la necesitad del ingeniero o arquitecto o persona encargada del diseño, construcción o venta. Esta podría ser: a. Un plano a escala con todos los detalles.
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