CAPITULO VNIVELACION TOPOGRAFICA

INTRODUCCIÓN VIVELACION TOPOGRAFICA• La nivelación, es un termino general que aplica a

cualquiera de los diversos procedimientos altimetricos por medio de los cuales se determinan elevaciones o niveles de puntos, o bien, diferencias de elevación o desniveles, es una operación vi tal para obtener los datos necesarios para la elaboración de mapas o planos

NIVELACION TOPOGRAFICA

• Las distancias verticales, que se miden a partir de una superficie de nivel o plano de referencia arbitrario, que debe ser normal a la dirección de la plomada, se denominan COTAS. Cuando el plano de referencia coincide con el nivel del mar, las distancias verticales medidas a partir de dicho plano se denominan Altitudes o Alturas. Ver. Figura

FACTORES QUE AFECTAN LA NIVELACION

Hay dos factores que afectan la nivelación:1 Curvatura Terrestre

2 Refracción atmosférica

FACTORES QUE AFECTAN LA NIVELACION

1. CURVATURA TERRESTRE (h`)• Se estima que la curvatura terrestre es

directamente proporcional al cuadrado de la distancia.

• Llamando h` al efecto de curvatura terrestre y k distancia en km, entre dos puntos.

• h`= 0.08k2

2.- REFRACCION ATMOSFERICA (r )

• Varía con la temperatura, la presión atmosférica y el sitio.

• Es mejor realizar las observaciones hacia el medio día, pues a esta hora la refracción es menos variable que en las mañanas o en las tardes.

• Llamando r el efecto por refracción atmosférica se tiene• r = 0.01 k2• Si h es el efecto combinado de estos dos fenómenos:• h = 0.07k2• NOTA: h, h`y r están expresados en m, km• Se tomarán en consideración estos 2 fenómenos en nivelación de

alta precisión o en levantamientos geodésicos.• En las nivelaciones de este curso no se considerarán, ya que por

las condiciones de trabajo, los errores introducidos por estos efectos son mínimos.

OTROS AUTORES

METODOS PARA DETERMINAR DIFERENCIAS DE ELEVACION

Las diferencias de elevación se pueden determinar con técnicas modernas en donde se utiliza satélites, también a través de la fotogrametría.Además tradicionalmente se han determinado diferencias de elevación empleando:1.- Cinta2.- Por nivelación diferencial3.- Nivelación barométrica4.- Nivelación trigonométrica

1. METODO DE DETERMINACION CON CINTA

A veces es posible aplicar una cinta a la línea vertical que une dos puntos. Este método se utiliza para determinar profundidades en pozos de minas, elevaciones del suelo en los levantamientos para condominios y en la construcción de edificios de varios pisos.

2. NIVELACIÓN GEOMÉTRICA

La nivelación diferencial, en su forma básica, se ilustra en la Fig..

NIVELACION GEOMÉTRICA

Es uno de los métodos más comunes, se determina una línea visual horizontal utilizando un nivel óptico. Se usa un anteojo telescópico con una amplificación adecuada para leer estadales graduados, situados sobre puntos fijos.

3. NIVELACIÓN BAROMÉTRICAEl barómetro

NIVELACIÓN BAROMÉTRICA

El barómetro, que es un instrumento para medir la presión del aire atmosférico, puede usarse para determinar alturas relativas de puntos situados sobre la superficie de la Tierra.La presión atmosférica también es afectada por otras circunstancias, además de la altitud; por ejemplo, por cambios súbitos de la temperatura y por condiciones variables de atmósfera debidas a tormentas. Además, durante el día hay una variación normal de la presión barométrica que equivale a unos 100 pie de diferencia de altitud; a esta variación se la conoce como oscilación diurna de la presión atmosférica.

.

• Puede emplearse varias técnicas para determinar diferencias de elevación correctas.

• - Se deja el barómetro de control en un Banco de nivel (base) y se lleva el instrumento móvil o viajero a los puntos cuyas elevaciones se desea conocer.

• Este método se utiliza en casos que se desea determinar niveles en terrenos abruptos, pero que no requieren precisión

4. NIVELACIÓN TRIGONOMETRICA

La diferencia de elevación o desnivel entre dos puntos puede determinarse midiendo:

a.-) la distancia inclinada u horizontal entre lo puntos b.-) el ángulo cenital o el ángulo vertical entre los puntos.

EQUIPOS PARA NIVELACIÓN

Los de tipo Y:

Este nivel, que por ahora ha llegado a ser obsoleto, tiene un anteojo no fijo sobre soportes en Y, llamados así debido a su

forma.

EQUIPOS PARA NIVELACIÓN

Los de tipo fijo o de anteojo corto:

En este tipo de nivel, que aparece en la Fig. el anteojo está rígidamente unido a la regla del nivel y es paralelo a ésta. El nivel de burbuja, unido a la regla del nivel y protegido, permanece siempre en el mismo plano vertical que el anteojo, pero unos tornillos situados en cada extremo permiten ajustarlo verticalmente y cambiar el nivel de burbuja cuando éste se daña.

Los de tipo basculante de anteojo fijo:

Se lo utiliza en trabajos de alta precisión, también se emplean en trabajos generales. Llevan un nivel de burbuja circular para nivelarlos aproximadamente empleando tornillos niveladores, o bien, una articulación esférica o de rotula ( sin tornillos niveladores) que permite inclinar la base y fijarla en posición casi a nivel. Su nivelación exacta se logra inclinando o basculando el anteojo ligeramente en un plano vertical en torno a un fulcro situado en el eje vertical del instrumento, sin cambiar la altura de éste.Un dispositivo de prismas divide en dos la imagen de la burbuja. El centrado de éstase logra haciendo coincidir las imágenes de los dos extremos, como se indica en lafigura.

Los de tipo Auto-nivelante ( automáticos)

Los niveles automáticos del tipo que se ilustra en la figura cuentan con un dispositivo de auto nivelación. En la mayoría de estos instrumentos se logra una nivelación aproximada usando una base con tres tornillos niveladores que centran una burbuja circular, aunque algunos modelos tienen una articulación esférica o de rótula.

EQUIPO PARA NIVELAR

Aunque cada tipo es un poco diferente en cuanto a su diseño, todo instrumento de nivelación tiene un ANTEOJO TELESCOPICO y UN NIVEL o aparato para hacer que las visuales queden en un plano horizontal. Excepto en los niveles automáticos, esta orientación se logra empleando niveles de burbuja.

ANTEOJOS TELESCOPICOS

El anteojo telescópico de un nivel de tipo fijo, ilustrado en la figura representa a la mayoría de los instrumentos de nivelación. Y es un tubo metálico que contiene cuatro partes principales

1. OBJETIVO.-

• Esta lente compuesta va montada firmemente en el extremo del tubo principal. Su función principal es concentrar los rayos de luz incidente y dirigirlos hacia las lentes negativas de enfoque.

2.LENTE NEGATIVA.-Esta lente va montada en el interior de una pieza tubular

deslizante, de manera que su eje óptico coincida con el de la lente del objetivo. Tiene por función enfocar los rayos de luz que entran por la lente del objetivo sobre el plano

de la retícula

3. RETICULA.-

Este dispositivo consiste en un par de líneas de referencia perpendiculares montado cerca del fondo principal del sistema

óptico del objetivo.

4. OCULAR.-

• El ocular es un microscopio para captar la imagen enfocada en el plano de la retícula por el sistema óptico del objetivo. Puede estar formado por dos lentes o por cuatro lentes.

• Al tubo del anteojo está fijo un nivel de burbuja que al centrarla se lleva la visual a la horizontalidad.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOSNivelación.-Es el conjunto de procedimientos para determinar las diferencias de elevación y las alturas o cotas de dos o más puntos, la precisión en las mediciones depende del tipo e importancia del levantamien6to a ejecutar.

Desnivel.-Es la diferencia de altura obtenida mediante nivelación entre dos puntos, se conoce como diferencia de nivel o desnivel.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Cota de un punto.-

Es la distancia vertical o altura del punto, medida con respecto a un plano de referencia.Si se conoce la cota de un punto y el desnivel con respecto a otro, se puede determinar la cota de éste.

BN o punto de control vertical:

• Una nivelación debe estar siempre referida a puntos de control vertical (BN), que son puntos relativamente permanentes, en los cuales se marca una cota o altura conocida arbitraria.

• Control vertical: El control vertical de un levantamiento replanteo de construcción se lo realiza a través de una red de BN que se establece durante el trabajo de campo.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Mira (regla vertical): Es el dispositivo más utilizado para medir desniveles en el terreno, tiene 4m de altura y para las lecturas se debe mantener perfectamente vertical (nivel de ojo de pollo), es útil para levantar perfiles y puntos de detalle para configuración de los accidentes de un terreno.

Datum:Referencia al nivel del mar para determinar las elevaciones del terreno.

Superficie de nivel:En cualquier punto de una superficie terrestre es perpendicular a la dirección de la plomada (gravedad). Es paralela a la superficie de la tierra.

Línea horizontal:Recta tangente a una línea de nivel en un punto dado (punto de tangencia)

DIFERENTES PROCEDIMIENTOS Y TECNICAS DE NIVELACION

La nivelación es una operación muy simple que requiere seguir este procedimiento:

a) Apuntar a través del visor el antejo del nivel sobre la mira

b) Enfocar y aclarar la imagen

c) Realizar las lecturas con el hilo central sobre la mira.

PROCEDIMIENTOS QUE VAMOS A REALIZAR EN CAMPO:

1. NIVELACION GEOMETRICA SIMPLE

Es aquella en la cual desde una sola posición del aparato se pueden conocer las cotas de todos los puntos del terreno que se desea nivelar.

NIVELACION GEOMETRICA SIMPLESe sitúa y nivela el aparato en el punto más conveniente, el que ofrezca

mejores condiciones de visibilidad. La primera lectura se realiza sobre la mira colocada en un punto estable y fijo que se toma como BN.

NIVELACION GEOMETRICA SIMPLE

Si lo es la lectura al BN que servirá para encontrar la altura del plano horizontal que recorre la línea de vista y se denomina altura del aparato (h aparato)

h aparato = BM + lo ( = cota)▼ ▼

NIVELACION GEOMETRICA SIMPLE

La lectura sobre un punto de cota conocida se denomina VISTA ATRÁS; ésta sumada a la cota del punto, nos da la altura del aparato

Las cotas de los diferentes puntos tales como A, B, C etc; se encuentran restando a la altura del aparato la lectura correspondiente sobre cada punto, así:

▼A = haparato – lA ▼B = haparato – lB

Las lecturas sobre puntos tales como lA, lB, etc, se denominadas vistas intermedias, éstas restadas de la altura del aparato nos dan la cota de cada punto.

2. NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA

Es el sistema empleado cuando el terreno es bastante quebrado, o las visuales resultan demasiado largas (> 300m)El aparato no permanece en el mismo sitio sino que se va trasladando a diversos puntos desde los cuales se toman nivelaciones simples, que van ligándose entre sí por medio de los llamados PUNTOS DE CAMBIO

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA

En la nivelación directa compuesta se efectúan 3 clases de lecturas.VISTA ATRÁS.-

Es la que se hace sobre el BM para conocer h del aparato

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA

VISTA INTERMEDIA. • Es la que se toma sobre los puntos de cambio de estación que se

quiere nivelar para conocer la cota y mover el instrumento. Se dice que es un cambio provisional fuera de las progresivas.

VISTA ADELANTE• Es la que se realiza para hallar la cota de un punto o los puntos que no

sabemos sus cotas o altitudes incluyendo los BN que proyectamos.

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA PROCEDIMIENTO

El Procedimiento a seguir en una nivelación directa compuesta puede resumirse así:1.- Se arma y nivela el aparato en un punto favorable (1), desde donde se pueda leer al BN y al máximo número de puntos posible (de acuerdo con la pendiente del terreno y la longitud de la mira de que se disponga)

2.- Se toma la lectura lo (vista atrás) con la mira sobre el BN para encontrar la altura del aparatoh1 del aparato = BN + lo▼

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA PROCEDIMIENTO

3.- Se toman lecturas de la mira sobre los diferentes puntos, tales como A, B,…. ( vistas intermedias), con las cuales hallaremos sus cotas respectivas, así:▼A= h aparato – lA ; B = h aparato – lB▼

4.- Cuando ya no se puedan hacer más lecturas desde esta primera posición del aparato, se busca un punto de cambio ( CNro 1) sobre el cual se lee la mira (vista adelante)▼C Nro 1 = h1 aparato – (vista adelante)

NIVELACION GEOMETRICA COMPUESTA PROCEDIMIENTO

5.- Se lleva el aparato a una segunda posición (2) desde la cual se puede leer CNro 1 y al máximo número de puntos posible. Se arma y nivela el aparato yluego se lle la mira ( V atrás), con lo cual se halla la nueva altura del aparato.h2 aparato = C Nro 1 + V atrás▼

6.- Se prosigue nuevamente como en 3, 4 5

MODELO DE LIBRETAEstación

ProgresivaVista

atrás (+)Altura de

InstrumentoVista

Adelante(-)

COTA OBSERVACIONES

CONTRANIVELACIÓN

El chequeo de la libreta no indica que la nivelación esté bien o mal realizada. Así pues, si no se cierra la nivelación sobre un punto de cota conocida, entonces es necesario CONTRANIVELAR, es decir nivelar a partir del último punto hasta llegar al BM inicial la cota de llegada se compara con la cota de partida y la diferencia entre ellas nos da el error de cierre de la nivelación

NIVELACIÓN DE CIRCUTO CERRADO

• Es la determinación del perfil de un circuito, es decir, que la estación de partida, también, es la estación de llegada. Por tanto, el error de cierre del circuito permisible debería ser cercano a cero. Como los errores de cierre se basan en la longitud de las líneas o en el número de estaciones del circuito, es lógico que el ajuste de las cotas deba basarse tanto en la longitud de las líneas de liga como en el número de estaciones.

ERRORES PERMITIDOS EN NIVELACION

K= distancia nivelada, en kilómetros

CLASE DE NIVELACION

Longitud de la visual máxima

Aproximación en la lectura de la mira

Error Máximo en centímetros

Poca precisiónOrdinariaPrecisiónGeodésica 2o ordenGeodésica 1er. orden

300 m150 m100 m100 m100 m

5 cm0.5 cm0.1 cm0.1 cm0.1 cm

9.5 (k) ½2.4 (k) ½1.2 (k) ½0.8 (k) ½0.4 (k) ½

Las nivelaciones de primer y segundo orden son de índole geodésica. En cambio la nivelación de tercer orden se asocia mas comúnmente con los trabajos de ingeniería y es aquí de particular importancia. Algunos procedimientos de nivelación, como la barométrica, se consideran de cuarto orden, o menor. No existen normas especificas para este orden de precisión.

CLASES DE NIVELACIÓN SEGÚN EL ERROR DE CIERRE

ANOTACIONES IMPORTANTES

1.- Tanto en nivelación como en contranivelación, para ahorrar trabajo y tiempo, se debe procurar: a) si se va subiendo: hacer las vistas atrás en el extremo superior de la mira y las vistas adelante en el extremo inferior. B) Si se va bajando: hacer las vistas atrás en el extremo inferior de la mira y las vistas adelante en el extremo superior. Así se podrá abarcar más en cada posición del aparato.

2.- Una nivelación puede cerrar bien, pero esto no indica que las cotas de los puntos intermedios por los cuales pasó la nivelación estén correctas, pues pueden haberse cometido equivocaciones en las lecturas o en las anotaciones y cómputos de puntos sobre los cuales se tomó vista intermedia.

3.- Los errores más comunes cometidos en nivelaciones son los siguientes: (entre paréntesis se anota la manera de vitarlos)

a) Error al leer la mira, (familiarizarse con anterioridad con las divisiones de ésta)

b) Errores en las anotaciones, (chequeo de la libreta)

c) Errores aritméticos, (chequeo de la libreta)

d) Que en el “punto de cambio” se varíe la posición de la mira mientras se hace la lectura de vista atrás y vista adelante, procurar acerlo sobre un punto estable y plano o colocar una placa

e) Falta de perpendicularidad

f) Asentamientos, debidos a falta de resistencia del terreno, que pueden sufrir el trípode o la mira en los puntos de cambio ( Se fija bien en trípode, y los puntos de cambio se toman sobre terreno firme)

g) Que la burbuja no éste dentro de sus reparos, al hacer la lectura sobre la mira. (se debe verificar la burbuja a cada lectura)

h) Paralaje (enfocar correctamente el anteojo)