UT05. REPLANTEO DE PUNTOS Y ELEMENTOS DE OBRAS DE CONSTRUCCIÓN

Replanteos de Construcción

UT05 - Replanteo de Puntos y Elementos de Obras de Construcción

1 - Introducción

El conocimiento y el manejo de los instrumentos topográficos son fundamentales para la realización de un correcto y riguroso trabajo de campo, ya sea en un levantamiento o un replanteo topográfico. En el caso concreto del levantamiento topográfico, los puntos cuyos datos deseamos conocer no son arbitrarios, sino los significativos para poder realizar posteriormente, en el trabajo de gabinete, la correspondiente representación del terreno sobre un plano. En cuanto al replanteo, es imprescindible determinar sobre el terreno los puntos que marcan las alineaciones definidas en el proyecto. En ambos casos se hace necesaria la señalización de estos puntos sobre el terreno.

1 - Introducción

Los instrumentos los clasificaremos según su función de la siguiente forma: • Instrumentos de medida de distancia. • Instrumentos de medida angular. • Instrumentos de medida conjunta. • Instrumentos de medida de desniveles. • Instrumentos especiales y auxiliares.

2 - Intrumentos Simples

Flexómetro y Cinta Métrica

La cinta métrica se utiliza en distancias cortas, no mayores a la propia longitud de la cinta. Debe utilizarse en terrenos llanos o bien tensada, lo suficiente como para no producirse errores por el arqueo producido por el peso de la cinta. Podemos encontrar cintas metálicas (acero) y cintas de plástico (nylon reforzado con hilos de acero, fibra de vidrio cubiertas de PVC, lienzo recubierto de PVC, ...). Las cintas metálicas poseen mayor precisión, pero carecen de la flexibilidad de las cintas de plástico.

2 - Intrumentos Simples

Flexómetro y Cinta Métrica

Las cintas métricas tienen una longitud variable, entre 10 y 50 𝑚, y están divididas en m, dm, cm y mm.

El extremo de la cinta está constituido por un asa del mismo material, por lo que hay que saber dónde se comienza a medir (longitud = 0). En caso de que el 0 no esté claramente indicado, doblaremos la cinta por los diez centímetros y, el punto que coincida con los 20 cm será el origen o inicio de la cinta métrica.

2 - Intrumentos Simples

Flexómetro y Cinta Métrica

El flexómetro es una cinta métrica enrollable de las mismas características que las descritas anteriormente excepto en el material graduado, que es metálico, y en su longitud, normalmente de 1,3,5 u 8 𝑚.

Se utiliza más bien para replanteos y medición de pequeñas distancias, no para levantamiento de planos.

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Las cintas métricas permiten realizar levantamientos planimétricos de pequeñas superficies, así como levantamientos de edificios ya construidos para diversos fines, como la realización de proyectos de reforma, modificación de instalaciones, documentación catastral, ... Las distancias que figuran en los mapas y planos son distancias reducidas (𝑫𝒓), es decir, horizontales, pero la superficie del terreno no es así por regla general. Para realizar la medición de la distancia horizontal de forma directa pueden presentarse dos casos, según que el terreno sea llano o inclinado.

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Medición sobre el terreno llano

Si conocemos la dirección de la alineación, el procedimiento a seguir consiste en apoyar la cinta directamente sobre el terreno, teniéndola tensada, lo más horizontalmente posible, y marcar con agujas (índices) los puntos donde llega la cinta, a lo largo de la alineación establecida. Si el último tramo no es una cintada completa, se anotará la parte de cinta que corresponda. Si no conocemos la alineación a medir, utilizaremos el método de triangulación: se miden las alineaciones conocidas (paredes, vallados, etc.) y, simultáneamente, se van midiendo distancias de forma que el terreno quede totalmente triangulado. Esto se realiza cuando la forma del terreno en planta no es un polígono regular.

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Medición sobre el terreno inclinado

Medición Horizontal

Consiste en mantener la cinta tensada en posición horizontal, sosteniéndola un operador sobre el nivel más alto y realizando otro la lectura, con ayuda de una plomada, sobre el nivel más bajo. Si la pendiente es muy pronunciada, o la distancia a medir es muy grande, se divide la distancia total en varios tramos, de forma que el operador pueda mantener la cinta a la altura del pecho para realizar la medición con cierta facilidad.

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Medición sobre el terreno inclinado

Medición Horizontal

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Medición sobre el terreno inclinado

Medición Inclinada

Consiste en colocar directamente la cinta tensada sobre el terreno, de igual forma que si este fuese llano, midiendo la distancia geométrica 𝑫𝒈, en vez de la reducida. De esta forma, si se conoce el desnivel entre los puntos inicial y final (cotas de ambos puntos), o la pendiente del terreno, se hallará la distancia reducida mediante alguna de las expresiones siguientes:

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Medición sobre el terreno inclinado

Medición Inclinada

2 - Intrumentos Simples

Levantamiento Planimétricos con Cinta Métrica

Errores cometidos en la medición con cinta métrica

▪ De contraste, debido a la falta de exactitud de la cinta, por defecto de construcción o alargamiento por el uso. Es un error constante, y puede ser por defecto o por exceso. ▪ De alineación, debido a la descolocación de la cinta en la alineación exacta a medir. Es siempre un error por exceso. ▪ De horizontalidad, debido a la descolocación de la cinta en la horizontal exacta. Es un error por exceso (análogo al de alineación). ▪ De catenaria, debido a que la cinta nunca estará perfectamente tensada y se producirá un pandeo, formando una catenaria. Es siempre un error por exceso. ▪ De temperatura, debido a las variaciones de temperatura, sobre todo en las cintas metálicas, que producirá dilataciones o contracciones. Es un error por defecto o por exceso.

2 - Intrumentos Simples

Brújula

Las brújulas son agujas imantadas en forma de flecha que apuntan siempre hacia el Polo Norte Magnético. El Norte Geográfico, forma un ángulo con el Norte Magnético que recibe el nombre de declinación magnética. Se trata de un método de orientación aproximado, no exacto y, por lo general, no se usa para un levantamiento topográfico normal, el cual se orienta de forma arbitraria para luego encajarlo dentro de un mapa cartográfico o plano topográfico cuya orientación Norte conocemos.

2 - Intrumentos Simples

Brújula

2 - Intrumentos Simples

Distanciómetros

Los distanciómetros se basan en la emisión de un haz luminoso desde un punto y la recepción, desde el mismo punto del haz, tras una reflexión en un espejo, conocido como prisma.

2 - Intrumentos Simples

Distanciómetros

2 - Intrumentos Simples

Distanciómetros

La distancia entre el punto de emisión-recepción y el prisma, es la medida por el distanciómetro. Existen también, en el mercado, algunos distanciómetros llamados metro-láser que miden, con una precisión de ±1,5 𝑚𝑚, hasta 100 𝑚 de longitud. La ventaja principal es que no necesitan prisma, con lo que no necesita ayudante. Los distanciómetros incluyen una pantalla LCD donde aparecen las distancias medidas, además de otras funciones que dependen del tipo, marca y modelo de distanciómetro.

2 - Intrumentos Simples

Rueda Medidora

La rueda medidora dispone de un cuentavueltas y de radio conocido. Se puede conocer la distancia recorrida como el producto del número de vueltas por el desarrollo de una vuelta. Se utiliza para mediciones lineales en obra, donde no se requiere una mayor precisión.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Trípodes y Plataformas

Los trípodes son accesorios que permiten manejar los instrumentos con comodidad, permitiendo situarlos a la altura del operador. Constan de tres patas, de madera o aluminio, que pueden ser rígidas o extensibles, terminadas, en su parte inferior, en regatones de hierro con un estribo para apoyar el pie y poder realizar así la presión suficiente para clavarlos en el terreno. En la parte superior llevan una cabeza plana, a la cual van unidas las patas mediante charnelas o bisagras que permiten el giro de las mismas para abrirlas o cerrarlas. Las plataformas son las cabezas de los trípodes sobre las cuales se colocan los instrumentos para su manejo.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Trípodes y Plataformas

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Trípodes y Plataformas

Las más usuales son las mesetas de forma triangular o circular, las cuales llevan una guía móvil sujeta a ellas mediante un tornillo fijo en uno de sus extremos. A lo largo de esta guía puede desplazarse un tornillo mediante el cual se une solidariamente el instrumento al trípode.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Plomadas

Son accesorios que sirven para la correcta puesta en estación de los instrumentos topográficos. Mediante las mismas se materializa el punto exacto del terreno que corresponde al centro del instrumento, desde el cual se toman las distancias y se miden los ángulos. En los instrumentos topográficos se utilizan tres tipos de plomadas: ▪ Plomadas clásicas ▪ Plomadas ópticas ▪ Plomadas láser

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Plomadas

▪ Plomadas clásicas: Consisten en un cordón fino con un peso en forma de cono o cilindro en un extremo, que se fija por el otro extremo en el gancho que posee para ello el tornillo que sujeta el instrumento al trípode.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Plomadas

▪ Plomadas ópticas: Consisten en un pequeño anteojo que posee un prisma triangular de reflexión total mediante el cual la visual efectuada a través del mismo realiza un ángulo de 100𝑔.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Plomadas

▪Plomadas láser: Consisten en un haz de luz láser que se proyecta sobre el terreno formando un ángulo de 100𝑔 con respecto a la horizontal.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Los niveles son accesorios que indican la horizontalidad del plano sobre el que descansan, y la verticalidad del eje alrededor del cual giran, lo cual se consigue por medio de la superficie libre de un líquido en reposo, que lleva una burbuja en el mismo, por lo cual se llaman "niveles de burbuja". Actualmente existen otros tipos de niveles que van incorporados a los instrumentos topográficos, que permiten nivelar los mismos desde la pantalla LCD.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Tipos de Niveles

Nivel Tórico

Está constituido por un tubo de vidrio de forma tórica, con escasa curvatura, cerrado por los extremos y lleno de un líquido de viscosidad pequeña (alcohol, éter o bencina) con una burbuja de aire y vapor del propio líquido en su interior.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Tipos de Niveles

Nivel Tórico

El tubo, en su parte superior, está dividido por trazos transversales, equidistantes 2 𝑚𝑚, para la comprobación de la posición de la burbuja. Dicho tubo va montado normalmente sobre la alidada de los instrumentos topográficos. Cuando la burbuja se sitúa en el centro de las divisiones, se dice que el nivel está "calado".

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Tipos de Niveles

Nivel Esférico

Está constituido por una caja cilíndrica, cerrada por su parte superior con una tapa de cristal en forma de casquete esférico, llena de un líquido de pequeña viscosidad y con una burbuja de aire y vapor en su interior. Son cómodos y rápidos de manejo, pero tienen poca precisión. Llevan grabadas en la tapa superior una o varias circunferencias concéntricas para realizar el centrado de la burbuja.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Tipos de Niveles

Nivel Esférico

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Niveles

Tipos de Niveles

Nivel de Agua

Los niveles se pasan sobre las reglas que han colocado para pasar niveles, con una manguera transparente de 10 o 15 𝑚 llena de agua limpia. Antes de realizar el trabajo es necesario revisar que no tenga pérdidas ni burbujas.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Miras

Son reglas divididas en unidades del sistema métrico decimal, es decir, en metros y fracciones de metro, y pintadas con colores vivos (negro, rojo y blanco) para que se vean con facilidad. Se denominan también estadías y sirven para la determinación de distancias por métodos indirectos, con instrumentos óptico-mecánicos (taquímetros), y para la determinación de desniveles con los mismos instrumentos y con niveles. Las mediciones con mira se denominan estadimétricas.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Miras

Medición Estadimétrica de Distancias

Los hilos estadimétricos dividen el interior de los anteojos de los aparatos topográficos, y, además de los hilos centrales vertical y horizontal, constituyen dos hilos horizontales, uno por encima del hilo central y otro por debajo, y nos permiten medir distancias reducidas y desniveles. De esta manera, al visualizar la mira se obtienen tres medidas sobre la misma, la central, la superior y la inferior.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Miras

Medición Estadimétrica de Distancias

▪ Lectura superior (ℎ𝑠) = 0.902 𝑚 ▪ Lectura central o axial (ℎ𝑚) = 0.862 𝑚 ▪ Lectura inferior (ℎ𝑖) = 0.822 𝑚

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Miras

Desnivel entre dos puntos

1.- Estacionar el nivel en medio de los dos puntos. 2.- Realizar la lectura de la mira sobre el primer punto (Se comprueba que la lectura del hilo central coincide con la semisuma de la lectura de los hilos superior e inferior). La lectura de este punto se denomina "Lectura de Espaldas". 3.- Realizar la lectura de la mira sobre el segundo punto (Realizar la misma comprobación de hilos). La lectura de este punto se denominta "Lectura de Frente". 4.- Calcular el desnivel entre ambos puntos.

Desnivel = Lectura de Espaldas (H.Central) - Lectura de Frente (H.Centrral)

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Miras

Distancia entre dos puntos

1.- Estacionar el nivel en el primer punto. 2.- Realizar la lectura de la mira sobre el segundo punto (Se comprueba que la lectura del hilo central coincide con la semisuma de la lectura de los hilos superior e inferior). 3.- Calcular la distancia entre ambos puntos.

Distancia = (H.Superior - H.Inferior) x 100

El resultado que se obtiene está expresado en metros.

3 - Complementos y accesorios para los elementos compuestos

Prismas y Jalones

Los prismas son espejos formando un triedro que reflejan la señal emitida por el distanciómetro. Se montan sobre los jalones. Los jalones son bastones metálicos, pintados cada diez centímetros de colores rojo y blanco. Sirven para visualizar puntos en el terreno y hacer bien las punterías. También sirven de soporte a los prismas en la medición electromagnética de distancias. Suelen ser extensibles y contar con un pequeño nivel esférico adosado, para controlar su verticalidad.

4 - Instrumentos Compuestos

Tornillos de Presión y de Coincidencia

El tornillo de presión bloquea el movimiento del eje sobre el que actúa. Cuando los tornillos están apretados actúan los tornillos de coincidencia para permitir los movimientos lentos o de aproximación. Suelen existir dos pares de tornillos, uno asociado al eje principal y otro al eje secundario.

4 - Instrumentos Compuestos

Nivel

Son instrumentos dedicados a la medida directa de diferencias de altura entre puntos o, lo que es lo mismo, desniveles entre puntos. Su misión es lanzar visuales horizontales con la mayor precisión posible.

Las partes fundamentales de un nivel clásico son las siguientes:▪ Plataforma nivelante, con tornillos de nivelación. ▪ Nivel tórico, de gran sensibilidad. ▪ Anteojo, de gran aumento. ▪ Eje principal (vertical), V – V’ ▪ Eje de colimación, C – C’ ▪ Directriz del nivel, D – D’

4 - Instrumentos Compuestos

Nivel

4 - Instrumentos Compuestos

Nivel

El eje vertical debe ser perpendicular al eje de colimación y a la directriz y, por tanto, el eje de colimación debe ser paralelo a la directriz, con lo cual se verifica: V-V' ┴ C-C’ y D-D’ II C-C’.Sobre el nivel suelen aparecer también los siguientes elementos: ▪ Enfoque y tornillo de aproximación. ▪ Nivel esférico. ▪ Puntería sobre el nivel.

4 - Instrumentos Compuestos

Nivel

4 - Instrumentos Compuestos

Nivel

Tipos de Niveles

▪ Niveles de plano: Estacionado el aparato, su eje de colimación describe un plano horizontal en su giro alrededor del eje principal.▪Niveles de línea: En cada nivelada hay que nivelar el aparato. ▪Niveles automáticos: Niveles de línea de horizontalización automática. ▪Niveles digitales: Se trata de niveles electrónicos para realizar la medición de desniveles de forma totalmente automática. Con este tipo de niveles la mira clásica se sustituye por otra cuya graduación es un código de barras que el nivel lee e interpreta.

▪Niveles láser: Son niveles de precisión que combinan la electrónica y los rayos infrarrojos.

4 - Instrumentos Compuestos

Teodolito

Teodolito es el aparato topográfico que reúne en un mismo montaje un sistema óptico-mecánico capaz de medir ángulos horizontales y verticales. Al estar construidos para medir básicamente ángulos, éstos los miden con mucha precisión. Actualmente no se utiliza en topografía, aunque es apropiado para realizar triangulaciones.El teodolito está compuesto por un limbo horizontal o acimutal y otro vertical o cenital, un micrómetro y un anteojo. Debe estacionarse sobre un trípode con plataforma nivelante.

4 - Instrumentos Compuestos

Taquímetro

El taquímetro es un teodolito que, además de todos los elementos necesarios para la observación y medida de ángulos, dispone de un retículo con hilos estadimétricos para poder determinar distancias por métodos indirectos.Poseen anteojos con mayor número de aumentos para la determinación de distancias con la mayor precisión posible. Así como el teodolito es apropiado para realizar triangulaciones, el taquímetro lo es para realizar itinerarios, con determinación simultánea de cotas por métodos taquimétricos. Pueden ser de dos tipos: Ópticos y Electrónicos.

4 - Instrumentos Compuestos

Taquímetro

Taqúimetro óptico

Taqúimetro electrónico

4 - Instrumentos Compuestos

Estación Total

Son Taquímetros electrónicos a los que se incorpora el distanciómetro como parte integrante del mismo, a la vez que la lectura de los ángulos y las distancias aparecen en una pantalla LCD. Posee un anteojo al que se le puede dar vueltas de campana y en cuyo interior se aloja además del sistema óptico un distanciómetro. Las Estaciones suelen incorporar programas internos para almacenamiento de datos, replanteos, superficies... y tienen sistemas para transferir de forma automática los datos almacenados a un ordenador, así como en sentido inverso.

4 - Instrumentos Compuestos

Estación Total

Partes de la Estación Total

- Plataforma nivelante, con sus tornillos de nivelación. - Goniómetros electrónicos, para medición digital de ángulos horizontales y verticales. - Pantalla, para presentación de datos medidos y cálculos realizados. - Teclado, para introducción de datos y control de mediciones. - Anteojo de colimación, provisto de retículo con cruz filiar, para realizar puntería sobre los distintos puntos observados. Sirve también como emisor y receptor de los rayos infrarrojos o láser.

4 - Instrumentos Compuestos

Estación Total

Partes de la Estación Total

4 - Instrumentos Compuestos

Sistemas de Posicionamiento por Satélite

Sistema GPS

El sistema GPS en topografía muestra con gran precisión nuestra posición en el plano horizontal. Además, indica la elevación en la cual nos encontramos mediante la señal de los satélites. Los equipos que se utilizan con el sistema GPS en topografía tienen precisiones milimétricas, aunque otros pueden variar hasta casi el medio metro. Está constituido por una antena, para la captación de las señales recibidas, y un receptor, integrado por un sensor y una unidad de control, para control, gestión y almacenamiento de datos y resultados.

4 - Instrumentos Compuestos

Sistemas de Posicionamiento por Satélite

Sistema GPS