TEMA V: ALTIMETRÍA DE OBRAS
1. Introducción: planta, traza y rasante.
2. Perfiles longitudinales, rasantes y perfiles transversales.
3. Movimientos de tierras.
1- INTRODUCCIÓN: PLANTA, TRAZA Y RASANTE
Hasta ahora hemos visto el replanteo planimétrico: sobre la cartografía base se elabora el proyecto, se calculan las coordenadas de los puntos principales, se relacionan con las de las
bases de replanteo y se realiza el replanteo planimétrico.
bases de replanteo y se realiza el replanteo planimétrico.
El proyecto lineal de una carretera, además de tener una posición planimétrica, tiene unas cotas. Así tenemos:
Bt Pv traza Br
rasante
Ar
At Bp
planta
Ap 702
701
Ph 700
Planta: es la representación del proyecto en un plano horizontal de referencia. Los puntos están definidos por sus tres coordenadas (X, Y, Z) en un sistema de coordenadas general o local.
Traza: es la intersección del terreno con los planos verticales que contienen a la planta del proyecto.
Rasante: es la línea ideal del proyecto en el espacio, la posición del eje de la carretera una vez construida ésta.
Fijándonos en un punto A cualquiera, observamos:
- Las coordenadas X, Y, Z en la planta y en la traza coinciden.
- Las coordenadas X e Y en la traza coinciden con las de la rasante. La cota de la traza es diferente a la cota de la rasante.
Se denomina Cota roja de un punto a la diferencia entre la cota que tiene en la rasante y la que tiene en la traza. Es decir, es la cota en el proyecto menos la cota en el terreno.
Es el dato para llevar a cabo el replanteo altimétrico.
La cota roja puede ser:
- Positiva (por ejemplo en A): proyecto a mayor cota que el terreno þ terraplén de tierras.
- Negativa (por ejemplo en B): proyecto a menor cota que el terreno þ desmonte de tierras.
Esquemáticamente los pasos que se siguen para calcular las cotas rojas de los puntos del proyecto son:
- Realizar el proyecto sobre la cartografía base: se proyecta la planta del proyecto.
- Replantear la planta: se obtiene la traza a lo largo del eje del proyecto, el perfil longitudinal del terreno.
- Sobre la traza se proyecta la altimetría de la obra, la rasante. Comparando cotas de rasante y de traza, se calculan las cotas rojas de los puntos secuenciales.
- Se realiza el replanteo altimétrico.
2- PERFILES LONGITUDINALES, rasantes Y perfiles TRANSVERSALES
perfiles longitudinales
Un perfil longitudinal es un perfil topográfico a lo largo del eje de la planta, y por tanto, es la intersección de la superficie topográfica con el plano vertical que contiene al eje de la planta.
El perfil longitudinal se utiliza para proyectar el alzado de la carretera. Se puede obtener a partir de la cartografía base (que tendrá curvas de nivel), pero lo más preciso es obtenerlo después de realizar el replanteo del eje de la carretera. A la vez que se replantean los puntos secuenciales se toman sus cotas.
El perfil del terreno se representa en unos ejes cartesianos: en el eje X, las distancias reducidas, que son desarrollos desde el origen (punto kilométrico cero) y en el eje Y las cotas.
En estos perfiles se utilizan diferentes escalas para el eje X y el eje Y: es muy normal que se exageren las cotas 10 veces. Esto se hace para mejorar la percepción del relieve.
Los datos que deben figurar en el perfil longitudinal son:
EH 1/2000 Cotas
EV 1/200 758 754
750
Distancias al origen
Cotas terreno: 755,7 754,6 753,8 753,2 752,5 753 753 754,1 755,6 756,1 755,8
Cotas rasante:
A obtener tras proyectar las rasantes
Cotas rojas:
D0 al origen: 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Diagrama de
Curvaturas recta recta
curva circular R = 250 m
RASANTES
Se proyectan sobre el perfil longitudinal a lo largo del eje. Al igual que en el proyecto de la planta de la carretera, para el alzado se proyectan alineaciones rectas entre las cuales se encajan curvas de acuerdo vertical.
Las alineaciones rectas del alzado estarán definidas por dos puntos con una distancia al origen y una cota.
La inclinación de estas rectas se expresa en % y es su pendiente, siendo positiva cuando la rasante aumenta de cota en el sentido de la marcha y negativa cuando disminuye. Se suelen utilizar el término rampa para las pendientes positivas y el de pendiente para las negativas.
Ejemplo de proyecto de rasantes:
Cotas
ZD D
ZB B p2 (-) p3 (+)
p1(+)
ZC
C
ZA A
DA DB DC DD
Distancias al origen
Cambios de rasante
Un cambio de rasante es la intersección de dos rasantes con un valor de pendiente diferente. Existen cambios de rasante cóncavos (por ejemplo en C) y convexos (por ejemplo en B).
Para pasar de una rasante con una pendiente determinada a otra con una pendiente diferente se utilizan curvas de acuerdo vertical. La curva utilizada en los proyectos de carreteras es la parábola:
 |
Pv
parábola
Perfiles transversales
Son perfiles topográficos en direcciones perpendiculares al eje de la carretera por los puntos secuenciales. Se utilizan para calcular los movimientos de tierras y los bordes de la explanación de la carretera.
Los perfiles transversales se pueden obtener de forma aproximada a partir de la cartografía base. Pero lo más preciso es obtenerlos en campo una vez replanteado el eje. Actualmente:
- “levantando” los puntos destacados de la dirección transversal donde hay cambios de pendiente, y detalles planimétricos importantes como pueden ser muros o vallas de fincas. El levantamiento se haría con estación total.
- Utilizando nivel (para determinar desniveles entre los puntos destacados de la dirección transversal y del eje) y cinta (para medir distancias reducidas entre los puntos y el eje).
El perfil transversal se representa en unos ejes cartesianos: en el eje X, las distancias reducidas al punto secuencial y en el eje Y las cotas. Se utilizan escalas iguales para los dos ejes porque la finalidad de estos perfiles es medir sobre ellos superficies.
Los datos que deben figurar en el perfil transversal son los siguientes:
 |
Cotas
E 1/100 P K
Distancias al eje
El ancho del perfil transversal depende del ancho de la obra, de la pendiente del terreno y de las pendientes de desmonte y terraplén de la sección tipo.
3- MOVIMIENTOS de tierras
Son los volúmenes de desmonte y de terraplén.
Se calculan a partir de los perfiles transversales, la sección tipo y las cotas rojas.
SECCIÓN TIPO
Es la representación genérica de la sección de la carretera. La sección tipo es diferente en recta (con la pendiente de bombeo) y en curva (peraltada, con un peralte correspondiente al radio de la curva).
Ejemplos del esquema de la sección tipo en desmonte y terraplén en recta:
zona de desmonte: zona de terraplén:
plataforma |
t
t
plataforma
La plataforma es la calzada (zona destinada a la circulación de vehículos) y el arcén.
De los bordes de la plataforma parten unos planos con una pendiente determinada. La inclinación de esos planos se suele expresar con la tangente del ángulo t, el talud.
El talud depende del tipo de material existente en la zona donde se construye la carretera. Así son taludes comunes:
- En desmonte:
- taludes 1/1 en tierras
- taludes 1/3 en rocas
- En terraplén:
- taludes 3/2 (es el talud natural en tierras)
- taludes 2/1
MOVIMIENTOS DE TIERRAS
Se calculan a partir de los perfiles transversales, cajeando la sección tipo. Por ejemplo:
Perfil longitudinal:
Cotas Rasante
CR4 (+) 
CR2 (-) CR3 (+) Traza CR1 (-)
 |
200 220 240 260
Distancias al origen
Cálculo de los movimientos de tierras:
 Perfil transversal 1 (PK 0 +200): PK 0+200 D1 CR1 (-) | ||
Volumen de tierras entre dos perfiles de desmonte:  | ||
 Perfil transversal 2 (PK 0 +220): PK 0+220 D2 CR2 (-) | ||
Volumen de tierras entre un perfil de desmonte y uno de terraplén:  | ||
 Perfil transversal 3 (PK 0 +240): PK 0+240 T3 CR3 (+) | ||
Volumen de tierras entre dos perfiles de terraplén:  | ||
 Perfil transversal 4 (PK 0 +260): PK 0+260 T4 CR4 (+) | ||
En las fórmulas D y T son las superficies que se obtienen en los perfiles tras cajear la sección tipo, y d es la distancia reducida entre perfiles consecutivos (es el desarrollo entre los PK).
El cajeo de la sección tipo sirve, además de para calcular volúmenes, para determinar las cabezas de desmonte y los pies de terraplén. Esos son los primeros puntos que se replantean, y desde ellos las máquinas van formando los planos de desmonte o de terraplén con la pendiente que tengan en la sección tipo del proyecto. Las estacas del eje desaparecerán, y se replantearán de nuevo cuando quede poca diferencia de cota respecto a la rasante.
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