Anteproyecto de carreteras

3.1. - GENERALIDADES.

Después de haber hecho en la etapa de estudio del trazado un reconocimiento en el campo de cada una de las rutas seleccionadas, y luego de hacer una evaluación de cada una de las alternativas y seleccionar la que reúna mejores condiciones llegamos a la etapa del anteproyecto donde se debe fijar en los planos la línea que represente la ruta seleccionada y para tal fin hay que realizar un estudio topográfico de la misma a través de una poligonal base.

3.2. - POLIGONAL BASE.

La poligonal base recibe este nombre debido a que servirá de apoyo para el futuro replanteo de la obra.

El levantamiento de esta poligonal consiste en la medición de los ángulos y los lados, en la nivelación de todos sus vértices y en la toma de las secciones transversales.

Estas poligonales son abiertas, por que comienzan y terminan en puntos diferentes, pero deben tener controles en su trayectoria, según esto se pueden presentar dos casos:

a) Poligonales que comienzan y terminan en puntos de coordenadas conocidas, las cuales tendrán control azimutal y métrico.

b) Poligonales que comienzan y terminan en puntos de coordenadas desconocidas, las cuales tendrán control azimutal a través de acimutes determinados por medio de observaciones solares y que se aconsejan realizar cada 5 kilómetros.

Los instrumentos utilizados en el levantamiento de esta poligonal deben garantizar la precisión exigida, los mismos deben ser tales como teodolitos, niveles automáticos, cinta métricas, estadía invar, etc.

3.2.1. - DETERMINACIÓN DEL AZIMUT DE UNA LINEA POR EL METODO DE OBSERVACIÓN SOLAR.

3.2.1.1. - DEFINICIÓN.

El acimut de una línea, es el ángulo diedro formado por el plano meridiano que pasa por el lugar del observador (A), y un plano que contiene la vertical del lugar y la línea que se desea orientar.

En la figura:

AB: Línea que se desea orientar.

A: Ubicación del observador.

B: Señal, el otro punto que define la línea que se desea orientar

AN: Dirección norte, traza del plano del meridiano local que pasa por el observador "A".

AØ: Acimut del Sol

AZ_A^B : Acimut de la línea AB

: Angulo horizontal entre la línea que desea orientar (AB), y la visual al Sol.
Este método usado para determinar el acimut de una línea por altura del sol constituye el más comúnmente aplicado en trabajos de topografía, y él consiste en hacer una serie de punterías o bisecciones al Sol y a la señal.

3.2.1.2. - DATOS Y REQUISITOS NECESARIOS PARA LA OBSERVACIÓN SOLAR.

Se deben presentar los siguientes datos:
1. - Hora y fecha de observación.
2. - Distancia Cenital o altura del Sol.
3. - Declinación del Sol.
4. - Angulo horizontal entre la línea a orientar y el Sol.
5. - Latitud y Longitud de la estación, la cual puede ser tomada directamente de una carta geográfica, o bien, determinada expeditivamente con el Sol en el transcurso de la observación misma, u obtenida a través de la utilización del Sistema de Posicionamiénto Global o GPS.
6. - Temperatura.
7. - Presión atmosférica.
8. - Estado del cronómetro.
9. - Las observaciones deben ser limitadas entre los treinta (30°) y sesenta (60°) grados de distancia cenital, lo cual ocurre generalmente entre las 8.00 horas hasta 10.00 horas y desde las 14.5 horas hasta las 16.5 horas.

3.2.1.3. - FORMULISMO BASICO.
Con la altura media obtenida, la latitud de la estación y la declinación del Sol en el instante correspondiente al término medio en el tiempo, el triángulo de posición resultará fácil de resolver, y poder obtener así el acimut del Sol para el momento considerado.
Este acimut solar obtenido, combinado con el ángulo horizontal medido, proporciona el acimut deseado.

Del triángulo de posición PZS de la figura y aplicando el teorema del coseno al lado PS, obtenemos:

Donde:

A : Acimut del Sol.
: Declinación del Sol.
Z: Distancia cenital.
: Latitud de la estación.

3.2.1.4. - PROCEDIMIENTO DE CAMPO.
1. - Centralización y verticalización del instrumento sobre la estación "A".
2. - Colocación de una señal (jalón, estadia. mireta, ficha, etc.), en la estación "B".
3. - En la estación "A", visualizando a "B" con el instrumento, colocación de la lectura acimutal cerca de 00° 00´ 00", lectura y anotación del ángulo de salida. (Se supone ya preparada la libreta de campo); lectura y anotación del Rumbo Magnético de la línea "AB"; lectura y anotación de la Presión Barométrica y la Temperatura.
4. - Colocación de vidrios ahumados (acodados, etc.), en el anteojo para observar el sol. (Posición Directa).
5. - Visualización del Sol por anteojo (los hilos del retículo deben estar completamente nítidos, al igual que la imagen del Sol. Existen varios métodos entre los cuales uno de los más utilizados es el método de la tangencia. Si se usa el método de la tangencia a los bordes del Sol, se puede usar cualquier par de cuadrantes opuestos.

Como regla general se puede adoptar que: Los cuadrantes opuestos al movimiento del Sol se tomarán para hacer la tangencia a los bordes del mismo.
Se usarán las voces características en Astronomía, como un acuerdo entre el observador y el anotador, para una mejor coincidencia entre la tangencia al Sol, tomada por el observador y la hora tomada por el anotador.
Estas voces son: ¡ preparado.....listo.....tic !
6. - Lectura y anotación (inmediatamente) de la hora (en hora, minutos y segundos): luego lectura y anotación de los ángulos horizontal y vertical (antes se hace la coincidencia del micrómetro y se cala el nivel del circulo vertical).
7. - Apunte de nuevo al Sol y se siguen los pasos 5 y 6. Para una mejor precisión en la determinación del acimut, se recomienda, un intervalo de un minuto entre dos series en distintas posiciones del anteojo, (como intervalos máximos se pueden aceptar dos y tres minutos respectivamente). Se tomarán en esta posición directa tres punterías, para luego invertir la posición del anteojo.
8. - Se continúa el proceso hasta completar tres punterías en posición inversa.
9. - Luego, en esta posición inversa y quitando el vidrio ahumado del anteojo, se observa a la señal sobre la estación "B", Completando así una serie con los datos suficientes para el cálculo del acimut de una línea.
3.2.1.5. - MINUTA DE CAMPO.
Las anotaciones en la libreta de campo, se deben realizar de la manera más amplia posible, y siguiendo una misma forma acorde a las exigencias del organismo interesado. La siguiente figura, muestra la forma indicada de llevar una libreta de campo:

La topografía aplicada a la construcción de carreteras.

En el estudio, elaboración y ejecución de cualquier proyecto de Ingeniería de obras que tengan como asiento la superficie de la tierra, es necesario el uso de la Topografía.

1º En la elaboración del área destinada para la obra. Las características del terreno son la guía del Arquitecto, para la mejor distribución y ubicación de la obra, en sus aspectos funcionales y ornamentales; y del Ingeniero para conseguir la mayor rigidez, estabilidad y seguridad de ésta. Se refiere al levantamiento topográfico de la zona.

2º En la Geometrización del proyecto, donde se vinculan en forma analítica, los diferentes ejes de simetría de la obra, entre si mismo y con elementos fijos del terreno, (puntos permanentes) con fines de su posterior replanteo.

3º En el replanteo, mediante el cual se ubican en el terreno las diferentes partes de la obra, en las posiciones relativas señaladas en el proyecto.

Para la construcción de una carretera es necesario pasar por las siguientes etapas:

a) Planificación b) Anteproyecto c) Proyecto d) Construcción.

Existen partes de estas etapas que sé logran con el auxilio de la Topografía, las cuales son:

a) Estudio de las rutas b) Estudio del trazado c) Anteproyecto d) Proyecto.

El Estudio de las rutas es el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimiento de campo, hecho con la finalidad de seleccionar la faja de estudio que reúna las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado. En esta etapa se obtiene información, se elaboran croquis, se efectúan los reconocimientos preliminares y se evalúan las rutas.

El Estudio del trazado consiste en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los tributos que ofrecen cada una de estas rutas y se localizan en ellas la línea a las líneas correspondientes a posibles trazados en la carretera.

En el Anteproyecto se fija en los planos la línea que mejor cumpla los requisitos planimétricos y altimétricos impuestos a la vía. En esta etapa se elaboran planos por medios aéreos o terrestres y se establece la línea tentativa del eje.

El Proyecto es el proceso de localización del eje de la vía, su replanteo del trazado y de sus áreas adyacentes, establecimiento de los sistemas de drenaje, estimación de las cantidades de obras a ejecutar y redacción de los informes y memorias que deben acompañar a los planos.

Durante cada una de las etapas de la construcción de la vía, se toman en cuenta muchos factores, entre los mismos se encuentra el Movimiento de Tierras, el cual es uno de los más importantes, por el peso económico que tiene en el presupuesto. El movimiento de tierra engloba todas aquellas actividades de excavación y relleno necesarias para la construcción de la carretera.

Estudio de las rutas

1.1. -GENERALIDADES.
La primera etapa en la elaboración de un proyecto vial consiste en el Estudio de las Rutas.
Por Ruta se entiende la faja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar, y dentro de la cual podrá localizarse el trazado de la vía.

Como quiera que las rutas pueden ser numerosas, el estudio de las mismas tiene como finalidad seleccionar aquella que reúna las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado. El estudio es por consiguiente un proceso altamente influenciado por los mismos factores que afectan el trazado, y abarca actividades que van desde la obtención de la información relativa a dichos factores hasta la evaluación de la ruta, pasando por los reconocimientos preliminares.
De las actividades que abarca el estudio de las rutas y donde de una u otra manera se aplica la Topografía, se encuentran la elaboración de los croquis y los reconocimientos preliminares.
1.2. -ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS.
El estudio de las rutas se realiza, generalmente sobre un mapa de la región, los cuales son una representación del terreno, obtenida por proyección sobre un plano, de una parte de la superficie esférica de la Tierra. El relieve del terreno aparece representado en los mapas por medio de las curvas de nivel, curvas que enlazan puntos del terreno situados a la misma cota.
Los principales mapas que se utilizan en la elaboración del croquis de una vía son editados en escalas 1:25000 y 1:100000.

Con los datos obtenidos de los mapas, el Ingeniero logra formarse una buena idea de la región. Sobre ellos puede señalar los desniveles, los cursos de agua, las filas montañosas, los cruces con otras vías, etc. También puede marcar en ellos, de las informaciones recogidas a través del material de consulta que se ha reunido previamente, los datos de población, zona de producción, intensidad de lluvias, tipos de terrenos y formaciones geológicas, etc.
Además, deben indicarse con especial cuidado los controles primarios que guían el alineamiento general de la vía y por los cuales ésta debe incuestionablemente pasar; y los controles secundarios tales como caseríos, carreteras existentes, sitios de puentes, zonas de terreno firme, cruce con otras vías, minas, bosques, etc.
De esta manera orientado el alineamiento general de la carretera y con los datos adquiridos y anotados sobre los mapas, será posible señalar en ellos varias líneas o croquis de la vía que determinarán fajas de terrenos de ancho variable o rutas, sobre los cuales será posible ubicar el trazado de la carretera.
1.3. -RECONOCIMIENTOS PRELIMINARES.
Una vez elaborados los croquis empieza el trabajo de campo o reconocimiento preliminar.
El reconocimiento es el examen general de las fajas o zonas de terreno que han quedado determinados por los croquis. Su finalidad es la de descubrir las características sobresalientes que hacen a una ruta superior de los demás: sirve también para obtener datos complementarios de la región, tener una idea del posible costo de la construcción de la carretera propuesta, anticipar los efectos potenciales de la carretera en el desarrollo económico de los terrenos que atraviesa y estimar los efectos destructivos que pudiera tener en el paisaje natural.
Con los datos obtenidos durante el reconocimiento preliminar y con la información reunida con anterioridad a él, el Ingeniero se formará un criterio que le permitirá seleccionar las rutas que ameritarán estudio topográfico.
El reconocimiento debe ser rápido y de carácter general y puede realizar recorriendo la ruta a pie. El Ingeniero encargado del reconocimiento debe llevar consigo los instrumentos adecuados para la determinación de las elevaciones relativas, la obtención de rumbos y la medida de pendientes. Los barómetros aneroides, las brújulas y los niveles de mano o clisímetros sirven perfectamente para el trabajo.