Construcción: Obras Preliminares

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Rosa María Hernández González

Equipos y Elementos de Topografía

¿Qué es la Topografía?

La topografía (del griego ‘lugar’ y «-grafía», ‘descripción’) es la ciencia que estudia el

conjunto de principios y procedimientos que tienen por objeto la representación gráfica de

la superficie terrestre, con sus formas y detalles; tanto naturales como artificiales;

(véase planimetría y altimetría). Esta representación tiene lugar sobre superficies planas,

limitándose a pequeñas extensiones de terreno, utilizando la denominación de geodesia

para áreas mayores. De manera muy simple, puede decirse que para un topógrafo la

Tierra es plana (geométricamente), mientras que para la geodesia no lo es. Para eso se

utiliza un sistema de coordenadas tridimensional, siendo la x y la y competencia de la

planimetría, y la z de la altimetría.

Escáner Digital 3D

Un escáner 3D es un dispositivo que analiza un objeto o una escena para reunir datos de su forma y ocasionalmente su color. La información obtenida se puede usar para construir modelos digitales tridimensionales que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Desarrollados inicialmente en aplicaciones industriales (metrología, automóvil), han encontrado un vasto campo de aplicación en actividades como la arqueología, arquitectura, ingeniería, y entretenimiento (en la producción de películas y videojuegos).

Los escáneres portátiles de nueva generación han sido optimizados para satisfacer las necesidades de ingenieros y profesionales dedicados al desarrollo de productos y que se encuentran constantemente a la búsqueda de formas más eficaces y fiables de realizar mediciones en 3D de objetos físicos.

Los escáneres para aplicaciones de metrología, han sido objeto de una reestructuración completa del sistema, a fin de reforzar sus propiedades principales. Ahora son incluso más portátiles y pueden realizar digitalizaciones en 3D precisas y de alta resolución más rápidamente, de forma realmente sencilla. No obstante, ha sido su portabilidad extrema, lo que ha cambiado las reglas del juego y marcado una nueva tendencia en el mercado de digitalización 3D.

Estación Total

Se denomina estación total a un instrumento electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico.

Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias

Funcionamiento

Vista como un teodolito, una estación total se compone de las mismas partes y funciones. El estacionamiento y verticalización son idénticos, aunque para la estación total se cuenta con niveles electrónicos que facilitan la tarea. Los tres ejes y sus errores asociados también están presentes: el de verticalidad, que con la doble compensación ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales, y los de colimación e inclinación del eje secundario, con el mismo comportamiento que en un teodolito clásico, salvo que el primero puede ser corregido por software, mientras que en el segundo la corrección debe realizarse por métodos mecánicos.

El instrumento realiza la medición de ángulos a partir de marcas realizadas en discos transparentes. Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda electromagnética portadora con distintas frecuencias que rebota en un prisma ubicado en el punto a medir y regresa, tomando el instrumento el desfase entre las ondas. Algunas estaciones totales presentan la capacidad de medir "a sólido", lo que significa que no es necesario un prisma reflectante.

Este instrumento permite la obtención de coordenadas de puntos respecto a un sistema local o arbitrario, como también a sistemas definidos y materializados. Para la obtención

de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de lecturas y cálculos sobre ellas y demás datos suministrados por el operador.

Las lecturas que se obtienen con este instrumento son las de ángulos verticales, horizontales y distancias. Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad de incorporarle datos como coordenadas de puntos, códigos, correcciones de presión y temperatura, etc. La precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2 y 5 kilómetros según el aparato y la cantidad de prismas usada.

GPS

Arquitectura del sistema GPS

El sistema se descompone en tres segmentos básicos, los dos primeros de responsabilidad militar: segmento espacio, formado por 24 satélites GPS con una órbita de 26560 Km. de radio y un periodo de 12 h; segmento control, que consta de cinco estaciones monitoras encargadas de mantener en órbita los satélites y supervisar su correcto funcionamiento, tres antenas terrestres que envían a los satélites las señales que deben transmitir y una estación experta de supervisión de todas las operaciones; y segmento usuario, formado por las antenas y los receptores pasivos situados en tierra. Los receptores, a partir de los mensajes que provienen de cada satélite visible, calculan distancias y proporcionan una estimación de posición y tiempo.

El sistema de posicionamiento global (GPS) es una red de satélites que orbitan la Tierra en puntos fijos por encima del planeta y transmiten señales a cualquier receptor GPS en la Tierra. Estas señales llevan un código de tiempo y un punto de datos geográficos que permite al usuario identificar su posición exacta, la velocidad y el tiempo en cualquier parte del planeta. El sistema GPS funciona mediante unas señales de satélite codificadas que pueden ser procesadas en un receptor GPS permitiéndole calcular su posición, velocidad y tiempo.

Se utilizan cuatro señales para el cálculo de posiciones en tres dimensiones y ajuste de reloj del receptor. Aunque los receptores GPS utilizan tecnología punta, los principios básicos de funcionamiento son sencillos y los podríamos resumir en los cuatro apartados siguientes.

Prevención de Excavaciones y su Clasificación de Suelos

Clasificación de los Suelos

 Uno de los tipos de trabajos para la construcción más peligrosos es el zanjeo, donde mueren 40 trabajadores de la construcción cada año. Los trabajadores pueden morir o sufrir lesiones graves al quedar atrapados aunque sea solo por unos minutos en el derrumbe de una zanja. Pero estas muertes pueden evitarse.

Cada trabajador que entra en una zanja debe estar protegido de los derrumbes por un sistema de protección cuando la excavación supera los 5 pies de profundidad, a menos que se esté perforando piedra estable, no es obligatorio usar un sistema de soporte si la profundidad de la zanja es menor a 5 pies y la evaluación de una persona competente indica que no hay probabilidad de derrumbes.

OSHA requiere que los empleadores tengan una persona capacitada que determine el tipo de suelo. Una persona competente o capacitada es alguien que puede identificar las condiciones que pueden resultar peligrosas para los trabajadores, quien además tiene autorización para corregir los peligros. Todas las zanjas de más de 5 pies de profundidad deben seguir los reglamentos de OSHA. Los anexos de las Normas para Excavaciones de OSHA muestran los diferentes tipos de sistemas de soporte que pueden utilizarse en profundidades que alcancen los 20 pies como máximo. En toda excavación superior a 20 pies de profundidad debe usarse un sistema de protección aprobado por un ingeniero profesional.

Los suelos pueden clasificarse como Tipo A, Tipo B o Tipo C. El suelo Tipo A es el suelo más estable para excavar. El suelo Tipo C es el menos estable. Es importante recordar que una zanja puede atravesar más de un tipo de suelo.

Veamos cada tipo de suelo. El suelo Tipo A es cohesivo, y tiene una alta fuerza de compresión (1.5 toneladas por pie cuadrado o más). Dentro de los suelos Tipo A encontramos la arcilla, la arcilla limosa, la arcilla arenosa y el suelo franco arcilloso. Un suelo no puede clasificarse como Tipo A si presenta fisuras, si ha sido intervenido anteriormente, si presenta filtraciones de agua, o si está sujeto a vibraciones causadas por tránsito pesado o martinetes.

El suelo Tipo B es cohesivo y a menudo presenta fisuras o ha sido intervenido, con fragmentos que no se adhieren tan bien como en el suelo Tipo A. El suelo Tipo B presenta una fuerza de compresión media (entre 0.5 y 1.5 toneladas por pie cuadrado). Entre los ejemplos de suelo Tipo B encontramos la grava angular, el limo, el suelo franco limoso y los suelos que presentan fisuras o se encuentran cerca de fuentes de vibración, pero que de lo contrario serían Tipo A.

El suelo Tipo C es el tipo de suelo menos estable. El tipo C incluye suelos granulares en los que las partículas no se adhieren y los suelos cohesivos con una baja fuerza de compresión (0.5 toneladas por pie cuadrado o menos). Entre los ejemplos de suelos Tipo C encontramos la grava y la arena. Debido a que no es estable, el suelo que presenta filtraciones de agua es automáticamente clasificado como suelo Tipo C, independientemente de sus otras características.

Tipo de Excavaciones

Una excavación es una actividad que se trabaja en las construcciones inmediatamente después del replanteo y se utiliza para dar cabida a las fundaciones, zapatas, cimientos, etc. A continuación, un curso que presenta las actividades a realizar para llevar adelante una excavación manual.

Las excavaciones se clasifican en: excavaciones en suelo común y excavaciones en suelo rocoso.

El trabajo puede ser manual o con maquinaria pesada, dependiendo de la magnitud de los volúmenes de tierra a mover y el tipo de material a tratar. Para llevar adelante una excavación debemos tomar en cuenta ciertos pasos:

- Limpieza: Se comienza por una limpieza general y luego se procede a enrasar el nivel del terreno mediante el desmonte de los montículos, utilizándose esa tierra para el relleno de las partes bajas.

- Zanjas: Una vez nivelado el terreno y hecho el replanteo de la construcción, se procede a la apertura de las zanjas. Las zanjas para cimientos varían según la calidad del terreno. Si este es bueno las paredes de las zanjas pueden estar a pico; pero en terrenos desmoronables, y más aún tratándose de zanjas profundas, conviene darles cierto talud y emplear si hay necesidad, medios de consolidación.

Estos medios consisten en recubrir con tablones las paredes de las zanjas, manteniéndolas en su posición con puntales que se apoyen sobre ambas paredes de la zanja. El ancho de la zanja debe tener como mínimo 60 centímetros, para que el obrero pueda trabajar con comodidad. Las excavaciones son de mayor importancia en las construcciones que deben tener sótanos, pues según las características de su suelo, éstos pueden llegar hasta 20 metros de profundidad.

- Métodos de excavación: Las excavaciones en pequeña escala se hacen a pico y la tierra se extrae mediante palas. Suele usarse también en excavaciones a mano, la barreta, que consiste en una barra de hierro que termina en punta, con la cual se hacen una serie de orificios en el terreno que se aseguran con cuñas. Luego se hace desprender un gran trozo de tierra, utilizando la barreta como palanca.

Para efectuar grandes excavaciones es preciso recurrir, por razones de tiempo y economía, a las máquinas excavadoras. Para adelantar el trabajo con mayor rapidez, puede hacerse la excavación en dos o tres capas para así poder emplear, simultáneamente y con comodidad, varias máquinas excavadoras.

- Extracción de las tierras: Se emplea pala mecánica. La tierra extraída es llevada en camiones a sitios indicados previamente.

- Excavaciones en terrenos rocosos: En primer lugar puede hacerse empleando un tipo de barreta, que en su extremo tiene un corte o bisel muy aguzado, que se hace penetrar en el suelo a golpe de martillo. Como es de suponer este trabajo avanza lentamente y por lo tanto, para grandes excavaciones, se hace uso de las barretas mecánicas, martillos compresores o bien explosivos.