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UNIVERSIDAD DE CONCEPCION JAIME RAVANAL P. UNIDAD ACADEMICA LOS ANGELES PROF. PATROCINANTE INGENIERIA (E) GEOMENSURA
TOPOGRAFA EMPLEADA PARA ENFRENTAR FALLA GEOLGICA EN TUNEL
Tnel de Aduccin Central Hidroelctrica Ralco MIGUEL LABRA R. 15 de Marzo de 2004 PATRICIO URTUBIA A. ALUMNOS
SUMARIO
La Habilitacin Profesional comienza dando a conocer antecedentes de la Obra,
generalidades de la construccin de tneles e informacin explicativa acerca de las fallas
geolgicas y su repercusin en el trabajo de tneles. Adems se presentan las opciones de
sostenimiento, bsicas y especiales, que se utilizan en el Tnel de Aduccin de la Central
Hidroelctrica Ralco debido a la presencia de falla geolgica.
Se incluyen tambin las tolerancias requeridas para el trabajo topogrfico en esta Obra.
Se analiza y explica la obtencin de coordenadas en el espacio por medio del mtodo
calculado y el mtodo de grfica digital, con el fin de replantear perforaciones que son
utilizadas para el mejor sostenimiento de la falla geolgica. Tambin se incluye la
metodologa de replanteo utilizada en terreno tanto para las perforaciones como para el
montaje de marcos de refuerzo.
Finalmente se describe la metodologa ideal para llevar a cabo un monitoreo de
deformaciones en un tnel. A la vez se incluye el mtodo utilizado en el Tnel de Aduccin
de la Central Hidroelctrica Ralco y la obtencin de datos para la posterior generacin de
un grfico que representa el desplazamiento de puntos monitoreados especficos.
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INDICE
SUMARIO ............................................................................................................................. 2 INDICE.................................................................................................................................. 3 INTRODUCCION ................................................................................................................ 7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................... 8 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 10
Objetivo General .............................................................................................................. 10
Objetivos Especficos ....................................................................................................... 10 CAPITULO 1 ..........................................................................................................................Antecedentes Generales ..................................................................................................... 13
1.1 ANTECEDENTES DE LA OBRA ............................................................................ 14
1.2 CONSTRUCCIN DE UN TNEL.......................................................................... 15
1.3 FALLA GEOLGICA............................................................................................... 18
1.4 SOSTENIMIENTO DE ROCA.................................................................................. 22
1.4.1 Tipos de Sostenimiento Considerados en el Proyecto......................................... 22
1.4.1.1 Formas de Empleo........................................................................................ 23
1.4.1.2 Hormign Proyectado para Sostenimiento de Excavaciones ....................... 24
1.4.1.3 Materiales ..................................................................................................... 26
1.4.1.4 Refuerzos...................................................................................................... 27
1.4.1.5 Preparacin de las superficies ...................................................................... 28
1.4.2 Refuerzos con Pernos y Marcos .......................................................................... 30
1.4.2.1 Pernos ........................................................................................................... 30
1.4.2.2 Marcos .......................................................................................................... 32
1.4.2.3 Tipos de Marco utilizados en Tnel. ............................................................ 33
3
1.4.3 SOSTENIMIENTO ESPECIAL............................................................................ 39
1.4.3.1 Inyecciones ................................................................................................... 39
1.4.3.2 Micropilotes.................................................................................................. 43 CAPITULO 2 ..........................................................................................................................Metodologa de Clculo, Replanteo y Montaje de Sostenimientos ................................ 52
2.1 TOLERANCIAS ........................................................................................................ 53
2.1.1 Triangulacin Secundaria o de Enlace .................................................................... 55
A Monumentacin ...................................................................................................... 55
B Tolerancias admisibles........................................................................................... 57
2.1.2 Poligonal Bsica o de Precisin............................................................................... 58
A Monumentacin ..................................................................................................... 58
B Tolerancias admisibles........................................................................................... 58
2.1.3 Poligonal Secundaria ............................................................................................... 60
A Monumentacin ..................................................................................................... 60
B Tolerancias admisibles........................................................................................... 60
2.1.4 Nivelacin ptica Geomtrica de Precisin............................................................ 62
A Monumentacin ..................................................................................................... 62
B Tolerancias ............................................................................................................. 62
2.1.5 Nivelacin ptica Geomtrica Corriente ................................................................ 63
2.1.6 Puntos de Referencia o de Apoyo Topogrfico....................................................... 63
A Ubicacin de los puntos de referencia ................................................................... 63
B Identificacin de los puntos de referencia ............................................................. 64
2.1.7 Replanteo y Tolerancias para Excavaciones Abiertas............................................. 64
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2.2 CLCULO DEL ANGULO HORIZONTAL, ANGULO VERTICAL, Y COORDENADAS DE UN PUNTO DE PERFORACIN ............................................. 66
2.2.1 Generalidades .......................................................................................................... 66
2.2.2 Clculo de ngulo Vertical y Horizontal de un Punto de Perforacin ................... 69
2.2.3 Clculo de Coordenadas de un Punto de Perforacin.............................................. 77
2.3 OBTENCIN DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES POR MEDIO DE GRAFICA 3-D ................................................................................................................. 84
2.3.1 Aspectos Generales ............................................................................................. 84
2.3.2 UCS (User Coordinate System)........................................................................... 85
2.3.3 Viewports ............................................................................................................. 90
2.3.4 Comandos de Control de Pantalla ...................................................................... 92
Espacio modelo y espacio papel............................................................................... 92
2.3.5 Visualizacin en 3D............................................................................................. 94
Comando: 3DORBIT ..................................................................................... 95
2.3.6 Obtencin de Coordenadas ............................................................................... 103
2.4 REPLANTEO DE PERFORACIONES ................................................................... 113
2.4.1 Criterios para la perforacin ............................................................................ 113
2.4.2 Objetivos de la Perforacin............................................................................... 117
2.4.3 Metodologa de Replanteo................................................................................. 120
Estacionamiento del Instrumento ........................................................................... 120
2.5 MONTAJE DE MARCOS ....................................................................................... 128
2.5.1 Generalidades.................................................................................................... 128
2.5.2 Metodologa....................................................................................................... 129
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CAPITULO 3 ..........................................................................................................................Monitoreo de Deformaciones........................................................................................... 133
3.1 GENERALIDADES................................................................................................. 134
3.2 MEDIDAS DE CONVERGENCIA ......................................................................... 136 CONCLUSION ................................................................................................................. 143 GLOSARIO....................................................................................................................... 146 BIBLIOGRAFA .............................................................................................................. 149
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INTRODUCCION
En la construccin de las grandes obras civiles, se relacionan una serie de elementos
que hacen factible la realizacin del proyecto, ya sea de orden constructivo, logstico,
econmico, medio ambiental, entre otros. Sin duda al momento de formular un proyecto, es
de vital importancia estudiar los diferentes casos o situaciones que se pueden presentar en
la construccin, y planificar las soluciones a diferentes inconvenientes que pueden surgir.
Esta es, sin duda, la etapa ms difcil al momento de la idealizacin de una obra. La
planificacin de la construccin de un tnel no es la excepcin, pues entran en juego temas
relacionados con la mecnica de suelos, los cuales dictaminan la forma idnea para la
excavacin segura de la seccin proyectada.
La conduccin de un tnel se ve seriamente afectada cuando en un punto de su
avance aparece una falla geolgica, la cual puede ser de mayor o menor gravedad.
Esto conlleva complicaciones a todo nivel que cambian por completo el esquema de
trabajo implicando nuevas actividades y metodologas por parte de los profesionales
involucrados, dentro de los cuales el Geomensor desempea un papel vital llevando la
topografa del tnel en esta nueva circunstancia. Estas metodologas incluyen el apoyo
topogrfico con la precisin necesaria tanto para actividades de soporte, monitoreo de
deformaciones y otras tareas que apuntan al tema de la seguridad, como tambin para otros
trabajos relacionadas directamente con el avance de la excavacin.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Cuando las obras han comenzado, por lo general aparecen condiciones que no
estaban contempladas o que los estudios no advirtieron. En el caso de tneles, las fallas
geolgicas son un real problema para las empresas dedicadas a este tipo de trabajo, puesto
que implica mayores cuidados al momento de excavar debido a que se utilizan tecnologas
mas avanzadas; se deben aadir a la seccin del tnel soluciones de soporte, y adems se
debe contratar mas personal para las actividades antes mencionadas, lo cual hace que las
excavaciones se realicen de forma mas lenta lo que se traduce en un mayor costo.
La presencia de una falla geolgica en la construccin de un tnel hace que se
modifiquen las actividades normales de excavacin. Estas nuevas actividades se desarrollan
en conjunto con diferentes profesionales, siendo el Ingeniero Geomensor el que tiene un
papel importante en estas nuevas actividades. La falla representa un problema en el sentido
de que si se contina excavando de forma convencional, el tnel puede fcilmente
desmoronarse, por lo cual se debe establecer un sostenimiento especial, el cual requiere de
mtodos topogrficos especficos.
Esta Habilitacin Profesional pretende investigar todos los procedimientos
ejecutados en esta circunstancia por medio de realizar una prctica en terreno,
desempeando funciones como topgrafos y manipulando el instrumental utilizado
especficamente para dichos fines, buscando describir por medio de teora, relatos,
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imgenes y videos obtenidos en terreno por los seminaristas, los trabajos que se observaron
in situ mientras se construa el Tnel de Aduccin de la Central Hidroelctrica Ralco,
para finalmente aportar con sugerencias para mejorar u optimizar tales procedimientos, y a
la vez suministrar un medio visual por medio del cual se vuelva an ms clara la
descripcin de la Obra.
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OBJETIVOS
Objetivo General
Estudiar y manejar la topografa que se utiliza para enfrentar la falla geolgica en la excavacin del Tnel de Aduccin de la Central Hidroelctrica Ralco.
Objetivos Especficos
Entregar una descripcin de la obra. Estudiar los clculos necesarios para replantear los puntos de perforacin para la
instalacin de micropilotes y aplicacin de inyecciones.
Describir el replanteo de los puntos de perforacin. Diferenciar mtodos de obtencin de coordenadas tridimensionales de forma
calculada y la grfica digital en 3-D.
Describir la medicin de convergencias. Describir el montaje de marcos. Mencionar las tolerancias y especificaciones tcnicas para el trabajo topogrfico. Dar a conocer los tipos de sostenimientos presentes en la zona de falla. Generar un CD-ROM explicativo referente al tema.
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METODOLOGIA DE TRABAJO 1.- RECOPILACIN DE MATERIAL BIBLIOGRFICO
Descripcin: En esta etapa se recopil la informacin general para ubicarse en el contexto
del tema, y as lograr el nivel de conocimiento necesario para enfrentar esta problemtica.
2.- TRABAJO EN TERRENO
Descripcin: El trabajo en terreno se llev a cabo durante 4 meses, y consisti en
desempear funciones como Topgrafo con el fin de recopilar de informacin en terreno
acerca de las metodologas empleadas, tiempos de trabajo para los distintos replanteos y
conseguir la experiencia en el tema.
Esta etapa se realiz de forma peridica con el fin de aportar al desarrollo de los
trabajos, y relacionar los conocimientos que se tenan a medida que la investigacin se
desarroll.
3.- ESTUDIO Y ANALISIS DE PROCEDIMIENTOS Y METODOLOGIAS
Descripcin: Aqu se desarrollaron los tems de la investigacin, teniendo en consideracin
los objetivos planteados en base a la experiencia adquirida en terreno.
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4.- OBTENCION DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES
Descripcin: Conociendo los procedimientos de replanteo de perforaciones, se
determinaron metodologas simplificadas de obtencin de coordenadas tridimensionales,
tanto en forma manual como tambin en grafica digital, generando conclusiones al
respecto.
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CAPITULO 1
Antecedentes Generales
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1.1 ANTECEDENTES DE LA OBRA
El proyecto al cual est avocada esta Habilitacin Profesional est situado en la comuna
de Santa Brbara en el sector de Alto Bo Bo. El objetivo de dicho proyecto es la
construccin de la Central Hidroelctrica Ralco, cuya presa se encuentra a unos 30 Km.
aproximadamente de la Central Hidroelctrica Pangue.
La Central Ralco est conformada por un conjunto de obras, de pequea a gran
envergadura, dentro de las cuales destacan la presa, las obras de toma, el tnel de aduccin
y la caverna de mquinas conformada por dos unidades donde se ubican las turbinas.
Entre las obras mencionadas, el Tnel de Aduccin presenta el mayor atractivo para
esta Habilitacin Profesional, puesto que dentro de sus 7.137 m de extensin, incluyendo
las obras de toma, se presenta un sector que no permite excavar de forma convencional
debido a una situacin irregular en la composicin geomorfolgica de la roca conocida
como falla.
La seccin del tnel de aduccin es de forma circular con un radio de excavacin 4,90
m que corresponde al radio externo de hormigonado de revestimiento del tnel, el cual
tiene un espesor de 30 cm.
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A lo largo de los 7.000 m existen 3 cambios de pendiente y una chimenea de equilibrio,
destinados al control de la velocidad con que llega el agua al pique en presin y alcanza
finalmente las turbinas para la generacin de energa elctrica.
1.2 CONSTRUCCIN DE UN TNEL
La construccin o perforacin de un tnel se realiza abriendo con explosivos o
taladrando y excavando corredores. Los tneles que atraviesan montaas se suelen empezar
por los dos extremos a la vez, como es el caso del tnel para la Central Hidroelctrica que
se describe en esta Habilitacin. Cuando se construyen tneles muy largos, es necesario
excavar conductos verticales a ciertos intervalos para perforar el tnel desde ms de dos
puntos. La mejora de la maquinaria para taladrar y perforar permite construir un tnel
cuatro a cinco veces ms rpido que con las tcnicas antiguas.
La taladradora de aire comprimido es el avance que ms ha acelerado el proceso de
construccin de tneles en los ltimos aos. Se suelen montar varias perforadoras en unos
vehculos mviles llamados Jumbos, que avanzan hacia la pared de roca y abren huecos
en sitios predeterminados. Estas perforaciones se rellenan con cargas explosivas, se despeja
la zona y se hacen detonar. Despus se eliminan los trozos de roca y se repite el proceso.
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Fig. 1.- Jumbo
Sin embargo, el polvo que generan las explosiones es un problema, ya que retrasa la
excavacin y puede producir enfermedades a los trabajadores. Se ha utilizado en fechas
recientes una mquina que pulveriza una fina cortina de agua que asienta el polvo despus
de la explosin.
En minera, al encontrarse con una falla, se opta simplemente por cambiar la
direccin de la excavacin alejndose de la falla. Considerando que el tnel en cuestin
est destinado a ser un tnel de aduccin para transporte de agua en una central
hidroelctrica, la direccin que lleva es nica y slo se excava en direcciones alternas con
el fin de construir galeras, las cuales tienen entre otros, los objetivos de drenar las grandes
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cantidades de agua presentes en la montaa, y ayudar a la excavacin avanzando de forma
paralela al tnel con mayor velocidad por tener una seccin ms pequea.
Por esto, al encontrarnos con una falla geolgica debemos optar por otras formas de
excavacin, que se adecuen de mejor manera a la situacin. Debido a esto, se implementan
opciones de sostenimiento que entran en juego de acuerdo a los estudios que se van
realizando por Geologa con el apoyo de Topografa.
La opcin utilizada en el tnel que se est estudiando, en condiciones donde no se
presenta la falla, es la de detonar explosivos instalados en perforaciones realizados con
Jumbos dotados de una serie de taladros de distintos dimetros.
Esta opcin no es siempre aplicable debido a que el tipo de roca necesario para
dicho mtodo debe ser el ideal.
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1.3 FALLA GEOLGICA
Una falla se define como una lnea de fractura a lo largo de la cual una seccin de la
corteza terrestre se ha desplazado con respecto a otra. El movimiento responsable de la
dislocacin puede tener direccin vertical, horizontal o una combinacin de ambas. En las
masas montaosas que se han alzado por movimiento de fallas, el desplazamiento puede ser
de miles de metros que representan el efecto, acumulado a largo plazo, de desplazamientos
pequeos e imperceptibles en vez de un nico gran levantamiento. Sin embargo, cuando la
actividad de la falla es repentina y abrupta, se puede producir un fuerte terremoto e incluso
una ruptura de la superficie formando una forma topogrfica llamada escarpe de falla.
La superficie sobre la que se ha producido un desplazamiento se llama superficie o
plano de falla. Si el plano no es perpendicular pero el desplazamiento ha tenido un
componente vertical, las rocas de un lado aparecern posadas sobre las del otro. El lado
ms alto, o superior, se llama labio elevado o subyacente; el inferior se denomina labio
hundido o yacente.
En una falla normal, producida por tensiones, la inclinacin del plano de falla
coincide con la direccin del labio hundido. En una falla inversa, producida por las fuerzas
que comprimen la corteza terrestre, el bloque llamado labio hundido en la falla normal,
asciende sobre el plano de falla; de esta forma, las rocas de los estratos ms antiguos
aparecern colocadas sobre los estratos ms modernos, dando lugar as a los
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cabalgamientos. A veces, adems de producirse este movimiento ascendente tambin se
desplazan los bloques horizontalmente, es el caso de las fallas de desgarre o en cizalla. Si
pasa tiempo suficiente, la erosin puede allanar las dos paredes destruyendo cualquier traza
de ruptura de la superficie del terreno; pero si el movimiento de la falla es reciente o muy
grande, puede dejar una cicatriz visible o un escarpe de falla con forma de precipicio.
Fig.2.- Tipos de Fallas
Como podemos apreciar existen diferentes tipos de falla las cuales pueden interferir
de forma importante las excavaciones de un tnel. En lo particular, la falla encontrada en la
ventana 2 del tnel de aduccin es una inconsistencia del material representado por una
franja que se encuentra en forma transversal al eje del tnel.
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La composicin de esta falla es de material arcilloso con mucha presencia de agua.
Segn investigaciones del departamento de Geologa, se ha concluido que la falla es
producto de poca antigedad en la formacin de ciertos sectores conformados slo por
sedimentacin, y es altamente probable que en construcciones futuras de nuevas centrales
hidroelctricas se encuentren con este tipo de problema a travs de los sondajes geolgicos.
La naturaleza inestable de la falla compuesta de material arcilloso y saturado de
agua, hace necesario que se realicen todo tipo de perforaciones, ya sea para drenar el agua o
para llevar a cabo campaas de sostenimiento tales como las inyecciones o instalacin de
marcos y micropilotes.
Fig. 3.- Perforacin en frente con exceso de agua
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De acuerdo al mtodo escogido de trabajo, la frente que posee falla es sostenida de
forma preliminar por medio de Shotcrete que como lo indica su nombre es un concreto
disparado, el cual se endurece formando un caparazn de una o ms capas, que
posteriormente ser perforado e inyectado.
La falla tiene entre 60 y 70 m de ancho, distancia que cruza transversalmente la
seccin del tnel entre aproximadamente los kilometrajes 4281 y 4341 del tnel de
aduccin.
Fig.4.- En la imagen se muestra una planta de la condicin del tnel de aduccin y galeras auxiliares (en
verde) en relacin a la falla geolgica (en amarillo).
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1.4 SOSTENIMIENTO DE ROCA
Las caractersticas o tipo de sostenimiento de roca que se especifica en cada caso, as
como sus requerimientos mnimos, se indican en los Planos de Proyecto. No obstante la
entidad encargada de la Inspeccin podr aprobar u ordenar otros tipos de sostenimientos o
requerimientos complementarios si, a su juicio, las condiciones reales de la roca encontrada
lo hacen necesario.
Los tipos de sostenimientos deben estar claramente especificados con anterioridad a la
construccin de un tnel, ya que stos deben ser instalados inmediatamente despus de una
voladura.
1.4.1 Tipos de Sostenimiento Considerados en el Proyecto
En las obras del proyecto Ralco, tanto para las excavaciones subterrneas como las
excavaciones abiertas en roca, se ha considerado el empleo de sostenimientos de roca por
medio de pernos de refuerzo y/o hormign proyectado, este ltimo con o sin mallas de
acero o barras de acero de refuerzo. Para la excavacin de la boca de entrada y salida del
tnel, y por supuesto en aquellos tramos del tnel de aduccin y galeras auxiliares en
donde se presenta la falla geolgica, se ha considerado adems la utilizacin de marcos
reticulares y barras de acero llamadas Marchiavantis.
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Fig.5.- Marchiavantis
1.4.1.1 Formas de Empleo
A Sostenimiento Sistemtico
El sostenimiento sistemtico es aquel que se coloca en forma regular en una cierta
superficie o zona o a lo largo de una lnea determinada.
B Sostenimiento Eventual
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El sostenimiento eventual es aquel cuya colocacin est condicionada a la calidad
de la roca que se encuentra al excavar. Este sostenimiento puede abarcar incluso toda la
superficie rocosa de la zona considerada, puede ser local o puede no requerirse
sostenimiento alguno. El tipo de sostenimiento que se coloque, as como sus caractersticas
(separacin entre pernos, espesor final de hormign proyectado, si este lleva o no malla de
refuerzo, etc.) y extensin definitiva, deben ser siempre sometidos a la aprobacin de la
Inspeccin antes de ser ejecutados.
1.4.1.2 Hormign Proyectado para Sostenimiento de Excavaciones
El hormign proyectado se define como el tipo de hormign colocado por
lanzamiento a alta velocidad sobre una superficie por cubrir, que sea capaz de
autosoportarse sin escurrir ni desprenderse en cualquier posicin que sea aplicado.
La aplicacin o empleo del hormign proyectado podr ser sistemtica o eventual,
pudiendo llevar malla de refuerzo.
El hormign sistemtico debe estar especificado en los planos, debiendo colocarse
en forma regular en las superficies indicadas en stos. Segn sean las caractersticas y
calidad reales de la roca encontrada en la excavacin, la Inspeccin podr ordenar que se
aumente el rea de aplicacin y/o el espesor del hormign proyectado especificado en los
planos.
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El hormign proyectado eventual depender de las caractersticas reales de la roca
encontrada. Tanto su ubicacin como espesor final debern ser propuestos por el
Contratista y sometidos a la aprobacin de la Inspeccin antes de su ejecucin, o bien sern
ordenados por ste.
La Inspeccin podr ordenar que se aumente el rea de aplicacin y/o espesor del
hormign proyectado ya colocado, si, a su juicio aparecen signos en la roca que lo hagan
necesario.
La colocacin de mallas de refuerzo se define en los planos, o bien, deber ser
propuesta por la empresa constructora, segn la calidad de la roca encontrada, y sometida
previamente a la aprobacin de la Inspeccin, o bien, ser ordenada por ste.
En ocasiones justificadas, se pueden emplear fibras de acero las cuales se mezclan
con el hormign. La proporcin de fibra en la mezcla y el tipo de fibra depender de la
calidad de la roca a sustentar. Lo anterior debe ser siempre aprobado por la Inspeccin ante
de su ejecucin.
Para colocar el hormign, se podr utilizar cualquiera de los dos procedimientos
normalmente empleados: por va hmeda o por va seca, con los equipos de uso
habitual para este tipo de trabajo. No obstante, la Inspeccin podr exigir, previo al empleo
del equipo en obra, una prueba en las condiciones que determine.
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La superficie revestida o sostenida con hormign proyectado deber llevar
perforaciones de drenaje sistemticas de dimetro mnimo 40mm (1 pulgada), de 50cm
de profundidad en roca y separadas 200cm entre si o como se indique en los planos. No
obstante, segn las condiciones reales de la roca, la Inspeccin podr ordenar efectuar
perforaciones con profundidades y/o separaciones distintas de las indicadas, aumentar el
dimetro de las perforaciones, e incluso, limitar las zonas en que se ejecutaran las
perforaciones.
1.4.1.3 Materiales
Los materiales componentes del hormign proyectado deben cumplir con la norma
chilena NCH 148, 1498 y 163 para tipos, elementos componentes, propiedades fsicas y
mecnicas de los materiales que a continuacin se mencionan:
- Cemento: Debe ser, preferentemente, de alta resistencia. Salvo que las condiciones
de la roca permitan un cemento de menor calidad, pero que cumpla con las normas
chilenas.
- Agua: Debe cumplir con las estipulaciones que indica la normativa vigente.
- Agregados Ptreos: Deben cumplir con la normativa, y adems deben estar libres de
toda materia extraa (restos de origen vegetal, desperdicios, etc.).
- Aditivos: La dosificacin del hormign proyectado debe incluir un acelerador de
fraguado que le confiera una resistencia inicial en el plazo ms breve posible,
compatible con una adecuada manipulacin. Este acelerador no debe producir
disminucin de la resistencia del hormign proyectado a 28 das en mas de un 10%
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con respecto a la resistencia a 28 das de un hormign de las mismas caractersticas
sin aditivos.
1.4.1.4 Refuerzos
El hormign proyectado podr ser reforzado por medio de mallas de acero soldadas
o barras de acero para hormign.
Las mallas de refuerzo son de acero soldadas con una calidad especificada, de
dimetro mnimo 4 mm, con reticulado 10 x 10 cm.
Fig.6.- Muro sostenido por Shotcrete, pernos y malla Acma.
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La malla es colocada sobre una primera capa de hormign proyectado salvo en
aquellos casos en donde se especifique lo contrario en los planos. Adems, debe seguir lo
mas ajustadamente posible el contorno de la superficie, de modo que su distancia a sta
vare entre el contacto directo y 10 cm como mximo. La separacin mnima entre mallas
es de 2,5 cm. Debe quedar adems un recubrimiento mnimo de hormign proyectado de
2,5 cm sobre la ltima malla que se coloque.
La malla se deber fijar firmemente a la roca mediante un procedimiento que evite
su desplazamiento al aplicar el hormign proyectado.
Cuando se utilizan barras de acero para hormign, estas deben ser de una calidad
determinada, pues en una obra de esta envergadura, los elementos que se utilizan para la
construccin de las obras del proyecto llmese cemento, arena, aditivos, acero, etc., siempre
cuentan con una escala de calidad que est claramente especificada en las normas
competentes, y en otros casos estipuladas por Inspeccin.
1.4.1.5 Preparacin de las superficies
Para poder aplicar el hormign proyectado sobre las superficies a sustentar, stas deben
estar en ciertas condiciones las cuales se pasan a mencionar a continuacin.
- Colocacin sobre Roca: La aplicacin sobre roca debe aplicarse inmediatamente
despus de la tronadura, luego de haberse eliminado los trozos de roca sueltos.
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En caso de que haya transcurrido un tiempo y se produzca acumulacin de polvo, la
superficie deber ser limpiada con un chorro de agua o aire a presin y presentarse
hmeda en el momento de aplicar la capa de hormign.
- Colocacin sobre una capa anterior de hormign proyectado: Si la colocacin se
realiza antes de haber finalizado el fraguado de la capa precedente, no es necesario
tratar la superficie. En caso contrario, esta ltima debe ser lavada previamente con
un chorro de agua y aire a presin y presentarse hmeda en el momento de aplicar la
nueva capa de hormign proyectado.
- Filtraciones: En el caso de superficies donde existan filtraciones, stas debern ser
captadas y desviadas, de manera de eliminar el agua en escurrimiento y las pozas de
agua sobre la superficie de aplicacin con el fin de permitir una adecuada
colocacin del hormign proyectado.
Una vez preparada la superficie el hormign proyectado se debe colocar en capas
sucesivas de un espesor mnimo de 2,5 cm, medido sobre las puntas de roca para la primera
capa y sobre los puntos sobresalientes para las capas siguientes.
La idea de la primera capa es de sustentar y rellenar parcialmente las irregularidades de
la excavacin, suavizando la superficie y redondeando las aristas.
Se debe dejar transcurrir, entre capas sucesivas, slo el tiempo mnimo necesario para
que el endurecimiento de la capa ya colocada sea el adecuado para poder recibir y soportar
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la nueva capa de hormign proyectado. Las capas de hormign proyectado deben ser de
una operacin continua, y cuando se noten escurrimientos, excesos de humedad u otros
defectos, es necesario detener el proceso pues ciertamente el hormign proyectado est o
quedar defectuoso. Todo lo anterior es el tpico procedimiento de colocacin del hormign
proyectado en condiciones normales.
Existe la posibilidad de que las condiciones atmosfricas no sean las ideales, pues
pueden existir temperaturas menores a 5 C lo que podra causar problemas tales como el
congelamiento de las superficies donde se aplicar hormign proyectado, el congelamiento
del agua en la mezcla. En esos casos se toman medidas tales como calentar el agua a una
temperatura no superior a 60 C calentar los agregados ptreos.
1.4.2 Refuerzos con Pernos y Marcos
1.4.2.1 Pernos
Se designan como pernos o pernos de refuerzo los elementos construidos por una
barra de acero colocada en una perforacin y fijada en la roca.
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Fig.7.- Ejemplo de perno insertado en roca.
De acuerdo a la manera como se fijan a la roca, se distinguen dos tipos de pernos:
sellados y con fijacin mecnica. La colocacin de los pernos puede ser sistemtica o
eventual.
Los pernos sistemticos se colocan distribuidos en forma regular en una cierta
superficie o zona. En el caso de los pernos eventuales, tanto la distribucin de los pernos,
como su dimetro, longitud e inclinacin dependern de las caractersticas reales de la roca
encontrada.
En general, los pernos se colocan en forma perpendicular a la superficie terica de
excavacin si sta es plana y en forma radial si ella es curva. No obstante, si las
caractersticas de la roca lo hacen necesario, los pernos pueden tener otras direcciones, lo
que es claramente avisado al Geomensor que direccione la entrada de la perforacin para el
perno.
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El Geomensor debe procurar que el inicio de la perforacin se ubique, en lo posible
en una zona de roca sin fisuras, y cuidando que la distancia entre pernos no vare en ms de
un 20% con respecto a lo indicado en los planos.
Los pernos definitivos son del tipo sellados lo que significa que la fijacin a la roca
en toda su extensin se produce a travs de algn producto aglomerante (cemento, lechada,
adhesivo, etc.) que envuelva totalmente la barra.
Cuando existe la necesidad de instalar pernos temporales frecuentemente son
utilizados los pernos SPLIT SET que su fijacin se produce por friccin de un tubo
metlico ranurado contra la roca al ser el dimetro de la perforacin menor que el dimetro
del tubo. Por otro lado tambin son utilizados los pernos SWELLEX en que la fijacin se
produce por la expansin de un tubo en la perforacin por medio de agua a presin la que lo
deforma acomodndolo a las irregularidades de la roca.
1.4.2.2 Marcos
Los marcos de refuerzo estn destinados a trabajar en conjunto con el hormign
proyectado que los envuelve. La roca en la zona entre marcos se sostiene mediante
hormign proyectado armado con mallas de acero, formando bvedas que se apoyan en los
marcos.
Los elementos del marco estn construidos por barras redondas, constituyendo
estructuras reticulares.
32
Para el montaje de los marcos se requiere la presencia de un Geomensor que
verifique el buen posicionamiento de dicha estructura (Ver Montaje de Marcos / Cap. 2)
1.4.2.3 Tipos de Marco utilizados en Tnel.
Fig. 8- Macro HEB
(El marco HEB es ms resistente al exceso de peso que el marco reticulado)
33
Fig.9.- Marco Terico para excavacin en zona de alto riesgo por medio de pilotos consecutivos cada 1 m.
34
Fig.10.- Marco Reticulado.
35
Fig. 16.- Marco HEB para galera
Fig. 11.- Corte Marco HEB.
36
En algunos casos muy necesarios, los marcos son contnuos en todo el contorno de
la excavacin y se complementan con algn tipo de radier o contrabveda de hormign
proyectado u hormign convencional en el radier (caso de tneles). La finalidad de este
procedimiento es evitar que los marcos sufran deformaciones producto de la presin
ejercida sobre ellos en sectores con falla geolgica, dando as un mayor soporte en la base
de estos por medio de dicho radier o contrabveda.
Fig.12.- Radier de refuerzo en base de marco (El marco puede encontrarse armado a media seccin cuando
se excava por fases).
Los marcos empleados para sostenimiento en tneles deben estar construidos por
elementos con uniones de tope o traslapadas, debern seguir aproximadamente el contorno
terico de excavaciones del proyecto y cumplir con las exigencias antes mencionadas.
37
Fig.13.- Fase 1 de marco excavada en zona de falla bajo presencia de micropilotes.
Para excavar en la frente que ha sido consecutivamente inyectada con lechada se
utiliza el Martillo Atlas Copco 850H que funciona de forma hidrulica y golpea repetidas
veces el muro picando el material con relativa precisin.
38
Fig. 14.-. Martillo Atlas.
1.4.3 SOSTENIMIENTO ESPECIAL
El sostenimiento especial es el utilizado en casos de riesgo elevado de derrumbe, y
puede complementarse con las anteriores opciones de soporte mencionadas.
Aqu se encuentran las inyecciones y los micropilotes.
1.4.3.1 Inyecciones:
Las inyecciones, como su nombre lo indica consisten en llevar a cabo inyecciones de
lechada en puntos especficos de la roca con el fin de crear una roca artificial por dentro
de la falla misma con el propsito de estabilizar dicha falla y crear un techo que d
seguridad contra derrumbes causados por fuerzas que confluyen desde la falla hacia afuera,
las cuales seran absorbidas en parte por la lechada ya endurecida, pudiendo as, luego de
39
una o ms campaas de inyeccin, convertir esa zona inestable en roca artificial factible de
excavar.
La lnea imaginaria por la cual debe entrar cada inyeccin debe ser calculada
previamente, y la perforacin debe seguir fielmente dicha lnea, debido a que las
inyecciones se extienden por varios metros dentro de la frente y se han dispuesto
previamente con el objetivo de cubrir reas especficas de la falla.
Es muy importante que no queden sectores donde no llegue la lechada que debe
esparcirse de forma uniforme dentro de la falla puesto que esto podra traducirse en un
derrumbe o un desprendimiento por la presin que escapara por el espacio que queda sin
inyectar, pudiendo causar variadas complicaciones, que van desde atraso de la excavacin,
hasta prdida de maquinarias o incluso vidas humanas.
Las perforaciones pueden ser paralelas o con ngulo de elevacin, segn sea
dictaminado y requieren siempre de la presencia de un Geomensor y una Estacin Total
Lser para establecer un punto de empate con la mayor precisin posible.
Las perforaciones con ngulo forman un paraguas que, al realizar la inyeccin, cubrir
la parte superior de la futura excavacin, formando verdaderos techos y muros de
contencin que estabilizan la falla.
40
(X1,Y1,Z1)
(X2,Y2,Z2)
Fig.15- Direccin de Perforado para una Inyeccin.
41
En vista de que se llevan a cabo una gran cantidad de estudios antes de determinar la
posicin y direccin de las perforaciones, se entiende que se debe cumplir a cabalidad el
proceso y mtodo de perforado con la maquinaria y personal adecuados.
La inyeccin es ejecutada por empresas especializadas que poseen la maquinaria
especfica para la operacin.
Estas mquinas inyectoras deben ser capaces de generar gran presin, de manera
que pueda la lechada penetrar en la arcilla o los espacios o fracturas presentes en la falla.
La inyeccin se realiza con verdaderas jeringas que consisten en tubos sintticos
por los cuales entrar la lechada con una gran presin, y poseen vlvulas para controlar
dicha presin en el extremo de la jeringa que queda fuera de la roca.
Fig.16.- Jeringas inyectoras en plena operacin sobre el contorno de la frente.
42
1.4.3.2 Micropilotes: En lneas generales, un micropilote es un pilote pequeo, usualmente de dimetro
entre 114 mm y 220 mm, dotado de una armadura tubular y posteriormente inyectado con
lechada de cemento o mortero. Su longitud vara de acuerdo a la necesidad y es
dictaminada por Geologa.
Fig.17- Punta y trozo de cuerpo de un micropilote.
43
Fig.18.- Se logra apreciar micropilotes instalados, y adems el micropilote N11 en pleno proceso de
llenado con lechada.
Fig.19.- Situacin de un micropilote dentro de la zona sin excavar.
44
Los micropilotes son herramientas de sustentacin lo cual hace que tengan un
amplio campo de aplicacin.
Para efectos del Tnel de Aduccin, los micropilotes nos ayudarn a reforzar el
terreno y a darnos estabilidad al distribuir las cargas dentro de la falla con el fin de poder
excavar con el menor riesgo posible.
Fig. 20.- Sector excavado bajo campaas consecutivas de micropilotes. (Se aprecian los extremos de un
paraguas).
45
Dentro de las posibles aplicaciones para los micropilotes, podemos mencionar que
permiten la consolidacin y refuerzo de la infraestructura de viaductos y tneles, as como
el recalce de puentes y pilares sin afectar en demasa el flujo de las vas.
Se emplean igualmente para el refuerzo de cimentaciones de acueductos, la
consolidacin de presas y el recalce de muelles, diques e instalaciones portuarias.
Dentro de los casos en que es aconsejable el uso de micropilotes se puede
mencionar, habitualmente en todas las obras de refuerzo o recalce de cimentaciones que no
se perturba la actividad normal en el edificio o nave en la que se trabaja. Incluso en el caso
de estructuras como puentes, viaductos y galeras, puede estudiarse la posibilidad de llevar
a cabo los trabajos sin entorpecer el paso de vehculos, trenes, etc.
Los micropilotes estn provistos de armaduras constituidas por barras de acero
corrugado o tubera.
Fig. 21.- Micropilotes
46
Fig. 22.- Seccin del Micropilote.
Las perforaciones se ejecutan con un sistema de rotacin o rotopercusin, por medio
de elementos de corte como coronas de widia, martillos de fondo, barrenas helicoidales,
trialetas, etc. que encabezan una serie de tubos hasta alcanzar la profundidad necesaria.
47
Fig.23.- Esquema de disposicin de inyecciones y micropilotes en planta.
48
La evacuacin de materiales se logra por medio de circulacin de agua o presin de
aire. Con estos sistemas las paredes del taladro quedan perfectamente limpias, sin partculas
de terreno movidas que afecten a la friccin entre el micropilote y el terreno.
Fig. 24.- Eliminacin de material de la perforacin.
El vertido de micropilotes se realiza con tcnicas especiales y con morteros de
elevada dosificacin de cementos de alta calidad.
En esta fase se procede a la extraccin de la tubera de vertido mientras se
comprime el mortero contenido en dicha tubera con golpes de aire a presin controlada.
49
El vertido se puede realizar en presencia de agua, falda fretica, artesiana, etc.
gracias a las tcnicas empleadas que permiten eliminar el agua presente en la tubera y
proceder a la realizacin del micropilote sin riesgos.
Dentro de las ventajas del uso de micropilotes se puede mencionar:
La eliminacin de obras complementarias de unin de los micropilotes a la
estructura.
Que las cargas concentradas sobre el terreno sean distribuidas, por medio de los
micropilotes, en varios puntos y en zonas de terrenos no directamente afectadas por
las mismas.
Desde el comienzo de las obras de micropilotes se observan mejoras del estado de
equilibrio de las estructuras, porque cada elemento entra en funcin nada ms
empezar el fraguado del mortero. Dicho fraguado es muy rpido, tanto por el uso de
morteros altamente dosificados como por el empleo de golpes de aire a presin
controlada.
Las obras a ejecutar pueden programarse en tiempo y coste, en particular si se
conocen datos caractersticos del terreno.
50
Los micropilotes inclinados absorben tambin pequeos esfuerzos horizontales.
La realizacin de las perforaciones no transmite sacudidas a las estructuras a
recalzar ni a edificios adyacentes. Esto es importantsimo en el trabajo de tneles,
puesto que al trabajar en roca inestable, cualquier fuerza significativa que se aplique
de forma incorrecta se traducira en derrumbe.
51
CAPITULO 2
Metodologa de Clculo, Replanteo y Montaje de Sostenimientos
52
2.1 TOLERANCIAS
En esta seccin se busca dar a conocer las tolerancias para los procedimientos que
habitualmente se utilizan en la construccin de las obras subterrneas y superficiales.
El Geomensor deber efectuar el replanteo topogrfico de las obras, apoyndose en
un principio, de los puntos bsicos de control topogrficos existentes en la zona de las obras
y en las adyacentes a ella. Para ello deber llevar la referencia topogrfica a la cercana de
la obra.
Para cada punto replanteado el Geomensor determinara su posicin real, tanto en
proyeccin horizontal como en altimetra, refirindola al sistema bsico de coordenadas y
cotas del proyecto.
Para determinar las coordenadas de los monolitos de referencia topogrfica, en la
cercana de las obras, el Geomensor deber efectuar una triangulacin a partir de los pilares
de triangulacin bsica. Para esta triangulacin se aplicar las tolerancias y otras exigencias
establecidas que ms adelante se comentan.
Los clculos de la triangulacin del sistema bsico de coordenadas del proyecto
Ralco se hicieron con bases reducidas al nivel del mar.
53
Es importante mencionar que el procedimiento de replanteo deber ser sometido
previamente a la aprobacin de la Inspeccin, ya que esta entidad regularmente busca que
los replanteos se realicen de una manera que sea fcilmente controlable.
El sistema de unidades que se utiliza es el sistema mtrico decimal. Las mediciones
angulares son expresadas en grados, minutos y segundos de arco centesimal.
En todos los trabajos topogrficos el Geomensor debe cumplir siempre con las
tolerancias que se indican mas adelante.
Si las medidas corresponden a los valores tericos sealados en los planos y
especificaciones del proyecto, las tolerancias se referirn a dichos valores tericos.
Si las medidas corresponden a valores de referencia no sealados en los planos ni
especificaciones del proyecto, las tolerancias se referirn a los valores aprobados por la
Inspeccin.
En caso de haber discrepancias entre las medidas efectuadas por Geomensores de
empresas contratistas y la Inspeccin, que en el caso es Endesa, prevalecern las de este
ultimo.
54
2.1.1 Triangulacin Secundaria o de Enlace
La determinacin de las cotas de los monolitos de referencia topogrfica se deben
hacer a partir de los puntos de referencia (PR) existentes en la zona y mediante una
nivelacin ptica geomtrica de precisin, de acuerdo con las tolerancias establecidas para
ese tipo de trabajo, las que se indican ms adelante.
A Monumentacin
Los monolitos de una triangulacin secundaria o de enlace se debern fundar
preferentemente en roca. Para la construccin de los monolitos se deben tener presente los
siguientes aspectos:
a) Monolito fundado en roca
Los monolitos fundados en la roca debern construirse de acuerdo con las siguientes
condiciones:
- Se deber efectuar un escarpe superficial de la roca dejando la superficie
relativamente horizontal y libre de toda materia orgnica.
55
- El monolito se fijara a la superficie de la roca por medio de un cncamo de
acero de 20 mm de dimetro, anclado con lechada de cemento y con una
profundidad mnima de 40 cm.
- El monolito se construir con hormign, ser de seccin cuadrada de 30 x 30
cm y de 20 cm de altura.
- El cncamo deber sobresalir aproximadamente 1 cm de la cara superior del
monolito. La cabeza sobresaliente deber ser redondeada y la referencia
topogrfica se materializar por la interseccin de dos lneas rectas grabadas
en la cabeza del cncamo.
b) Monolito fundado en terreno natural
Los monolitos debern cumplir con las siguientes condiciones:
- Los monolitos se construirn con hormign.
- Quedarn fundados a una profundidad mnima de 40 cm, variando esta hasta
alcanzar terreno firme y con una superficie horizontal.
- Tendrn una seccin transversal de 30 x 30 cm y debern sobresalir 30 cm
sobre el terreno natural.
- En el centro del monolito se deber empotrar una barra cilndrica de fierro
de 20 mm de dimetro y 30 cm de longitud, con el extremo redondeado que
deber sobresalir aproximadamente un centmetro por sobre la superficie del
hormign. La referencia topogrfica propiamente tal quedar materializada
56
por la interseccin de las dos lneas rectas grabadas sobre la cabeza
redondeada de la barra.
B Tolerancias admisibles
a) Tolerancias mximas admisibles en la lectura de los ngulos horizontales
El valor de la desviacin angular con relacin al promedio deber ser menor o igual a 10
segundos de arco centesimal.
b) Tolerancias mximas admisibles en la lectura de los ngulos verticales
La diferencia mxima admisible entre lecturas de los ngulos verticales efectuadas en
directa y en trnsito deber ser menor o igual a 10 segundos de arco centesimal.
c) Distancia entre vrtices
Las distancias entre vrtices adyacentes, que forman la cadena de una triangulacin
secundaria podrn estar comprendidas entre 300 y 2000 m.
d) Desnivel entre vrtices
Los vrtices de una triangulacin secundaria debern, en lo posible, situarse en un
mismo plano altimtrico. Se aceptarn desniveles entre vrtices ntervisibles que den
ngulos verticales no mayores que 10 grados centesimales entre sus planos altimtricos.
57
2.1.2 Poligonal Bsica o de Precisin
La poligonal bsica o de precisin se emplear para el replanteo de tneles y otras
obras que requieren replanteos de alta precisin.
La determinacin de las cotas de los puntos de referencia o de apoyo topogrfico,
necesarios para el replanteo de las obras subterrneas, se har a partir de las cotas de los
monolitos de referencia topogrfica y mediante una nivelacin ptica geomtrica de
precisin, de acuerdo con las tolerancias que ms adelante se mencionan.
A Monumentacin
Los monolitos para la poligonal bsica o de precisin se deben construir de acuerdo
con las condiciones establecidas anteriormente.
B Tolerancias admisibles
a) El valor mximo de correccin angular azimutal estar dado por la expresin:
Ne *5=
58
En que:
e = error de cierre azimutal expresado en segundos de arco centesimal
N = numero de lados que tiene la poligonal de precisin en su recorrido
b) El error mximo de cierre en posicin est determinado por la relacin:
22 yxe +=
En que x y y son las proyecciones del error de cierre de la poligonal sobre los ejes ortogonales del sistema de referencia (X, Y).
c) El error mximo admisible de cierre de la poligonal de precisin, expresado en
metros, se determinar por la expresin:
e mx. = 0,020 + 0,00005 * L
En que L es la longitud total de la poligonal en metros.
59
2.1.3 Poligonal Secundaria
La poligonal secundaria se emplear para el replanteo de obras exteriores.
La determinacin de las cotas de los puntos de referencia se deben hacer a partir de
las cotas de los monolitos de referencia topogrfica y mediante una nivelacin ptica
geomtrica corriente, de acuerdo a las tolerancias que ms adelante se mencionan.
A Monumentacin
Los monolitos para la poligonal bsica o de precisin se debern construir de
acuerdo con las condiciones establecidas anteriormente.
B Tolerancias admisibles
a) El valor mximo de correccin angular azimutal estar dado por la expresin:
Ne *25=
60
En que:
e = error de cierre azimutal expresado en segundos de arco centesimal
N = numero de lados que tiene la poligonal secundaria en su recorrido
b) El error mximo de cierre en posicin est determinado por la relacin:
22 yxe +=
En que x y y son las proyecciones del error de cierre de la poligonal sobre los
ejes ortogonales del sistema de referencia (X, Y).
c) El error mximo admisible de cierre de la poligonal secundaria, expresado en
metros, se determinar por la expresin:
e mx. = 0,050 + 0,0001 * L
En que L es la longitud total de la poligonal en metros.
61
2.1.4 Nivelacin ptica Geomtrica de Precisin
La nivelacin de precisin debe ser cerrada, es decir, de ida y vuelta.
A Monumentacin
- Se ubicaran a una distancia no mayor de 500 m entre ellos.
- Los monolitos para la nivelacin geomtrica de precisin se debern
construir de acuerdo con las condiciones establecidas anteriormente.
B Tolerancias
El error mximo admisible del cierre esta dado por la siguiente expresin:
Ke *002,0=
e = error de cierre expresado en metros.
K = Distancia horizontal, en kilmetros de recorrido (ida y vuelta).
62
2.1.5 Nivelacin ptica Geomtrica Corriente
El error de cierre de una nivelacin cerrada no deber ser mayor de 2 mm por cada
500 m.
La tolerancia mxima admisible esta dado por la siguiente expresin:
Ke *008,0=
Donde:
e = error de cierre expresado en metros.
K = Distancia en kilmetros de recorrido de la nivelacin completa (ida y vuelta).
2.1.6 Puntos de Referencia o de Apoyo Topogrfico
A Ubicacin de los puntos de referencia
Los puntos de referencia (PR) que se materialicen para el replanteo y control de las
obras, debern ser construidos en lugares cercanos a estas, permitiendo que de una sola
operacin instrumental sea posible el control o los replanteos correspondientes. Adems,
debern quedar en lugares que no interfieran con las obras del proyecto y tampoco
63
entorpezcan el movimiento expedito de vehculos, equipos y/o personas durante el avance
de las obras.
B Identificacin de los puntos de referencia
Se deber procurar que se pueda identificar fcilmente la referencia topogrfica,
instalando en las cercanas del monolito un letrero que sea visible a distancia y que pueda
leerse por ambas caras. Los letreros deben ser metlicos y deben indicar claramente el
nombre que identifica al punto de apoyo topogrfico, pudiendo adems incluir su cota y
coordenadas, siempre y cuando Inspeccin lo permita.
2.1.7 Replanteo y Tolerancias para Excavaciones Abiertas
El Geomensor debe replantear en el terreno cada una de las secciones transversales
mediante algn procedimiento que permita su fcil visualizacin e identificacin desde
cualquier punto de la seccin.
El replanteo deber mantenerse permanentemente desde el inicio de las
excavaciones y, una vez terminadas las faenas, las seales no debern retirarse. El
64
procedimiento de replanteo deber ser sometido previamente a la aprobacin de la
Inspeccin y deber estar concebido de manera que sea fcilmente controlable.
Los replanteos se debern ejecutar de manera tal que la cota y ubicacin de cada
punto replanteado no difieran de la cota y ubicacin terica en valores mayores que los
siguientes:
- Diferencia en ubicacin : 0,05 m.
- Diferencia en cota : 0,05 m.
65
2.2 CLCULO DEL ANGULO HORIZONTAL, ANGULO VERTICAL, Y
COORDENADAS DE UN PUNTO DE PERFORACIN
2.2.1 Generalidades
Para cualquier replanteo de un punto en especfico es preciso contar con la
informacin necesaria segn el instrumento que se utilizar para dicho efecto. En el caso de
la topografa de tneles, el Geomensor debe contar con informacin bsica para el
replanteo, constituida por la distancia y ngulo que tienen dos puntos en relacin a un punto
de referencia.
El replanteo de los puntos de perforacin para la instalacin de micropilotes y
soluciones estabilizadoras con inyecciones se realiza en esta faena con instrumental lser
que indica de forma precisa las coordenadas de cualquier punto donde se apunte, puesto
que esta tecnologa trabaja en base a rebote sin necesidad de instalar un prisma en el lugar
que se quiera medir. Por esto es conveniente saber determinar las coordenadas X, Y, Z de
los puntos de perforacin para poder sacar provecho de tal tecnologa.
La forma habitual de proponer las perforaciones para micropilotes o inyecciones en
la frente, es presentar lneas imaginarias que poseen ngulos de inclinacin en X y Z y se
interceptan en un punto determinado, formando un tipo de paraguas en donde los
desplazamientos producidos en el eje X y en el eje Z son los elementos necesarios para
66
calcular las coordenadas que mas tarde se utilizarn para guiar al brazo del Jumbo para la
perforacin deseada.
Fig. 25- Componentes del esquema tipo de Perforacin.
Existe tambin la posibilidad de replantear las perforaciones de forma diferente a
como comnmente se ha explicado, mediante un procedimiento en el cual se calculan
ngulos verticales y horizontales, los cuales cambian de forma inversamente proporcional.
Con estos ngulos es posible configurar Jumbos de ltima generacin, y as ubicarlos cerca
de la frente y que ste comience a perforar de forma automtica.
Es importante mencionar que el sistema de referencia del tnel se basa segn los
ejes X, Y, Z, en donde el eje X representa el ancho del tnel, el eje Y representa el
67
kilometraje del tnel y por ultimo, el eje Z representa la cota del tnel la cual est
referenciada al nivel medio del mar.
Fig. 26.- Se aprecia la distribucin de los ejes cartesianos en la seccin del tnel.
Como podemos apreciar en la figura anterior, el eje Y es el direccionamiento del
tnel donde se marcan los PK, que son los kilometrajes, pues es as como se le nombra en
faena. En tanto el eje Z es otro de los eje que es muy til para el calculo que mas adelante
se describir, ste vara para la cota del punto entre 5,50 y 5,50, pero dependiendo para el
trabajo a desarrollar puede ser tambin 4,90 m que es el radio de excavacin 4,60 que es
el radio de hormigonado. Por ultimo, al igual que el eje Z, el eje X tambin vara segn el
radio a utilizar para la construccin, y son este eje y el eje Z las componentes que se
68
desplazan desde el origen que es la interseccin del Pk (eje Y) con la frente del tnel (plano
XZ).
2.2.2 Clculo de ngulo Vertical y Horizontal de un Punto de Perforacin
El clculo de los ngulos horizontal y vertical para un punto de perforacin se
realiza mediante funciones trigonomtricas simples utilizando datos que proporciona el
Dpto. de Geologa tales como el radio, separacin, cantidad y ngulo de elevacin de las
perforaciones. Dicho ngulo est referido a la horizontal en el sentido de avance, pero
considerando el ngulo de pendiente del tnel.
69
0.66
R5.25
Eje Z
Eje X
Puntos de Perforacin
1 2 3
4 5 6 7
Fig. 27.- Datos proporcionados por Geologa (vista frontal e isomtrica).
70
Con el radio de perforacin y la separacin de las perforaciones se determina el
ngulo por medio del despeje del ngulo del Teorema del Coseno, como ejemplo se utilizarn los datos de la figura anterior:
= ArcCos (( L12 + L22 L 2 ) / ( 2 * L1 * L2 )) = 7,2076
Donde L1 Y L2 son el radio de perforacin, y L la separacin de las perforaciones.
Este ngulo se mide en arco sexagesimal y siempre ser constante, por lo cual slo
basta amplificarlo por el de numero de separaciones del eje Z . Es importante mencionar
que el eje de referencia debe ser el eje Z, ya que generalmente se instala una perforacin
sobre este eje como lo indica la figura anterior, y la separacin angular entre la referencia y
el punto de perforacin es el dato a utilizar. En un segundo caso se puede dar que el eje Z
sea bisectriz del ngulo de separacin entre dos puntos lo cual no significa problema alguno
para efectos de clculo.
Como antes se ha mencionado, tambin existe un ngulo de elevacin de las
perforaciones con respecto a la horizontal, cuyo dato es fundamental para comenzar el
clculo de las componentes rectangulares que permite obtener el ngulo horizontal y
vertical de un punto. Este ngulo de elevacin es vertical y slo se mantiene para la
perforacin central, ya que este ngulo disminuye pudiendo reducirse a cero a medida que
las perforaciones se alejan del eje Z, a la vez se incrementa un ngulo horizontal que parte
en 0 (eje Z) hasta como mximo el valor del el ngulo de elevacin.
71
Rad
io
Delta Y
Fig. 28- Perfil longitudinal del tnel de aduccin junto a los elementos participantes para el clculo de
ngulos horizontales y verticales.
Para comenzar el clculo de ngulos, se debe determinar la distancia entre la frente
y el punto de interseccin de las lneas imaginarias, estas lneas se denominan as porque
son la prolongacin de las perforaciones, hacia el sentido del sector ya excavado, y stas
convergen a un punto comn.
Con el ngulo de elevacin y el radio de perforacin se determina el Delta Y
mediante la funcin Tangente. Este Delta Y ser un dato constante para los siguientes
clculos.
Y = R / Tg = 5,25 / Tg 10 = 29,774 m. Nota: Datos de la Fig. 27, Pg. 70.
72
Donde R es el radio de perforacin y el ngulo de elevacin de las perforaciones.
El resultado que se obtuvo indica que a 29,774 m de la frente se encuentra el punto
de interseccin de las lneas imaginarias. Luego el ngulo horizontal y vertical para el
punto N4 son:
Punto Ang. Horizontal Ang. Vertical 4 0 10
Para el punto 4 el ngulo horizontal es 0 y vertical 10 porque sta perforacin se
encuentra proyectada sobre el eje Z y no presenta desplazamiento alguno sobre el eje X,
pero desde ahora en adelante las dems perforaciones tienen desplazamiento a lo largo del
eje Z como tambin sobre el eje X, por lo cual los ngulos se modificaran en forma
inversamente proporcional, ya que la forma de proposicin de perforaciones se hace
siguiendo el contorno del tnel.
Para poder ver de mejor manera este cambio se calcular el ngulo horizontal y
vertical para el punto N 5 de la Fig. 27.
Como ya se obtuvo el ngulo = 7,2076 , que significa que la perforacin 5 se encuentra a 7,2076 del eje Z, slo queda por utilizar las funciones Seno y Coseno para
determinar el X y Z para el punto 5, lo anterior se grafica en la siguiente figura.
73
Fig. 29.- Vista isomtrica de las componentes X, Z, Y, radio de perforacin, ngulo , ngulo horizontal y ngulo vertical del punto 5.
Z = Cos * R = Cos 7,2076 * 5,25 = 5,209m. X = Sen * R = Sen 7,2076 * 5,25 = 0,659m.
Es importante indicar que el ngulo de elevacin se mantiene siempre, en relacin al
eje Y que es el eje de revolucin . Como se puede apreciar en la figura anterior, las lneas
celestes son las prolongaciones de las perforaciones y estas tienen 10 en relacin al Delta
Y, y forman planos oblicuos en donde se mantienen dicho ngulo de elevacin. De forma
contraria, la proyeccin de la lnea celeste que une el punto 5 con el punto de interseccin
de las proyecciones, sobre el plano YZ, determina una lnea que est por debajo de la lnea
74
imaginaria que se encuentra a 10, por lo tanto ya se visualiza grficamente la disminucin
de ngulo antes mencionada.
Con los valores Z, X y la constante Y, se determina mediante la funcin
Tangente el ngulo vertical y ngulo horizontal respectivamente del punto 5 en relacin al
punto de interseccin de las lneas imaginarias de perforacin.
Ang H = Arctg ( X / Y ) = Arctg ( 0,659 / 29,774 ) = 1,2673
Ang V = Arctg ( Z / Y ) = Arctg ( 5,209 / 29,774 ) = 9,9226
A modo de simplificar del proceso de clculo de ngulos verticales y horizontales,
se puede resumir todos los pasos anteriores por medio de la simplificacin de las
operaciones trigonomtricas en funcin al simple despeje de una operacin en funcin a
otra. Por ejemplo para calcular el ngulo horizontal, se necesitan X y Y en la frmula
recin tratada, pero bien sabemos que X y Y tienen sus propias frmulas para poder ser
determinadas, entonces reemplazando las expresiones para X y Y en la frmula de
ngulo horizontal. Simplificando trminos semejantes queda la siguiente frmula para
ngulo horizontal:
H = Arctg (Sen * Tg ), donde es un valor constante representado por el ngulo de elevacin de las perforaciones, y el ngulo de separacin de las perforaciones medido sobre el plano ZX. Para el clculo del la frmula del ngulo vertical, el proceso es idntico
al anterior.
75
En resumen las frmulas que permiten determinar los ngulos horizontales y
ngulos verticales de los puntos de perforacin en relacin al punto de las intersecciones de
las lneas imaginarias son:
H = Arctg (Sen * Tg ) V = Arctg (Cos * Tg )
Hay que hacer hincapi en que el ngulo debe ser amplificado por el puesto que tiene la separacin a partir del eje Z, por ejemplo se calcular el ngulo horizontal y vertical
del punto N 6.
H = Arctg (Sen (7,2076*2) * Tg 10 ) = 2,5134
V = Arctg (Cos (7,2076*2) * Tg 10 ) = 9,6912
Para el punto 6, el ngulo es el doble que para el punto 5, de ah la amplificacin por 2 en la frmula anterior. A continuacin se presenta el registro tipo de ngulos para
terreno con datos de la Fig. 27 (la longitud de las perforaciones son dictaminadas por
Geologa).
Punto ng. Horizontal ng. Vertical Long. Perforacin
1 -3,7176 9,3091 12 m. 2 -2,5134 9,6912 12 m. 3 -1,2673 9,9226 12 m. 4 0 10 12 m. 5 1,2673 9,9226 12 m. 6 2,5134 9,6912 12 m. 7 3,7176 9,3091 12 m.
76
Aqu los ngulos negativos indican una apertura en el sentido contrario a las agujas
del reloj. Dichos ngulos pueden escribirse tambin de la siguiente forma al sumarlos con
360:
Punto ng. Horizontal ng. Vertical Long. Perforacin
1 356,2824 9,3091 12 m. 2 357,4866 9,6912 12 m. 3 358,7327 9,9226 12 m. 4 0 10 12 m. 5 1,2673 9,9226 12 m. 6 2,5134 9,6912 12 m. 7 3,7176 9,3091 12 m.
Como podemos apreciar en el registro anterior, slo es necesario calcular la mitad
de las perforaciones, pues como la figura es simtrica, se repiten los ngulos en el lado
opuesto.
2.2.3 Calculo de Coordenadas de un Punto de Perforacin
Como antes ya se ha mencionado, el replanteo de perforaciones se puede hacer en
base a dos procedimientos. Uno es el de configurar el Jumbo con los ngulos horizontales y
verticales de las perforaciones, y el otro es por medio del replanteo por coordenadas para
poder guiar el brazo del Jumbo. Sin duda siempre ser necesario calcular todos los datos en
gabinete, pues hacerlo en terreno puede ser peligroso ya que uno debe estar atento a las
77
condiciones del tnel, a las maquinarias que transitan por l, y por sobre todo el cometer un
error de calculo producto de las incomodas condiciones para hacerlo.
La base fundamental para calcular coordenadas, es tener ngulos y distancias lo cual
se simplifica siguiendo la metodologa ya tratada, entonces se hace necesario conocer las
componentes que entran en juego al momento del clculo y que fueron descritas en la
seccin anterior.
La nica complejidad del proceso es la de calcular una distancia que
denominaremos Delta Y1, que ser fundamental para la obtencin rpida de coordenadas.
Existen datos que se deben conocer antes de calcular las coordenadas, uno de estos
datos es la longitud del brazo del Jumbo, ya que esta distancia debe ser descontada del
tramo que hay entre el punto de interseccin de las lneas imaginarias y el punto de
perforacin. Para efectos de clculo supondremos esta distancia en 4,13m.
78
Fig. 30.- Vista isomtrica de los segmentos Delta Y1, Delta Y2, Delta Y, ngulo de elevacin y con lneas
verdes el brazo del Jumbo.
Se tienen los siguientes datos de la figura anterior; la longitud del brazo del Jumbo
igual 4,13m, el ngulo de elevacin igual a 10, radio de perforacin igual a 5,50m y
ngulo de separacin igual a 20. Con lo anterior podemos calcular la distancia Delta Y:
Delta Y = R * Tg = 5,5 / Tg 10 = 31,192m
Ahora determinar la distancia P-1 mediante la funcin Seno:
P-1 = R / Sen = 5,5 / Sen 10 = 31,673m.
79
A esta distancia se le resta el largo del brazo del jumbo:
P-4 = (P-1) (1-4) = 31,673 4,13 = 27,543m.
Ahora se puede determinar Delta Y1 con la funcin Coseno:
Delta Y1 = Cos * (P-4) = Cos 10 * 27,543 = 27,125m.
Luego se deben calcular los ngulos verticales y horizontales de los puntos 1, 2, 3.
estos ngulos son fijos tambin para los puntos 4, 5, 6, ya que estos puntos pertenecen a la
lnea (P-1), (P-2) y (P-3) respectivamente. El modo de clculo de ngulos se realizar por
medio de las frmulas simplificadas para obtencin de ngulos vertical y horizontal:
H1 = Arctg (Sen (0) * Tg 10 ) = 0
V1 = Arctg (Cos (0) * Tg 10 ) = 10
H2 = Arctg (Sen (20) * Tg 10 ) = 3,4512
V2 = Arctg (Cos (20) * Tg 10 ) = 9,4080
H3 = Arctg (Sen (20*2) * Tg 10 ) = 6,4664
V3 = Arctg (Cos (20*2) * Tg 10 ) = 7,6926
80
Punto ng. Horizontal ng. Vertical
1 0,0000 10,0000 2 3,4512 9,4080 3 6,4664 7,6926
Fig. 31.-. Descomposicin de la figura isomtrica del tnel, se aprecian las distancias P-T, P-Q, P-S, Q-S,
Q-T, S-5, 5-T.
El clculo de la coordenada Z del punto 5 se hace mediante la funcin Seno del
ngulo entre la horizontal y la proyeccin del punto sobre el plano YZ (Ang. V), y la
distancia del origen de la figura a la proyeccin del punto sobre el plano YZ (dist. P-T).
Como no tenemos la distancia P-T, esta se calcula con la funcin Coseno utilizando la
81
distancia P-Q (Delta Y1) y el ngulo vertical antes mencionado. Si reemplazamos y
despejamos las frmulas anteriores una en funcin de otra se determina la siguiente
expresin para la coordenada Z:
Z = Sen V * ( (P-Q) / Cos V) )= Sen 9,4080 * ( 27,125 / 9,4080) = 4,494
Nota: Esta distancia debe ser agregada a la cota del punto medio de la frente, para efectos prcticos del
ejemplo la cota del punto en 0.
Para el clculo de la coordenada X se sigue la misma secuencia anterior pero
visualizando la proyeccin del punto sobre el plano XY, de lo cual se obtiene una frmula
simplificada semejante a la anterior para la coordenada X, pero modificada slo en que el
ngulo a utilizar es el horizontal:
X = Sen H * ( (P-Q) / Cos H) )= Sen 3,4512 * ( 27,125 / 3,4512) = 1,636
Para la determinacin de la coordenada Y slo es necesario restar el resultado de la
diferencia entre el delta Y y el delta Y1 al Pk de la frente.
Y = Pk ( Y Y1) = 100 ( 31,192 27,125) = 95,933
82
A continuacin se muestra el registro final con la coordenadas de los puntos antes
nombrados:
Punto X (m) Y (m) Z (m)
1 0,000 100,000 5,500 2 1,881 100,000 5,168 3 3,535 100,000 4,213 4 0,000 95,933 4,783 5 1,636 95,933 4,494 6 3,074 95,933 3,664
Se hace notar que el procedimiento explicado en este capitulo para obtener ngulos
horizontales, ngulos verticales, y coordenadas de un punto de perforacin, puede ser uno
de las muchas formas que lo hacen posible.
83
2.3 OBTENCIN DE COORDENADAS TRIDIMENSIONALES POR MEDIO DE
GRAFICA 3-D
2.3.1 Aspectos Generales
La aplicacin de programas de diseo asistido por computadora (CAD), permite
aumentar la eficiencia en los procesos de diseo y dibujo mecnico, en los aspectos de
facilidad de uso, ahorro de tiempo y formacin de libreras para intercambio.
El software utilizado con mayor frecuencia por los Geomensores es definitivamente
el AutoCAD, el cual, por sus caractersticas de adaptabilidad a las tareas de usuarios
especficos, su gran diversidad de comandos y herramientas y su estructura de arquitectura
abierta, se ha convertido en el instrumento indispensable para quienes efectan su trabajo
por medio del manejo de grficos.
Se ha escogido AutoCAD 2000 puesto que a partir de esta versin se han
optimizado de gran manera las opciones y herramientas para el dibujo en 3D en
comparacin a sus predecesores.
El dominio y configuracin adecuados de las herramientas de AutoCAD le permiten
al usuario mejorar sus habilidades, optimizar tiempos de ejecucin y aumentar la calidad de
su trabajo.
84
Hay ocasiones en que el trabajo de dibujo digital requiere de una representacin ms
completa, o tal vez ms fcil de interpretar, para las cuales el dibujo en 2D no nos satisface
del todo, por ejemplo cuando se necesita obtener coordenadas en el espacio, o cubicar un
slido a partir de vistas en planta o en corte, la mejor solucin se presenta generando
figuras o elementos en 3D.
Es evidente que las aplicaciones para el dibujo en 3D son ilimitadas, por tanto, a
medida que se van optimizando los procesos digitales, es obligacin del profesional irse
actualizando y adquiriendo los conocimientos necesarios para enfrentarse a distintas
situaciones y poder adaptarse con facilidad a los constantes avances de la tcnica.
Por cierto, cabe mencionar que es necesario dominar los aspectos bsicos del
dibujo en 2D antes de comenzar a dibujar en el espacio.
2.3.2 UCS (User Coordinate System)
AutoCAD dispone de varias herramientas de gran utilidad para dibujar con
precisin. El mtodo ms exacto consiste en especificar coordenadas. Todos los dibujos se
sitan sobre una rejilla invisible llamada sistema de coordenadas cartesiano, con un eje
horizontal (X) y uno vertical (Y). Cada unidad de esa rejilla corresponde a una unidad de
las que hayamos seleccionado desde el principio para dibujar. Al hacerlo, podemos indicar
un par ordenado para localizar un punto, como se muestra en la figura siguiente:
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Fig. 32.- Cuadricula.
Otras coordenadas disponibles son las relativas, que se refieren al ltimo punto que
hayamos entrado al dibujo, y las polares, que se componen de una distancia y un ngulo
medidos a partir de un punto fijo, llamado polo.
AutoCAD tiene un sistema fijo de coordenadas llamado Sistema Mundial de
Coordenadas (WCS) y un sistema de coordenadas mvil, llamado Sistema de Coordenadas
del Usuario (UCS)
El dibujo en 3D est regido generalmente por la ubicacin del plano de coordenadas
(UCS) y la vista en la cual trabajamos (las acciones tridimensionales se llevan a cabo en un
espacio plano que vara su posicin segn la conveniencia del usuario)
Fig. 33.- Icono USC.
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Se define el UCS para cambiar la ubicacin del punto de origen 0,0,0 y la
orientacin del plano XY y el eje Z. Se puede ubicar y orientar un UCS en cualquier lugar
del espacio 3D, adems es posible definir, guardar y cargar cuantos UCS sean necesarios.
Ejemplo:
Primer UCS
Segundo UCS
Modelo con 2 UCS
Iconos UCS
UCS rotado en torno al eje X
UCS visto en planta.
Display en 3D
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(El icono del lpiz quebrado aparece cuando el borde del plano XY del UCS en
uso, es casi perpendicular a la direccin de visin o a la pantalla. Este icono le advierte que
no es recomendable especificar coordenadas en este Viewport haciendo clic con el cursor).
Comando: UCS
Opciones (disponibles tambin desde el men de herramientas):
1. New: Nuevo UCS
a. Origen: Determina el origen de un sistema coordenado (pinchar un punto)
b. Zaxis: Define la direccin del eje de coordenadas Z. Se ingresa primero un
punto A de coordenadas y luego un punto B por donde pasar el eje Z.
c. 3point: Define el sistema de coordenadas seleccionando 3 puntos: Origen;
un punto en la direccin positiva del eje X; Otro en la direccin positiva del
eje Y.
d. Object: Define el UCS basndose en la orientacin de una identidad
establecida.
e. View: Define el UCS paralelo al UCS activo. El origen del UCS ser el
mismo para el nuevo UCS.
f. X/Y/Z: Permite crear un nuevo UCS a partir del UCS activo, sobre
cualquiera de sus ejes de coordenadas.
2. Move: Mover el Origen (0,0,0)
3. Orthographic: UCS ortogrfico (Top, Left, etc.)
4. Prev: Activa el UCS que previamente ha sido guardado en la memoria.
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5. Restore: Activa el UCS que ha sido guardado en la memoria con anterioridad.
6. Save: Guarda en la memoria un UCS para ser activado posteriormente.
7. Del: Borra un UCS que ha sido guardado en la memoria.
8. Apply: Aplica un UCS
9. ?: Visualiza en la pantalla un listado de todos los UCS almacenados.
10. World: Visualiza en la pantalla el Sistema de Coordenadas Universales (WCS)
Tambin se puede acceder a estas opciones por medio de la barra de herramientas. Para
activarla se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...
Fig. 34.- Barra de herramienta USC.
89
2.3.3 Viewports
A menudo es necesario tener variadas vistas de un modelo al mismo tiempo, para
poder tener puntos de vista diferentes y reconocer elementos de manera ms
comprensible.
Para estos casos se puede activar 2 o mas ventanas apuntadas al mismo objeto y se
puede visualizar dentro de ellas de forma independiente una de otra.
Dichas ventas se activan al pinchar dentro de ellas, dejando de esta manera, sin
cambios visuales las ventanas restantes.
Ejemplo:
Comando: VPORTS
Fig. 35.- Men de ventanas mltiples.
90
En la opcin APPLY TO se puede escoger la ventana activa (CURRENT
VIEWPORT) para continuar dividindola en ms ventanas.
Fig. 36.- Ejemplo de Viewports
(Notar que en la ventana superior derecha se han ocultado las lneas no visibles del
slido sin afectar a los otros Viewports. Esta se realiza por medio del comando HIDE,
el cual es solo momentneo y se puede anular con el comando REGEN)
91
2.3.4 Comandos de Control de Pantalla
2.3.4.1 Espacio modelo y espacio papel
En los dibujos de AutoCAD se puede trabajar en espacio modelo (Tiled), flotante
(Floating) o en espacio en papel (Paper space).
Para activar dichas herramientas se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...
Luego se hace clic en CUSTOMIZE...
Fig. 37.- Men barra de herramientas
Encontraremos dichas herramientas en la categora STANDARD
Fig. 38.- Iconos Standard.
92
Espacio modelo
Espacio flotante
Espacio papel
Gran parte de la edicin de dibujos se realiza en espacio modelo, creando primero el
modelo 2D o 3D del objeto que se desea representar. Este es el modo en que se inicia
Autocad por defecto.
El espacio papel se utiliza para organizar el dibujo, efectuar anotaciones y trazar
varias vistas del mismo. Se puede crear una hoja con vistas detalladas o usar este espacio de
acuerdo a sus necesidades especficas.
En espacio papel, el rea de dibujo es un espacio en blanco que representa al papel
donde se organizar el dibujo. En este espacio puede crear ventanas grficas flotantes en
las que exhibir vistas diferentes del modelo. En espacio papel, las ventanas grficas
flotantes, que reciben el mismo tratamiento que cualquier objeto, pueden desplazarse o
variar de tamao para presentar el dibujo como convenga. No debe verse obligado a dibujar
en una nica vista, como en espacio modelo. Por lo tanto, puede crear cualquier
combinacin de ventanas grficas flotantes. En espacio papel, tambin puede dibujar
objetos, como bloques de ttulos o anotaciones, sin que el modelo en s se vea afectado.
Debido a que las ventanas flotantes se consideran objetos, no est permitido
modificar el modelo en espacio papel. Para trabajar con el modelo en una ventana flotante
93
deber cambiar a espacio modelo. El resultado es que podr trabajar con el modelo
mientras conserva toda la presentacin del dibujo visible. Las posibilidades de
modificacin y alternancia de vistas con las ventanas grficas flotantes son enormes, por la
facilidad de controlar las vistas aisladas. Por ejemplo, puede desactivar o congelar las capas
en algunas de las ventanas sin que las otras se vean afectadas. Tambin puede activar o
desactivar la visualizacin de una ventana grfica o alinear las vistas entre las ventanas
grficas y ajustar su escala en funcin de la presentacin del dibujo.
2.3.5 Visualizacin en 3D
Lo primero que se debe hacer es activar la barra de herramientas para las distintas
vistas de un modelo desde el espacio.
Para activarla se hace clic en el Menu VIEW / TOOLBARS ...
Fig. 39.- Barra de herramientas de visualizacin.
94
De esta forma se puede realizar un escrutinio del modelo desde diferentes ngulos
cada vez que el usuario lo desee.
2.3.5.1 Comando: 3DORBIT
Indiscutiblemente la herramienta ms til para el trabajo en 3 dimensiones es 3D
ORBIT puesto que nos permite realizar un escrutinio del modelo en tiempo real. Esta
herramienta aparece por defecto en AutoCad 2000 y ofrece una enorme cantidad de
opciones para visualizar y explorar un dibujo hasta el ms mnimo detalle.
Ejemplo:
Este es un cubo visto en planta antes de activar el comando 3DORBIT.
Fig. 40.- Vista en planta
Luego se hace clic en el icono de 3DORBIT y se pincha sobre la figura dejando el
botn izquierdo apretado y rotando la figura como se desee. (Pinchando dentro de los
crculos pequeos se logran movimientos bidimensionales)
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Fig. 41.- Cubo rotado en el espacio.
Estando en modo 3DORBIT se puede hacer clic con el botn derecho sobre la
pantalla para obtener una nueva serie de opciones para la visualizacin.
Fig. 42.- Men 3DORBIT.
MORE
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Fig. 43.- Men More.
Adjust Distance: Ajustar distancia
Swivel Camera: Girar cmara
Continuous orbit: Hacer rotar el modelo de forma continua con respecto su eje.
Zoom Window: Ventana de Zoom
Zoom Extents: Zoom total
Adjust Clipping Planes: Ajustar planos de corte
Front Clipping On: Corte frontal activado
Back Clipping On: Corte posterior activado
PROJECTION
Fig. 44.- Men Projection
Proyeccin Paralela y en Perspectiva
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SHADING MODES.
Este sub-Menu es tambin muy til a la hora de comprender figuras
tridimensionales que lucen complejas por la gran cantidad lneas visibles que pueden
aparecer en un dibujo. Comnmente se usa el comando HIDE en estos casos, pero
con los SHADING MODES se puede ir un paso ms all.
Fig. 45.- Men Shading Modes
Wireframe: Es el modo normal
Fig. 46.- Wireframe
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Hidden: Es el modo con lneas ocultas
Fig. 47.- Hidden
Flat Shaded: Es el modo de renderizado en tiempo real (poligonizado)
Fig. 48.- Flat Shaded
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