Autodesk AutoCAD Civil 3D - Módulo Intermedio - Versión 1.00 (Capítulo IV)

DESCRIPCIÓN

PAG. 163

GRADINGS GRADING S Y LÍNEAS CARACTERÍSTICA CARACTERÍSTICAS S

PAG. 166

DISEÑO DE PLATAFORMA PLATAFORMAS S SIMPLES Y POZAS

PAG. 168

DISEÑO Y PROYECCIÓN DE CANALES MEDIANTE GRADINGS

PAG. 200

SECCIONAMIENTO DE EXPLANA EXPLANACIONES CIONES

PAG. 217

CONTROL VOLUMÉTRICO

PAG. 219

Autodesk AutoCAD Civil 3D (NIVEL INTERMEDIO)

CAPÍTULO IV HERRAMIENTAS DE CREACIÓN DE EXPLANACIONES 4.1.

Descripción.

4.1.1. Consideraciones Generales.

El desarrollo histórico de infraestructura desde los inicios de la civilización, ha ido de la mano de la modificación de la morfología del terreno natural, por lo que, ha sido necesario realizar explanaciones que sean capaces de acoplarse a los desniveles y geometría de los contornos principales de la infraestructura; y que en ciertos casos, implican realizar modificaciones severas de las condiciones geográficas de una determinada zona, como es el caso de ubicación de estructuras de retención; así, la proyección de explanaciones sobre el terreno natural, depende de muchos parámetros; dentro de los cuales se puede mencionar: la geometría longitudinal y transversal de las obras a proyectar; desniveles de transición; funcionalidad; lineamientos de diseño y medioambientales, en función de estándares locales, regionales, nacionales e internacionales; tiempo de vida útil, tipo de explanación, uso de maquinaria, método constructivo; etc.

Siendo las explanaciones, las modificaciones sustanciales que se le deberá dar al terreno de fundación, será necesario identificar sus principales elementos; así, la Figura N° 4.01, los muestra:

Figura N° 4.01: Isométrico de una Explanada o Terraza. Fuente: Tecnología de Construcción de las Explanaciones, Dr. Ing. Pedro A. Orta Amaro.

La tecnología de construcción de las explanaciones, ha evolucionado en los últimos siglos, por lo que, si tomamos como referencia, las explanaciones realizadas hasta el siglo XIX, se podrá destacar que, se usaba materiales de todo tipo para compensación y conformación de terraplenes, sin tener Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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CAPÍTULO IV HERRAMIENTAS DE CREACIÓN DE EXPLANACIONES 4.1.

Descripción.


El desarrollo histórico de infraestructura desde los inicios de la civilización, ha ido de la mano de la modificación de la morfología del terreno natural, por lo que, ha sido necesario realizar explanaciones que sean capaces de acoplarse a los desniveles y geometría de los contornos principales de la infraestructura; y que en ciertos casos, implican realizar modificaciones severas de las condiciones geográficas de una determinada zona, como es el caso de ubicación de estructuras de retención; así, la proyección de explanaciones sobre el terreno natural, depende de muchos parámetros; dentro de los cuales se puede mencionar: la geometría longitudinal y transversal de las obras a proyectar; desniveles de transición; funcionalidad; lineamientos de diseño y medioambientales, en función de estándares locales, regionales, nacionales e internacionales; tiempo de vida útil, tipo de explanación, uso de maquinaria, método constructivo; etc.

Siendo las explanaciones, las modificaciones sustanciales que se le deberá dar al terreno de fundación, será necesario identificar sus principales elementos; así, la Figura N° 4.01, los muestra:

Figura N° 4.01: Isométrico de una Explanada o Terraza. Fuente: Tecnología de Construcción de las Explanaciones, Dr. Ing. Pedro A. Orta Amaro.

La tecnología de construcción de las explanaciones, ha evolucionado en los últimos siglos, por lo que, si tomamos como referencia, las explanaciones realizadas hasta el siglo XIX, se podrá destacar que, se usaba materiales de todo tipo para compensación y conformación de terraplenes, sin tener Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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en cuenta las propiedades geomecánicas de los suelos, lo que le daba una corta durabilidad a las obras y plazos extensos de ejecución, con ello sumado que los trabajos eran realizados manualmente. Luego, entre la primera mitad del siglo pasado, se comenzó a tener un mayor énfasis en el uso de materiales, seleccionándolos, y llevando mejores controles de calidad, además, de la incorporación de maquinaria para realizar los procesos constructivos; sin embargo, aún no se tenía en cuenta las investigaciones geotécnicas previas al diseño y construcción de explanaciones en la gran mayoría de los casos; y cuyas exigencias, fueron incorporándose por la ocurrencia de deslizamientos, filtraciones, fallas estructurales o poca vida útil que conllevaron a que se preste más atención a los diseños previos. Así, entre la década de los 50 a la década de los 80, se enfatizó en las investigaciones geotécnicas previas al diseño de una explanación, expl anación, incorporando correctas técnicas y metodologías para el control de compactaciones y los análisis de estabilidad de taludes, produciéndose un amplio desarrollo de explanaciones a nivel mundial, automatizando muchos procesos al incorporar el uso de maquinaria pesada, con tareas puntuales. Desde la segunda mitad de la década de los ochentas, y hasta el día de hoy, se exigen rigurosos estudios geotécnicos, estructurales, hidrológicos, sísmicos, etc., tratando de aprovechar al máximo el uso de materiales locales y el mejoramiento de los mismos, mediante diferentes métodos de dosificación y mejoramiento de propiedades de suelos en algunos casos; además, de que, la mecanización de los trabajos se ha desarrollado al máximo, en función de un correcto rendimiento y tratando de minimizar al máximo los efectos negativos medioambientales. De lo descrito anteriormente, se rescata que los diseños y proyecciones de las explanaciones deberán en lo posible, el aprovechamiento máximo de los materiales existentes en la zona, tratando de compensar los volúmenes de excavación, con los requeridos como material de relleno; ya que, el escenario ideal, sería que todo el material de desmontar, pase automáticamente a ocupar el material requerido para rellenar, considerando los factores de compensación de suelo en estado natural, a, estado suelto, y de estado suelto, a, estado compactado. 4.1.2. Clasificación de las Explanaciones.

Será necesario clasificar las explanaciones, siguiendo dos grandes criterios para su concepción; así, se tiene: 4.1.2.1.

Según su diseño.

La compensación de materiales de una explanación incidirá directamente en la forma de proyección de la misma, adoptando acciones ingenieriles, que sean capaces de cubrir las demandas principales, de geometría, estabilidad estática y dinámica, calidad paisajística, durabilidad, etc.; en donde, no necesariamente, un escenario de diseño compensatorio, puede ser el más económico, pudiendo si ser la alternativa de solución desde el punto de vista funcional y viceversa. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Así, se pueden mencionar que las explanaciones, se subdividen en dos subgrupos: ❖

Explanaciones Compensadas: Son aquellas explanaciones “Ideales”, las cuales se compensan con el mismo material de excavación (V EXC. = VRELL.); siendo a veces, las más usadas cuando el material de corte es el adecuado para realizar rellenos estructurales.:

❖

Explanaciones No Compensadas: En este grupo de explanaciones, se distinguen dos sub-casos; en donde hay exceso de material de desmonte (V EXC. > VRELL.), para un primer sub-caso, disponiéndose el material excedente de corte en botaderos cercanos a la obra; o en los cuales hay deficiencia de material de relleno (V EXC. < V RELL.), por lo que, será necesario disponer de canteras de préstamo lateral para realizar las explanaciones, como segundo caso.

4.1.2.2.

Según su Forma y Dimensiones:

Este tipo de explanaciones, se subdividen en: 

Terrazas: También conocidas como, explanadas o plataformas, y en las cuales, predomina el área explanada sobre la altura de la misma.

Como ejemplo, podemos mencionar: un botadero, una cantera, una explanación para un patio de máquinas, etc. 

Terraplenes: A diferencia de las terrazas, para este caso hay mayor predominancia longitudinal, sobre el área proyectada; por lo tanto, será marcada la diferencia, entre el ancho y la altura de la explanación; así, podemos mencionar como ejemplo: la conformación de subrasantes en una carretera, en un canal de gran sección transversal, pistas de aterrizaje, un dique de d e una presa de gran longitud, etc.

4.1.3. Consideraciones Generales de Diseño y Construcción de Explanaciones.

El diseñar adecuadamente una explanación, no solo dependerá de las necesidades para las cuales se plantee su solución, sino, la misma deberá d eberá plantearse en un determinado espacio, que sea funcional, de la serviciabilidad adecuada y que sea sostenible en el tiempo; así, para esto, será necesario, primero realizar todos los estudios topográficos, geotécnicos, hidrológicos, climatológicos, ambientales, etc. Con estos datos, se procederá a realizar un diseño óptimo, sustentable y sostenible, obteniendo planos de plantas, perfiles, cortes, secciones, obras de arte, drenaje superficial y subterráneo, que se ajuste a las demandas funcionales para las cuales fue diseñad a, proveyendo de estudios minuciosos de estabilidad interna, asentamientos diferenciales, consolidaci ón, resistencia a fenómenos naturales, entre otras fuerzas externas, que puedan causar pérdidas económicas, humanas y medioambientales. Además, los planos y estudios elaborados, deberán ser capaces de acoplarse a la realidad existente en campo, teniendo un especial énfasis a la hora de realizar los replanteos topográficos, así mismo, Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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se debe asegurar un correcto método constructivo, llevando un minucioso control del mismo, por lo que, muchas veces, se descuida el crecimiento superficial, la firmeza de las compactaciones, la proyección y revegetación de taludes de corte, acciones, que no solo conllevan a tener geometrías muy diferentes a las conceptualizadas originalmente; sino, también, en algunas ocasiones, presentando un potencial demasiado elevado de riesgo. 4.1.4. Conceptualización de Explanaciones con Civil 3D.

Existen dos grandes grupos para trabajar las explanaciones mediante Autodesk AutoCAD Civil 3D, con casi los mismos resultados, pero con diferentes conceptualizaciones generales generale s y específicas para su concepción y proyección. El primero, es generar explanaciones a partir de obras lineales, anclando ensamblajes y sub-ensamblajes, con alineamientos horizontales y verticales, para tener un modelamiento en tres dimensiones, de los cuales, se puede extraer volúmenes de explanaciones; sin embargo, el segundo grupo de conceptualización de explanaciones, es el que desarrolla líneas características de explanación, las mismas que están ubicadas dentro de un emplazamiento y que son capaces de modelar una explanación, en función de alturas relativas y absolutas, con diferentes condicionantes para proyectar taludes de corte o relleno, sobre una superficie base o en parte de la misma, siguiendo diferentes criterios para su modelación. Los modelamientos obtenidos a partir de líneas características son capaces de acoplar cualquier geometría existente, ya sea funcionando a partir de líneas y/o polilíneas cerradas o abiertas, las mismas, que pueden tener elevaciones variables y que deben ajustarse previamente a un patrón de diseño, que deberá seguir ciertas condiciones mínimas para su existencia. También, se pueden obtener líneas características a partir de alineaciones, obras lineales y desfases escalonados; los mismos, que podrán ser usados de forma personalizada en función de las necesidades del modelamiento. Desde ya el control volumétrico de explanaciones mediante este tipo de modelamiento, es más exacto que el obtenido mediante medi ante obras lineales, por lo que, el proyectar un condicionante del tipo de desmonte/terraplén, da como resultado un acople casi perfecto sobre el terreno base, detallado; en donde, y cuya cubicación, será más precisa, cuanto más puntos o vértices de triangulación tenga la superficie base; por lo tanto, una simple comparación de superficies, dará una cubicación mucho más realista. Finalmente, es de mencionar, que se puede usar los dos tipos de modelamientos de explanaciones, para obtener una explanación compuesta y cuyos casos particulares, serán analizados y tratados en los Capítulos N° V, VI y VII. 4.2.

Gradings y Líneas Características.

Los Gradings, son un grupo compuesto de entidades de Civil 3D, que crean las condiciones suficientes para que, a partir de una línea característica o huella, se creen superficies de expl anación mediante líneas de intersección y líneas de d e proyección, en función de una cara (área ( área limitada por líneas de explanación), para obtener una superficie final de explanación o superficie modelada. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Es necesario que las líneas características y las explanaciones de diseño, estén contenidos dentro de un emplazamiento de explanación, pudiendo usarse líneas de parcelación para realizar explanaciones; además, se puede sectorizar un grupo de explanaciones, para trabajar diferentes explanaciones, dentro de un mismo emplazamiento; pudiendo variar las propiedades geométricas iniciales de una línea característica con la finalidad de compensar cortes con rellenos, o simplemente para cambiar las condiciones del diseño original. Para crear objetos de explanación, se debe partir de una proyección hacia un objeto desde una huella seleccionada compuesta por líneas características. Los objetos de proyección para definir una explanación, a partir de una línea característica, definen objetos de explanación a partir de distancias, elevación fija, elevación relativa y del tipo intersección de superficie; los mismos que se muestran en las Figuras N° 4.02a, 4.02b, 4.02c y 4.02d, respectivamente.

Figura N° 4.02a: Objeto de explanación a partir de Distancias.

Figura N° 4.02b: Objeto de explanación a partir de Elevación Fija.

Figura N° 4.02c: Objeto de explanación a partir de Elevación Relativa.

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Figura N° 4.02d: Objeto de explanación a partir de Intersección de Superficie. Fuente: Manual de Ayuda Autodesk® AutoCAD® Civil 3D® 2018.

Los objetos de explanación pueden aplicarse a lo largo de una línea característica o sol o en un tramo de la misma, anexando desarrollos a partir de distancias, pendientes, taludes, etc. así mismo, todas las explanaciones deben estar definidas dentro de un Criterio de explanación. El comportamiento general y específico de las explanaciones, se ampliarán a detalle, anexando ejemplos prácticos, los mismos que se desarrollarán en los siguientes ítems. 4.3.

Diseño de Plataformas Simples y Pozas.


Para el desarrollo de este ítem, crearemos dos tipos de explanaciones, la primera será una plataforma simple, para el patio de máquinas al final del Alineamiento 3D – API , tal como se mencionó en el Capítulo II, y la segunda explanación, será una Poza/Reservorio Excavado, para almacenamiento de agua, proveniente de una canal, considerando además las aguas provenientes de la escorrentía superficial y las aguas de lluvia, dentro del área de influencia de la misma. Ambos diseños, deben partir creando líneas características, las mismas que deberán acoplarse a las demandas de geometría y elevaciones del contorno existente y en función de desniveles topográficos capaces de dar funcionalidad a la explanación, menores costos en movimiento de tie rras y pendientes transversales para asegurar el correcto drenaje de la explanación; así como, también, se pueden implementar estructuras hidráulicas perimetrales para colectar las aguas de lluvia. Lo más usual será crear líneas características, creadas a partir de objetos o polilíneas abiertas y/o cerradas y elevadas en 2D o 3D, dependiendo de las condiciones existentes; teniendo un tratamiento especial a la hora de analizar sus elevaciones, pudiendo, además, editar las mismas, para optimizar los movimientos de tierras o los procesos constructivos. También, se podrán disponer de bermas de seguridad en los taludes de relleno, procesos que se explicarán en los siguientes ítems. 4.3.2. Automatización y Diseño de una Plataforma con Civil 3D.

Para este caso, procedemos a reaparecer la superficie de obra lineal, que habíamos sectorizado en el Capítulo II; para ello, primero vamos a eliminar la superficie volumétrica generad a en la intersección Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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canalizada del tipo óvalo, entonces: Espacio de herramientas > Prospector > Superficies , y Click Derecho sobre Superficie Volumétrica – Glorieta API > Suprimir… > Sí ; luego, también, será necesario eliminar el contorno delimitador de la superficie de obra lineal, para ello: Espacio de herramientas > Superficies > Superficie Corredor Vía Principal > Definición > Contornos, nos ubicamos en la parte inferior de la barra principal del espacio de herramientas, seleccionamos: CE – Glorieta, Click Derecho en Suprimir > Aceptar; opcionalmente, se puede borrar manualmente la polilínea delimitadora, para tener una mejor presentación de la superficie de obra lineal. Ahora, también, será necesario reaparecer la capa visibilidad de la capa: C-ROAD-CORR, la misma que nos ayudará a tener los puntos de contacto inicial del ingreso hacia la explanación y cuyas acciones serán explicados en clase. Independientemente de la explanación, se puede definir un solo nivel de referencia para comenzar a definir las líneas características; así, abrimos el archivo proporcionado por el docente denominado como: Contorno Plataforma, y la pegamos en coordenadas originales en el archivo que estamos trabajando hasta hoy, acción, que ubicará la huella principal de la explanación, tal como se muestra en la siguiente imagen:

La figura anterior, muestra una polilínea abierta, con puntos de contacto en las líneas de frecuencia de obra lineal; sin embargo, esta figura geométrica, no es la forma final que se dará a la explanación, siendo necesario muchas veces, partir el diseño de una explanación en función de figuras geométricas simples, conformadas por líneas, polilíneas y en últimos casos por tramos curvados para obtener explanaciones, siendo necesario realizar un reconocimiento detallado de la explanación previa, para ajustarla a la morfología del terreno; así, esta polilínea, tiene una elevación aproximada de: 2937.69 m.s.n.m.; en donde, esta cota, es el nivel de referencia promedio de los lados laterales de la vía, pudiendo, aún más sectorizar su comportamiento con respecto al centro de luz de la misma; Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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sin embargo, para este caso obviaremos, este desnivel, para realizar otra comparación, con el uso otro ejemplo y su relación con respecto a la creación de explanaciones a partir de polilíneas 3D y su entorno de trabajo. Antes de trabajar, con las explanaciones propiamente dichas, definiremos como actual, a la capa de la geometría de explanación (C-GRAD-PLTF), para que la línea característica, se cree usando la misma capa. Ahora, vamos a transformar esta polilínea en línea característica; así, nos ubicamos en los Botones de grupo, sección Crear diseño y hacemos Click en el ícono Línea característica ( ) > Crear líneas características a partir de objetos , y seleccionamos la polilínea ┘, acción que desplegará la ventana: Crear líneas características; en donde, podemos crear un nuevo emplazamiento o trabajar en el ya existente; para este caso desplegamos el

ícono ( ) de la sección: Emplazamiento:, luego Click en: Crear nuevo, denominando al nuevo emplazamiento como: Explanaciones Simples, dejando el resto de valores y configuraciones tal como se muestran en la imagen del costado superior derecho; Aceptar, para definir y crear la línea característica de explanación. Ahora, el siguiente paso, será el proporcionarle la pendiente transversal necesaria a la explanación 63, por cuestiones de drenaje; cambiando las alturas relativas de los principales vértices de control (03 Vértices Frontales y 03 Vértices Posteriores), para ello, seleccionamos la línea característica, luego, nos ubicamos en los: Botones de grupo, sección: Modificar y activamos el editor de elevaciones (Editar elevaciones), en el caso de que esta opción esté desactivada; así, será necesario reubicarnos en la sección: Editar elevaciones y Click en Editor de elevaciones, para desplegar la ventana flotante: PANORÁMICA, pestaña: Editor de elevaciones de explanación. Así mismo, el cambio de las elevaciones relativas de los frentes principales y frontales, obedecerá a un análisis minucioso, para ello, teniendo como cota de referencia el nivel: 2937.69 msnm, y una pendiente transversal 63

También, se puede trabajar a partir de una línea característica central y transicionar este desnivel topográfico definiendo un objeto de explanación mediante distancia y proporcionándole la pendiente requerida; acción que se realizará en los próximos ítems y capítulos.


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recomendable de 3.00 % para asegurar un correcto drenaje, tenemos, que, en los 20.35 m, medidos del centro de la explanación hacia cada extremo, se cuenta con un desnivel de 0.6105 m; por lo tanto, las cotas de contacto del frente, serán iguales a la resta del nivel de referencia, menos este desnivel,; quedando como elevación de diseño, el valor de: 2937.080; de igual forma, para hallar los niveles de referencia posteriores, habrá que sumar la cota de referencia, más el desnivel topográfico, teniendo un valor final de: 2938.301. Para poder plasmar estos cambios, será necesario identificar los vértices que serán editados, así, al ubicarnos en cada valor tabulado de la ventana: PANORÁMICA, se marcará el vértice seleccionado con un triángulo verde ( Δ), reconociendo de esta manera, el vértice que se está mostrando; entonces, para este ejemplo, tendremos el Editor de elevaciones de explanaciones, configurado tal como se muestra en la siguiente imagen:

Efectuados estos cambios anteriores, cerramos el: Editor de elevaciones de explanaciones, para dar paso al diseño de la explanación propiamente dicha; así, vamos a los Botones de grupo, sección Crear diseño, y desplegamos el ícono de Explanación ( ), y Click en: Herramientas de creación de explanación, acción que despliega la barra del mismo nombre, la cual contiene las siguientes opciones:

D C B A


E

K J

F G

M L

N

I H

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Establecer el grupo de explanación: Permite: Seleccionar el grupo de explanación, en la cual se alojará la explanación, pudiendo, crear un nuevo grupo de explanación.

A.

Como ejemplo, estableceremos un nuevo grupo de explanación64; Click en esta opción, seleccionando: Explanaciones Simples > Aceptar, para desplegar la ventana: Crear grupo de explanación, y la definimos con los valores que es muestran en el costado derecho; Aceptar > Aceptar, para finalizar. B.

Establecer la superficie de objetivo: Permite seleccionará la superficie objeto, en la cual se proyectarán los objetos de explanación.

C.

Establecer la capa de explanación: Define la capa de explanación, para este caso, crear una Nueva Capa, denominada: C-GRAD-EXPL (Color: Blanco y Grosor de Línea: 0.09mm).

D.

Seleccionar un conjunto de criterios: Se podrá definir un nuevo conjunto de criterios de explanación, pudiendo dejar seleccionados los que están actualmente interactuando.

E.

Seleccione un conjunto de criterios: Aquí, se podrá definir los objetos de proyección de explanación; los mismos que trabajan en conjunto con las opciones: F, G y H.

Como ejemplo, seguiremos el proceso para la creación de la explanación del patio de máquinas, así, seleccionamos la opción: Grade to Surface. Selector de Estilo: Esta opción, permite realizar las siguientes operaciones:

F.

64

➢

Crear nuevo: Se puede definir un nuevo criterio objeto de explanación con esta opción.

➢

Copiar selección actual: Realiza una copia del estilo objeto de explanación actual.

➢

Editar Selección actual: Se podrá editar el criterio objeto de explanación en esta opción.

➢

Designar en dibujo: Se definirá como actual, el criterio objeto de explanación seleccionado a partir de esta operación.

Todos los grupos de explanación, siempre deben estar contenidos dentro de un emplazamiento.


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Herramientas de creación de explanación: Aquí, se distinguen las siguientes opciones:

G.

➢

Crear explanación: Crea una explanación, solicitando en la barra de comandos, datos de diseño, acorde con el criterio objeto de explanación actual.

Así, con el criterio: Grade to Surface seleccionado, Click en esta opción; luego, en la barra de comandos, se pedirá seleccionar el elemento de explanación; así mismo, se definirá el lado de explanación ; entonces, Click externamente, para desarrollar el objeto de explanación hacia afuera. Ahora, será definirá, si se desea aplicar a longitud completa al objeto de explanación o solo en un tramo; Click en No, para desarrollarlo una transición entre la vía y la explanación, luego, especificamos el punto inicial, dando Click en la parte central del inicio de la primera transición 65 (Ver imagen).

Luego Enter, para aceptar la progresiva de inicio. De igual forma, se especificará el punto final o también se podrá definir un desarrollo mediante una Longitud relativa; así, para este caso, seleccionamos el punto central paralelo a la transición inicial, con punto de contacto en el centro de la misma, tal como se muestra en la figura de la página siguiente: 65 Se deberá analizar el sentido de la línea característica, como la transición necesaria para acoplar las explanaciones.


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Enter, para aceptar. Luego, en Formato de desmonte, se pedirá especificar: pendiente/talud, como condicionante de superficie, Click en talud66, para ingresar: 167 ┘ (igual al de vía), así mismo, en Formato de terraplén, Click en talud, y digitamos 1.5 ┘; para dar paso al modelamiento de superficie, tal como se muestra a continuación:

66

También se puede definir este valor, mediante la opción: pendiente, y que será igual al: 100% (1/1 x 100) El formato de ingreso de los taludes es: H:V; en donde: V, siempre tiene que tener un valor unitario ( 1), por lo tanto, si quisiéramos ingresar un talud para corte en roca suelta, este será: 0.25 : 1 (No es necesario escribir :1). 67


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Como se puede observar en la imagen anterior, las explanaciones obtenidas mediante el uso de la herramienta de creación de explanación, son más detalladas, sin embargo, habrá que analizar el tipo de presentación de la explanación en 3D, acción que luego de ponerla en el visor de objetos, se muestra a continuación:

Al visualizar la imagen anterior, podemos observar, que aun, falta rellenar el espacio vacío entre el objeto de explanación de superficie y el contorno interno de la línea característica, acción, que se realizará con la opción: Crear terraplén. ➢

Copiar Crear explanación: Esta opción permite replicar los criterios de explanación aplicados a una determinada región de explanación y replicarlos en otra área de la región de explanación.

Así mismo, el desarrollo de un ejemplo, se realizará en los siguientes capítulos. ➢

Crear transición. Permite crear transiciones automáticas entre dos criterios de explanación y un estilo de objeto de explanación.

Realizaremos transiciones automáticas con el uso esta herramienta en el siguiente capítulo. ➢

Crear terraplén. Aquí, se podrá rellenar los taludes de explanación que estén vacíos, sin utilizar ningún criterio de explanación.

Ahora, para rellenar el área explanada, previamente, habrá que cerrar la huella de explanación; en donde, no necesariamente la línea característica tendrá que tener una Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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concepción del tipo cerrada; para ello, habrá que añadir una línea característica que se acople a la línea característica existente, así, la mejor opción, será utilizar una polilínea 3D, para ello, insertamos una polilínea 3D, que tenga como puntos de contacto el inicio de la explanación, el centro de la vía y el final de la explanación, con cotas de diseño igual a: 2937.69, 2938.00 y 2937.69, respectivamente. A esta polilínea 3D, la procedemos a convertirla en línea característica, siguiendo los pasos antes mencionados 68. Finalmente, para rellenar el vacío existente de la explanación, volvemos a la barra de Herramientas de creación de explanación69 y Click en el ícono de este ítem: Crear terraplén, luego, se pedirá especificar un área para crear un terraplén, entonces Click en el área interna de la explanación ┘; rellenándose el vacío existente automáticamente, visualizándose tal como se muestra a continuación:

De similar forma, se puede rellenar las transiciones al inicio y final de la explanación, usando polilíneas 3D, que tengan como puntos de contacto a las proyecciones de los taludes superiores e inferiores de la obra lineal, con las proyecciones de los taludes del condicionante objeto de superficie y cuyos pasos detallados serán reforzados en clase. Dichas acciones complementarias, darán la siguiente geometría de transición de entra hacia la explanación, tal como se muestra en la imagen superior de la página siguiente: 68

Es arbitrario, renombrar a la línea característica, pudiendo solo definir los valores por defecto mostrados anteriormente. 69 Verificar que la capa C-GRAD-EXPL , esté como capa de diseño en esta barra.


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Así mismo, al poner esta explanación en conjunto con la superficie de obra lineal en el visor de objetos, tendremos la siguiente configuración, tal como se muestra a continuación.

Analizando las dos imágenes, aún podemos mejorar más la explanación, desde el punto de vista constructivo y funcional; sin embargo, dichas modificaciones las realizaremos al terminando la descripción de la barra Herramientas de creación de explanación. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Herramientas de edición de explanaciones: Se usarán estas herramientas, para realizar ediciones, modificaciones o cambiar el grupo de explanación de la misma, tal como se mencionan a continuación:

H.

➢

Editar explanación: Se podrá reconfigurar los parámetros de diseño de objeto de explanación, siguiendo la secuencia presentada en la barra de comandos, y redefiniendo cada uno de los valores iniciales.

Sin embargo, esta opción se aplica al grupo de objeto de explanación, no pudiendo cambiar de criterio de explanación, en donde la mejor opción será aplicar la siguiente acción. ➢

Suprimir explanación: Con esta opción, se podrá suprimir el objeto de explanación del grupo de explanación.

➢

Cambiar grupo de explanación: Se puede alternar el trabajo de varios grupos de explanación, trasladando el grupo de explanación actual, a otro grupo de explanación existente o a un nuevo grupo de explanación. Utilidades de explanación: Aquí se podrán realizar algunas actividades y modificaciones complementarias con respecto a las explanaciones, las mismas, que se muestran y describen a continuación:

I.

➢

Herramientas de volumen de explanación: Con esta opción, se podrá calcular la cubicación del grupo de explanación actual; además, se puede trazar un plano de referencia70, que eleve o baje al mismo, para calcular volúmenes relativos, con respecto a una altura especificada.

Así mismo, esta opción la desarrollaremos por completo en el ítem N° 4.6. ➢

70

Crear superficie desenlazada. Aquí se podrá crear una superficie de explanación, independientemente del grupo de explanación, y a diferencia de la superficie de explanación, que se comporta de manera dinámica, la superficie desenlazada, solo permanece estática a partir de su concepción.

Este plano de referencia es el que se acopla a la superficie base.


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J.

Editor de explanaciones: Muestra los detalles de los criterios objeto de explanación, al seleccionar el sub-criterio de explanación deseado.

K.

Editor de elevaciones de explanación: Da paso a la visualización del Editor de elevaciones de explanación, de una línea característica.

L.

Propiedades de grupo de explanación: Se accederá al cuadro de diálogo: Propiedades de grupo de explanación; pudiendo, redefinir los criterios de creación automática de superficies y la proyección de superficie base de volumen.

M.

Propiedades de explanación: Muestra la ventana: Propiedades de explanación, en la cual, se podrá definir los estilos de explanación, en función, de los objetos de explanación.

N.

Expandir: Muestra los parámetros de diseño de arranque, o parámetros de diseño por defecto, que tiene cada criterio objeto de explanación.

Así, como ejemplo, mostraremos los parámetros por def ecto actuales, que tienen el criterio objeto de explanación: Grade to Surface.

Con todas las consideraciones, previas de la barra: Herramientas de creación de explanaciones, vamos a seguir editando la explanación del patio de máquinas, hasta darle un terminado más funcional. Como primer paso, empalmaremos los vértices principales de la explanación; para ello, seleccionamos la primera línea característica creada, luego, estando ubicados en los Botones de grupo, vamos a la sección: Editar geometría, y Click en el ícono Empalme ( ); luego en la barra de comandos, Click en Radio, para introducir un valor numérico para empalmar dos tramos en Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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tangencia de la línea característica; entonces, digitamos: 10.00 ┘, y acercamos el puntero a la zona que deseamos empalmar, la misma que tendrá la siguiente pre-visualización:

Luego, Click para aceptar la solución y ESC, para redibujar la explanación, la misma que se procesa, tal como se muestra a continuación:

De manera similar, podemos empalmar el frente principal y las transiciones de entrada. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Para el caso del frente principal, usamos un radio igual a: 50.70, en donde, dicho valor es igual a: 10.00 (Empalme anterior) + 40.70 (Distancia entre frente posterior y frente principal), para que luego de ejecutar las acciones respectivas, la explanación quede configurada tal como se muestra a continuación:

Para las transiciones de entrada, podemos usar un radio de empalme igual a 10.00, acción que plasma la configuración que se muestra a continuación:


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También, se podrá empalmar vértices múltiples, seleccionando la opción: Todos, del ícono antes analizado, plasmando automáticamente los valores del radio previamente configurado en la última operación; así, luego de ejecutar esta opción, tendremos la explanación visualizada tal como se muestra a continuación:

La misma que visto en el visor de objetos, conjuntamente con la superficie de obra lineal existente, se aprecia tal como se muestra a continuación:


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Ahora, antes de terminar con la presentación final de la explanación, podemos implementar una berma de seguridad a lo largo de la transición con frente hacia el talud en relleno, la misma que tendrá las dimensiones y configuraciones que se muestran en la Figura N° 4.03.

Figura N° 4.03: Modelo de Berma de Seguridad. Fuente: Elaboración Propia.

Para realizar esta proyección, accedemos a las Herramientas de creación de explanaciones, luego seleccionamos como conjunto de criterios: Grade to Distance, y desplegamos el ícono de creación de explanaciones > Crear explanación71, y seleccionamos la línea característica principal, definiendo como lado de explanación el interno y Sin Longitud Completa de transición, eligiendo el punto de contacto inicial que se muestra a continuación:

71

Verificar que la capa de explanación: C-GRAD-EXPL , sea la actual en la composición de explanación.


183


Luego: Click ┘, para aceptar la ubicación inicial de la transición, en referencia al PK de la línea característica. De manera similar, que, para el punto inicial de transición, se pedirá especificar el punto de transición final, por lo cual, deberemos elegir el punto en donde el talud de relleno se convierte en talud de corte, el mismo que está ubicado al inicio de la entrada hacia la explanación, y que se puede visualizar a continuación.

También: Click ┘, para aceptar la ubicación final de la transición, en referencia al PK de la línea característica. Inmediatamente después de definir la longitud de transición, en la barra de comandos, se pedirá especificar la distancia de diseño o de desfase de explanación; digitando, para este caso el valor de: 0.60 ┘. Luego de la acción anterior, en la barra de comandos, se pedirá escoger el condicionante de transición transversal, definido por: Pendiente/Talud, Click en Talud, para especificar el valor del talud; y digitamos 1:172. Enter > ESC, para aceptar la transición transversal final, proceso, que dará como resultado una explanación del tipo objeto por distancia, la misma que se muestra en la imagen de la página siguiente: 72

Esta acción supone dos condicionantes: La primera, en que para transicionar valores negativos o desniveles topográficos con pendientes o taludes en descenso, se deberá preceder al signo menos (-), antes de la definición del talud; y el segundo, supone que no necesariamente, se tendrá que digitar el segundo valor del talud, por lo que Civil 3D, trabaja con pendientes unitarias para el caso del talud vertical.


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De manera similar, se crearán la transiciones horizontales y verticales, con el mismo criterio, con la diferencia de que se utilizará esta nueva línea de explanación 73; transicionada a lo largo de toda su longitud, con distancia de 0.30 y desarrollo del tipo: Pendiente, de valor: 0.00%, para el primer caso; y colocando un valor negativo de talud para el segundo caso (Usar las mismas consideraciones del desfase de subida), para finalmente, tener la explanación como se muestra:

73

Las líneas de explanación creadas bajo cualquier criterio, automáticamente se co nvierten en líneas características.


185


Así mismo, al poner en el visor de objetos la explanación resultante, tendremos la siguiente visualización:

Con la explanación del patio de máquinas terminada, podemos mencionar algunas consideraciones adicionales, sobre las líneas características y las explanaciones creadas, utilizando las Herramientas de creación de explanaciones, las mismas que se mencionan a continuación: o

o

o

o

74

Las líneas características resultantes de los procesos de explanación (menos del criterio objeto del tipo de superficie), siempre se ajustan a la geometría de su predecesora, y cuyo desfase resultante se define a partir de la distancia relativa de diseño o en función sus elevaciones condicionantes74. Se puede utilizar las líneas características resultantes del criterio objeto de superficie, para definir desfases relativos y poder diseñar estructuras de coronación (Definir zanjas de coronación); siendo arbitrario volver a conceptualizar sus elevaciones para ajustarlo a un perfil de diseño. Se puede utilizar una misma línea característica, para crear transiciones a diferentes lados de su eje. Las explanaciones del tipo objeto de superficie se adecuarán cada vez que se realice alguna edición con respecto a sus líneas características base o en el caso de que se cambie las elevaciones de la misma, ya sea editando vértice por vértice, o elevando/bajando toda la línea característica por completo.

Aplicable, para criterios objeto del tipo por: Elevaciones y por Elevaciones Relativas.


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4.3.3. Automatización y Diseño de una Poza con Civil 3D.

Como parte del proceso de reforzamiento del diseño de explanaciones mediante el uso de la herramienta de creación de explanaciones, procederemos a proyectar una serie de explanaciones para cumplir un mismo fin. Diseñaremos un conjunto de explanaciones, en tres (03) grupos de explanaciones separados, siguiendo varios criterios objeto de creación de explanaciones; para ello, abrimos el archivo proporcionado por el docente: Toma - Canal – Poza; y copiamos y pegamos en coordenadas originales, en nuestro archivo de diseño actual; acción, que proporcionará un grupo de polilíneas de una toma lateral, para tratar agua con sólidos en suspensión, producidas por las explanaciones aledañas, las mismas, que serán conducidas por un canal de derivación a ser di señado en el Ítem N° 4.4, hacia un par de pozas, una poza de sedimentación y otra de clarificación, tal como se muestra en la siguiente imagen:

La geometría preliminar de las pozas, contiene un grupo de polilíneas en 2D elevadas, para contener un volumen útil de 2 200 m³ cada una; con una profundidad total de 4.00 m.; borde libre de 1.00 m.; taludes de diseño: H:V, Interior de la poza: (1.50 : 1.00), talud de corte: (1.50 : 1.00), talud de relleno: (1.00 : 1.00), usando la berma de seguridad mostrada en la Figura N° 4.03, para los taludes netamente en relleno y como sistema de seguridad a lo largo de los taludes internos de ambas pozas. Así mismo, las polilíneas internas y externas de la coronación, están provistas para darle una pendiente transversal igual a 3% hacia afuera; al mismo tiempo, cuentan con una zona de transición para recibir el fluido del canal de ingreso; también, se usará una zona de transición entre la poza de sedimentación y la de clarificación para separar ambos fluidos. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Adicionalmente, se ha previsto la ubicación de dos sumideros, con desnivel topográfico de 1.00 m, con respecto al fondo de cada poza, para depositar y decantar sólidos para la poza de sedimentación, y el otro para evacuar el agua clarificada en la poza del mismo nombre por medio de una tubería ubicada en el fondo del sumidero; las mismas estarán provistas de un talud interior de 1.00:1.00, en un metro de longitud horizontal. Así mismo, las demás consideraciones de diseño, funcionales, constructivas, operativas, etc. no mencionadas en el presente texto, serán descritas en clases. Entonces, con todas las consideraciones generales y específicas establecidas, vamos a disponer como capa actual, a la capa de las polilíneas de las pozas ( C-GRAD-POZA); luego, crearemos líneas características, en la misma capa base y usando el emplazamiento anterior. Con las líneas características establecidas, vamos a crear un nuevo grupo de explanación, denominado: Pozas de Sedimentación, con: Espaciamiento de triangulación: 2.000m y Ángulo de triangulación: 1.000 (g); luego, usaremos los criterios objeto por Superficie, para proyectar el contorno de explanación a lo largo de toda la polilínea exterior, quedando modelada la explanación tal como se muestra a continuación:

El modelamiento de una explanación, comprende llevar un criterio objeto de explanación ordenado; de exterior a interior; desde las explanaciones más sencillas, a las más detalladas; rellenand o al final las zonas huecas o vacías que tengan más de tres (03) criterios adyacentes. Ahora, procederemos a establecer los taludes internos de las pozas; así, usaremos el criterio objeto de explanación: Grade to Relative Elevation > Crear explanación , Seleccionamos el elemento, que en este caso, es la línea característica perimetral interna; luego, en la barra de comandos se pedirá Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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especificar el lado de explanación, Click en la parte interna de cualquier poza; así mismo, cuando se pida especificar: ¿Aplicar a longitud completa?, seleccionamos No, solo para este caso, elegimos como punto inicial, el punto de arranque de la línea característica, tal como se muestra a continuación:

Enter, para aceptar; luego, seleccionamos el punto final, de transición, tal como se muestra en la siguiente imagen:


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Enter, para aceptar el punto final de transición; ahora cuando se pida especificar la Elevación relativa de explanación, digitamos: 4.00 ┘, representando esta la altura de la poza; para finalmente seleccionar Talud > -1.5 ┘, con valor negativo, para que la explanación se cree de manera decreciente en función a la elevación de la línea característica, quedando la misma de la siguiente forma:

De manera similar proseguimos con la siguiente transición interna, así, añadimos la siguiente explanación por elevación relativa.


190


Finalmente, habrá que añadir la última zona de desarrollo del talud interno de la poza de sedimentación, quedando la misma configurada, tal como se muestra a continuación.

Con los taludes internos de las pozas establecidos, las visualizamos en el visor de objetos:

Ahora, al observar la imagen anterior, vemos que aún nos falta cerrar el fondo de las pozas con una explanación, para ello, antes de proyectarlas, tendremos que darles prioridad a las explanaciones libres por cerrar, tanto para los sumideros, como para los rectángulos libres en las zonas de Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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transiciones siguiendo las consideraciones establecidas anteriormente, las mismas, que se visualizan a continuación.

Dichos cambios se ven reflejados en 3D, en el visor de objetos, tal como se muestra a continuación:

Ahora, añadiremos líneas características, utilizando polilíneas en 3D con elevación de apoyo en los puntos de contacto existentes, para desarrollar la zona de transición central, tal como se muestra en la imagen superior de la página siguiente: Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Con estas líneas características creadas, procedemos a rellenar los vacíos de las ocho (08) subregiones de explanación de transición entre poza y poza; además, rellenaremos el fondo de la poza de agua clarificada, por lo que está ya tiene contornos cerrados; acciones que nos mostrarán la siguiente configuración en planta (Ocultar la visualización del Borde de la Superficie Explanada):

Además, al observar las explanaciones en el visor de objetos, tendremos la configuración que se muestra en la imagen superior de la página siguiente: Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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De igual manera, procedemos a crear un grupo de Polilíneas 3D 75, para realizar la transición de entrada del canal hacia la poza, con la configuración que se muestra a continuación:

Acción que da la configuración en planta que se muestra en la imagen superior de la página siguiente: 75

Muchas veces, no será necesario crear líneas características curvas, para desarrollar pequeñas transiciones, por el simple hecho, de que, no se puede crear polilíneas en 3D curvas.


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Las mismas, que al ponerlas en el visor de objetos tendrán las siguientes configuraciones:

Al observar la imagen anterior, podemos identificar que hay dos zonas aun por trabajar; la primera, es la explanación de entrega del canal propiamente dicho, la misma que la desarrollaremos en el Ítem N° 4.4, teniendo en cuenta los taludes de contacto de explanación; así mismo, también, habrá que rellenar la coronación de ambas pozas; para ello, primero, vamos a añadir las bermas de seguridad, en los tramos de la coronación exterior e interior, con desarrollo hacia adentro de la zona Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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de circulación; usando el criterio objeto de explanación: Grade to Distance; así, para el primer caso, añadiremos la berma de seguridad solo en el tramo en contacto con relleno, y para el segundo caso a lo largo de todo su desarrollo; quedando plasmadas estas acciones, tal como se muestran, en la siguiente imagen:

Con las bermas desarrolladas, añadimos un grupo de líneas características (04) en la zona de ingreso del canal, para tener un mejor acabado, usando las polilíneas en 3D, que se visualizan a continuación:


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Finalmente, procedemos a rellenar las zonas de transición y de circulación de coronación, para tener una presentación pre-final de las pozas en el visor de objetos, tal como se muestra a continuación:

4.3.4. Optimización de Propiedades Visuales.

Independientemente del tipo de superficie usado para modelar la explanación resultante, y de la manera de presentación en el visor de objetos, se puede mejorar las propiedades visuales de presentación de la explanación, añadiendo líneas de talud a cada sector de explanación, modificando los estilos de explanación que por defecto tiene el programa y sus sub-estilos de explanación. Así, vamos al Espacio de herramientas > Configuración > Explanación > Estilos de explanación, y hacemos una Sustitución – Restitución, del estilo: Cut Slope Display, por: Estilo Talud de Corte, y lo editamos; ahora, en la ventana: Estilo de explanación – Estilo Talud de Corte, nos ubicamos en la pestaña: Líneas de talud: y activamos la opción: Línea de talud:, pudiendo desactivar opcionalmente la casilla: Intervalo de talud:, para quitar la restricción de proyección de líneas de talud dentro de un determinado rango de valores. Ahora, estando aún en la pestaña: Líneas de talud:, desplegamos el ícono de edición de estilos de talud ( ), y hacemos una Sustitución – Restitución, del estilo: Basic, por: Líneas de Talud Generales, y lo editamos; así, en la ventana emergente: Estilo de línea de talud – Líneas de Talud Generales, nos ubicamos en la pestaña: Composición, la misma que contiene el formato de presentación y condicionantes para proyectar líneas de talud principales a lo largo del desarrollo longitudinal (Componente 1) y proyectar líneas de talud secundarias en los cambios geométricos en planta (Componente 2); configurándolas con las opciones y valores que se muestran en la imagen superior e inferior de la página siguiente respectivamente. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Aplicar > Aceptar, para guardar los cambios; ahora, de vuelta en la ventana predecesora, vamos a la pestaña: Visualización y ocultamos las componentes: Marca de centro y Sombreado sólido; luego, Aplicar > Aceptar, para tener las líneas de talud en corte tal como se muestran a continuación:

Similarmente, hacemos una Sustitución – Restitución, del estilo: Fill Slope Display, por: Estilo Talud de Relleno, activando la opción: Línea de talud: y definiendo como actual al estilo: Líneas de Talud Generales, ocultando las mismas componentes del estilo de explanación de corte, para luego, tener la siguiente configuración en planta:


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Adicionalmente, vamos a cambiar el Grosor de línea de las Capas: C-TOPO-GRAD-CUTS y CTODO-GRAD-FILL, en el Administrador de Capas, a: 0.05 mm, para las líneas de talud de explanación en Corte y Relleno respectivamente. Finalmente, habrá que redefinir el estilo de explanación, que se aplica a las demás entidades de explanación, que no sean del tipo objeto de superficie; para ello, vamos al Espacio de herramientas > Configuración > Explanación > Estilos de explanación, y hacemos una Sustitución – Restitución del estilo: Residential Grading Display, por: Estilo Talud Interno, y lo editamos. Ahora, en la ventana emergente: Estilo de explanación – Estilo Talud Interno, nos ubicamos en la pestaña: Líneas de talud, y activamos las opciones: Línea de talud: e, Intervalo de talud:; así mismo, desplegamos el ícono de edición de estilos de talud ( ), y hacemos una Sustitución – Restitución, del estilo: Fixed Lenght, por: Líneas de Talud Detalladas, y solo lo disponemos como actual; inmediatamente después, nos ubicamos en la pestaña Visualización, y ocultamos las componentes: Marca de centro y Sombreado sólido; luego, Aplicar > Aceptar, para tener las líneas de talud internas, tal como se muestran a continuación (Cambiar el Color y Grosor de línea de la Capa: C-TOPO-GRAD, a Blanco y 0.05 mm, respectivamente)

4.4.

Diseño y Proyección de Canales mediante Gradings.


Hasta ahora, hemos tratado las explanaciones en función de líneas características con elevaciones, que se pueden acoplar a cualquier geometría y demanda de diseño que el proyectista crea conveniente; sin embargo, muchas veces, este tipo de trabajo es muy limitante, para el caso de explanaciones del tipo terraplén, por lo que, comprende llevar un control en elevación mucho más Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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detallado, en la cual, sería muchísimo mejor trabajar estas, en función de una subrasante o rasante de diseño variable, capaz de ajustarse a cualquier cambio que se requiera durante el proceso de diseño o de replanteo de su geometría longitudinal y transversal inicial, durante los procesos constructivos, sin que estos, tengan que incluir su trato como una componente de obra lineal. Es así, que AutoCAD Civil 3D, también gestiona este tipo de trabajos con líneas características creadas a partir de alineamientos horizontales, anclados a perfiles longitudinales y subrasantes o rasantes de diseño, a partir de los cuales se pueden utilizar los criterios objeto de explanación antes mencionados. Siguiendo estas consideraciones, también, es posible crear líneas características a partir de líneas y frecuencias de obra lineal, siendo su tratamiento un poco más paulatino y cuidadoso, cuyo ejemplo práctico se desarrollará en los siguientes capítulos, para el caso de los modelamientos combinados. 4.4.2. Conceptualización de alineamientos horizontales y verticales.

Volviendo a la concepción de las explanaciones a partir de líneas características creadas mediante alineamientos horizontales, vamos a proyectar una explanación para desarrollar un canal, que transportará el agua con sólidos en suspensión del punto de toma mencionado anteriormente. Dicho canal será recubierto de geomembrana, y tendrá la geometría transversal que se muestra en la Figura N° 4.04:

Figura N° 4.04: Sección Transversal Típica del Canal de Colección. Fuente: Elaboración Propia.

Ahora, antes de comenzar con la proyección de explanaciones para este canal, será necesario, como primer gran objetivo, crear el alineamiento horizontal mediante el cual se desarrolle el mismo; para ello, creamos un alineamiento horizontal, denominado: Canal de Colección, a partir de la polilínea Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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en color magenta, pegada en coordenadas originales, anteriormente; dicho alineamiento, irá en dirección de Sur a Norte, siendo necesario, crear un nuevo Estilo de alineación, denominado: Alineación Canales76, que será copia del estilo: Alineación Carreteras, y un nuevo Conjunto de etiquetas de alineación denominado: Etiquetado Canales sin PK-KM77, que será copia del conjunto: Etiquetado Carreteras sin PK-KM, desactivando la adición de curvas entre tangentes, de las opciones de conversión, para tener la siguiente configuración de la alineación, tal como se muestra a continuación:

Definido el alineamiento horizontal como entidad de AutoCAD Civil 3D, también, habrá que añadirle las curvas horizontales simples, necesarias para ajustar su recorrido en planta, sobre la topografía existente del terreno; así, dichas curvas, tendrán los siguientes radios de diseño: 20, 25, 120, 60, 80, 90, 60, 180, 90, 200 y 50, para dar un valor de: PK final de longitud de alineación igual a: 01+142.42. 76

Reemplazar la Capa: C-ROAD-CNTR-N, por una Nueva Capa denominada: C-ROAD-CNTR-C (Color: Azul y Grosor de Línea: 0.40 mm) para las componentes: Línea, Curva y Espiral; además, cambiar, la Escala LT de: 10.000 a: 2.500, de las componentes: Extensión de línea y Extensión de curva, de la pestaña: Visualización. 77 Reemplazar los Estilos de etiqueta: TMP Carreteras, M. Carreteras y TGP Carreteras, por: TMP Canales, M. Canales y TGP Canales, que serán copias de cada estilo de carretera respectivamente. ❖ ❖ ❖

En el primer estilo, cambiamos la Altura de texto y la Altura de bloque de: 2.75mm a: 0.6875mm, de las componentes: P.K. y Marca respectivamente. En el segundo estilo, cambiamos la Altura de bloque de: 2.75mm a: 0.6875mm, de la componente: Marca. En el tercer estilo, cambiamos la Altura de texto y la Altura de bloque de: 2.75mm a: 0.6875mm, de las componentes: P.K. Geométrico y Marca respectivamente; así mismo, en la componente: Línea, modificamos la Longitud fija de: 32.50mm a: 8.125mm.

También, será necesario, establecer el valor de Incremento, de los P.K. principales y P.K. secundarios de: 20.000m – 10.000m a la mitad de cada valor, respectivamente, para tener una mejor presentación.


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El segundo gran paso, será obtener el perfil de superficie de la alineación horizontal, con su respectiva proyección de subrasante. Así al acceder a la ventana: Crear visualización del perfil, vamos a la sección: General, y denominados al perfil de superficie como: PS - Canal de Colección , el mismo, que estará redefinido por un nuevo Estilo de visualización de perfil:, denominado: Perfil Canales78, que será copia del estilo: Perfil Carreteras. En la sección: Intervalo de P.K. y Altura de visualización del perfil, no configuramos nada. En la sección: Opciones de visualización del perfil, definimos un nuevo Estilo de perfil, denominado: Perfil Terreno Natural Explanaciones79, copia del estilo: Perfil Terreno Natural. Como la sección: Tubería/Red de tuberías en carga, no está seleccionada, la pasamos desapercibida. Ahora, en la sección: Guitarras y seleccionamos como conjunto de guitarras: al estilo: Bandas Perfil Explanaciones80, que es una copia del estilo: Bandas Perfil Carreteras, definiéndolo como actual conjunto de guitarras. 78

Este estilo de visualización de perfil tendrá las siguientes modificaciones de su predecesor original, por pestañas: ❖ ❖ ❖

❖

❖ ❖ ❖

Gráfico: Deformación vertical: 1.000. Rejilla: Anotación de título: Altura de texto: 1.00mm (Sección: Título de vista del gráfico), Desfase Y: 6.875mm (Sección: Posición del título:), Altura de texto: 1.00mm y Desfase Y: -20.00mm (Sección: Texto de título de eje). Ejes horizontales: Intervalo: de las secciones: Detalles de marcas de graduación principales y Detalles de marcas de graduación secundarias, igual a: 10.00m y 5.00m respectivamente; Tamaño de y Altura de texto: igual a 0.6875mm para todas las tres secciones. Ejes verticales: Tamaño de, Altura de texto: y Desfase Y: igual a 0.6875mm para todas las dos secciones. Visualización: Ocultar la componente: Anotación secundaria de eje izquierdo. Resumen: En las sub-componentes: Eje izquierdo y Eje derecho, digitamos un Desfase de texto de título de eje, igual a: (0.0000m,0.0025m,0.0000m), (0.0075m,0.0000m,0.0000m) y una Altura de texto de título de eje, igual a: 0.75mm (para ambos), respectivamente; cambiando el valor de presentación de ambos: Textos de título de eje, …ESCALA 1:200 y …ESCALA 1:2000 a …ESCALA 1:500.

79

Cambiar la Escala LT, de la componente: Línea, de: 5.0000 a: 1.2500. Este conjunto de guitarras contendrá los estilos de guitarra: Cotas de Terreno Explanaciones, Cotas de Rasante Explanaciones y Kilometraje Explanaciones; que serán copias de los estilos: Cotas de Terreno Carreteras, Cotas de Subrasante Carreteras (Cambiar el Título de la componente a: COTAS DE / RASANTE) y Kilometraje Carreteras, respectivamente; borrando los demás estilos de guitarra. Así mismo, uniformizaremos los tamaños de cada Composición, con los valores de 5.00mm y 10.00 mm, para: Altura de guitarra: y Anchura de cuadro de texto; además, será necesario, cambiar la Altura de texto, de: 3.00mm a: 0.75mm, de la pestaña Composición, del Creador de estilo de etiqueta – Título de guitarra (Crear etiqueta…, de la Izquierda) de los estilos de diseño. 80

Ahora, también, tendremos que cambiar las Etiquetas y marcas, de cada estilo de guitarra, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: ❖ ❖

En Cotas de Terreno Explanaciones y Cotas de Rasante Explanaciones, cambiamos la Altura de texto (2.75mm a 0.6875mm) de la pestaña: Composición, para las etiquetas: P.K. Principal y P.K. Secundario. En Kilometraje Explanaciones, modificamos las Marcas pequeñas en: (1.25mm a 0.3125mm) para Superior e Inferior, para las etiquetas: P.K. Principal y P.K. Secundario de la ventana de estilo de guitarra principal; así mismo, modificamos la Altura de texto (2.75mm a 0.6875mm) de la pestaña: Composición, para el P.K. Principal.


203


Finalmente, pasamos desapercibida la sección: Opciones de sombreado del perfil, para dibujar el perfil de superficie, tal como se muestra a continuación:

Así mismo, proyectaremos un perfil de rasante, denominado: Rasante Canal de Colección , con un nuevo Estilo de perfil:, denominado: Perfil Rasante Canales81, que es copia del estilo: Perfil Subrasante Carreteras y con nuevo Conjunto de etiquetas de perfil:, denominado: CE Canales82, siendo este copia del estilo: CE Carreteras; para luego, tener la siguiente configuración de PIVs (P.K. – Elevación de PIV) de perfil de rasante: ( 0+000.00 - 2818.50) – (0+255.00 – 2818.00) – ( 0+555.00 – 2817.00) – (0+615.00 – 2816.00) - (0+720.00 – 2815.00) - (1+075.00 – 2813.00) - (1+142.42 - 2806.07). Con la rasante diseñada, habrá que interactuar correctamente, los valores de Perfil1 y Perfil2, del Conjunto de guitarras de perfil , para tener la configuración que se muestra en la página siguiente: 81 Reemplazar la Capa: C-ROAD-PROF-PROP , por una Nueva Capa denominada:

C-ROAD-PROP-C (Color: Azul y Grosor de Línea: 0.40 mm) para las componentes: Línea, Curva circular, Parábola simétrica y Parábola asimétrica; además, cambiar, la Escala LT de: 10.000 a: 2.500, de las componentes: Extensión de línea y Extensión de curva parabólica, de la pestaña: Visualización. 82 Reemplazar los Estilos de etiqueta: Pendiente Carreteras y PIV Carreteras, por: Pendiente Canales y PIV Canales, que serán copias de cada estilo de carretera respectivamente, borrando los estilos sobrantes; además, consideramos las siguientes modificaciones: ❖ ❖

En Pendiente Canales, cambiamos la Altura de texto de: 2.75mm a: 0.6875mm y el Desfase Y de: 0.75mm a: 0.1875mm de la componente: Pendiente. En PIV Canales, cambiamos la componente: Línea, modificando la Longitud fija de: 32.50mm a: 8.125mm.; en la componente: PVIS, modificamos la Altura de texto de: 2.75mm a: 0.6875mm y el valor de: Desfase X y Desfase Y de: -25.00mm a: -6.25mm y 2.50mm a: 0.625mm respectivamente; en la componente: PVIE, modificamos la Altura de texto de: 2.75mm a: 0.6875mm y el valor de: Desfase Y de: -0.75mm a: 0.75mm y finalmente, en la componente: Marca, modificamos la Altura de bloque, de: 2.75mm a: 0.6875mm.

Adicionalmente, habrá que modificar el Valor de anclaje de cota, de: 200.00mm a: 50.00mm, para ambos estilos.


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4.4.3. Modelamiento Explanación.

Preliminar

de

la

Con las alineaciones conceptualizadas y etiquetadas correctamente, superpondremos una línea característica a partir de la alineación horizontal, y la haremos interactuar con las elevaciones de diseño de la rasante del canal. Así, como primer paso, vamos a los Botones de grupo > Inicio, sección Crear diseño > Línea característica > Crear líneas características a partir de alineación ; ahora, en la barra de comandos, se pedirá especificar la alineación, para ello Click en el alineamiento horizontal del canal; acción que desplegará la ventana: Crear línea característica a partir de alineación , configurándola, tal como se muestra en la imagen del costado derecho, en donde la capa actual, es la capa original de alineación ( CGRAD-CANAL). Aceptar, para aplicar los cambios iniciales de la ventana anterior; luego, en la nueva Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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ventana emergente: Filtrar vértices, se podrán establecer los factores de filtro de línea, para tratar la frecuencia de las elevaciones de los PIVs cercanos, para darle mayor detalle a la explanación, y cuyos parámetros adicionales serán explicados y reforzados en clase. Finalmente, Aceptar, para crear proyectar la línea característica. Sin embargo, al resultar esta entidad una línea característica superpuesta, sobre la visualización de la alineación horizontal, deberemos verificar su creación a dar Click sobre la alineación 83, lo que, produce un cambio automático en los Botones de grupo, a la sección: Línea característica: LCCANAL – 1. Ahora, para comenzar con las explanaciones, crearemos un nuevo grupo de explanación, denominado: Explanación Canal, con: Espaciamiento de triangulación: 2.500m y Ángulo de triangulación: 1.000 (g); luego, usaremos el criterio objeto: Grade to Distance, para proyectar la mitad de la base del canal a ambos lados a lo largo de toda la alineación, visualizándose la franja de la base del canal, tal como se muestra a continuación:

De manera similar, procedemos a proyectar los taludes internos del canal, con las dimensiones y taludes, especificados en la Figura N° 4.04. Para este caso, se puede usar cualquiera de los dos criterios objeto de explanación ( Grade to Distance o Grade to Relative Elevation), resultando la explanación en la zona de transición, con las líneas de talud y la superficie explanada, tal como se muestra, en la imagen superior de la página siguiente: 83

Esta selección será posible, siempre y cuando la línea característica esté sobre la alineación base, caso contrario, habrá que poner a la alineación horizontal, detrás o debajo.


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Para agregar las bermas de inspección a ambos lados del canal, habrá que lograr una correcta transición del mismo, sobre el ingreso hacia las pozas, por lo que, su geometría transversal deberá ajustarse perfectamente sobre el área ya explanada; pudiendo usar como puntos de contacto, a las explanaciones en corte de ambos lados, tal como se observa a continuación para el lado izquierdo:

De igual forma, proyectamos la berma de inspección para el lado derecho, con punto inicial de contacto, tal como se muestra en la imagen superior de la página siguiente: Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Siendo, el punto final de contacto el punto inicial de la alineación 84, la misma que crea la explanación, tal como se visualiza a continuación:

Así mismo, al observar el tramo inicial del canal en el visor de objetos, nos brindará la configuración que se muestra en la imagen superior de la página siguiente: 84

El sentido de la línea característica puede variar, de izquierda a derecha o viceversa, en función de la orientación inicial de la alineación.


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Ahora, podremos aplicar el criterio objeto: Grade to Superface, para delimitar la explanación final, usando como talud de relleno el valor de 1.50:1.00, y las demás consideraciones anteriores; además, será conveniente, dejar un tramo sin explanar en la zona de llegada, para poder reajustar las transiciones, a la geometría explanada de la poza; acciones que se pueden visualizar a continuación:

Así mismo, debemos visualizar por completo las explanaciones a lo largo de toda la alineación, para poder identificar posibles conflictos de explanación (Ver imagen superior de la página siguiente). Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Al analizar la imagen anterior, se identifica, que hay zonas de relleno excesivo, comprendidas entre las progresivas: KM 0+700.00 – KM 0+900.00, pudiendo insertar un PIV, en este tramo o bajar la elevación de cualquiera de ellos; así como ejemplo, se modificará la elevación de la progresiva: KM: 0+720.00, al valor de: 2814.00, acción que reducirá los taludes de relleno, a la imagen mostrada a continuación:

De similar forma, se podría seguir compensando las explanaciones hasta obtener un diseño óptimo. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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4.4.4. Modelamiento Final de la Explanación y Desarrollo de Zonas de Transición Combinadas:

Para mejorar la transición de ingreso, se debe identificar que explanación, ejerce mayor influencia sobre la superficie natural, para que las demás explanaciones se acoplen a su transición. E ntonces, al analizar el emplazamiento, se reconoce, que la explanación de la poza, se deberá acoplar a la explanación del canal, para ello, se debe retroceder la transición de superficie de la poza, hasta puntos proyectados perpendicularmente desde los taludes del canal, tal como se muestra:

Ahora, seleccionamos la línea característica de superficie a la derecha del canal y la arrastramos hasta su nueva ubicación (Ver siguiente imagen).


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Así, al retroceder las transiciones de superficie de la poza, hasta sus nuevas ubicaciones, tendremos la siguiente configuración:

También, será necesario, desarrollar las transiciones de la berma de inspección, a lo largo de todo el canal, acciones que dejarán la siguiente configuración:

Ahora, al analizar la imagen anterior, se observa, que el talud de superficie del lado derecho desaparece, esto, debido a que, su transición va de Oeste a Este, por lo tanto, al tratar de resolver los Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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conflictos de intercepción, muchas veces Civil 3D, opta por borrar el condicionante de superficie, el cual, lo podemos desarrollar nuevamente; así, esta operación se muestra en la siguiente imagen, habiendo también desarrollado la superficie del lazo izquierdo del canal.

Para poder cerrar por completo la superficie, usaremos líneas características, creadas a partir de polilíneas en 3D, formando figuras triangulares, con puntos de contacto en cada quiere y cambio de pendiente, tal como se muestra a continuación:


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Finalmente, cerramos la explanación, con el ícono Crear terraplén, y cuyas acciones se ven reflejadas en planta, tal como se muestra a continuación:

Ahora, al visualizar la transición final de explanación entre las pozas y el canal de colección, en el visor de objetos, tendremos la siguiente configuración:

Usando el mismo criterio desarrollado para la transición entre el canal de colección y las pozas, vamos a proyectar y desarrollar la transición entre la zona de toma y el inicio del canal de colección. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Para ello, crearemos líneas características de las polilíneas en 3D, importadas, colocando como capa base, a la capa: C-GRAD-POZA. Luego, se creará un nuevo grupo de explanación, denominado: Explanación Toma, con: Espaciamiento de triangulación: 1.500m y Ángulo de triangulación: 1.000 (g); ahora, usaremos el criterio objeto: Grade to Superficie, usando los mismos taludes del canal, para proyectar la siguiente zona de transición de superficie, tal como se muestra a continuación:

Ahora, podemos mejorar el desarrollo del talud de corte (utilizar punto medio), tal como se muestra:


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Así mismo, usaremos las siguientes polilíneas en 3D, para convertirlas en líneas características, que servirán para cerrar las zonas de transición entre la toma y el canal, siguiendo el criterio utilizado para la transición entre el canal y las pozas.

Finalmente, podremos utilizar: Crear terraplén, para cerrar los siete (07) espacios vacíos de transición y también, para cerrar, el fondo de la explanación de toma; cambios, que presentarán la siguiente configuración en planta:


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La misma, que, al ponerla en el visor de objetos con la superficie del canal, tendrá la siguiente configuración de transición:

4.5.

Seccionamiento de Explanaciones.

Se secciona explanaciones, principalmente para dos cosas, la primera para obtener reportes de volúmenes de movimiento de tierras, y el segundo para conocer el comportamiento de un determinado tramo de la explanación, con respecto a la superficie base o el terreno natural. Así mismo, aparte de servir para los fines antes mencionados, se secciona una explanación, para poder tomar medidas de control desde el punto de vista de ingeniería, estabilidad interna de taludes de proyección, acciones mitigatorias, etc. que requiera una explanación, ya sea, que está, esté, conceptualizada temporalmente, en para un periodo de diseño. Por lo tanto, el seccionamiento de una explanación, dependerá exclusivamente del propósito de su adopción; así, se podrá seccionar una o varias superficies base y explanada, en donde, el método para obtener las mismas varía de acuerdo a la explanación analizada. Así, para el caso de explanaciones del tipo terraplén, que hayan sido creadas a partir de alineamientos horizontales, será recomendable utilizar líneas de muestreo que subtiendan las alineaciones, sobre la superficie base y la superficie explanada, para obtener luego secciones transversales a lo largo de todo su recorrido. Sin embargo, este criterio varía para el caso de las explanaciones del tipo terrazas, por lo que, estas no contemplan un desarrollo longitudinal uniforme, por consiguiente, utilizar secciones transversales para calcular su volumen, sería lo más desfavorable para obtener reportes de movimientos de tierras; siendo lo más recomendable obtener los mismos, a partir de un control volumétrico más exacto, tal como se desarrollará en el Ítem N° 4.6; así mismo, podremos utilizar parte del criterio del párrafo anterior, para obtener secciones representativas, que servirán para analizar tanto el proceso Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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constructivo, como para identificar su comportamiento, con respecto a la superficie base. Este criterio, seguirá el uso de alineamientos horizontales, haciéndolos interactuar con varias superficies, para obtener perfiles longitudinales que se comporten como secciones transversales, y con la información relevante con respecto a la explanación. A modo de ejemplo, usaremos un grupo de tres (03) polilíneas creadas previamente, para darle prioridad a la superficie explanada y recorrer lo más regular posible las principales zonas de explanación de las pozas, las mismas se copiarán y pegarán en coordenadas originales, del archivo: Líneas de Sección , para tener la siguiente configuración:

Con estas polilíneas, crearemos tres (03) alineaciones horizontales85, denominadas: Corte A – A, Corte B – B y Corte C – C, para las líneas con 01 quiebre, 02 quiebres y 03 quiebres respectivamente, siguiendo una dirección de Oeste a Este. Con las alineaciones horizontales definidas, procedemos a crear perfiles longitudinales de superficie, haciendo interactuar todas las superficies existentes; utilizando el mismo nombre de alineación para cada perfil; con los estilos de visualización del perfil: Perfil Canales y el estilo de perfil: Perfil Rasante Canales, para todas las superficies explanadas involucradas y sin etiquetas de perfil; además, usamos el conjunto de guitarras: Bandas Perfil Explanaciones, identificando el correcto uso de Perfil 1 y Perfil 2, para las superficies más relevantes. Finalmente, obtendremos las siguientes secciones puntuales, ordenadas de manera decreciente, de las explanaciones de contacto con las alineaciones horizontales, tal como se muestran en la imagen superior de la página siguiente: 85

Definir con el estilo de alineación: Alineación Carreteras y Sin Etiquetas de alineación.


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4.6.

Control Volumétrico.

La gestión de volúmenes de explanaciones creadas a partir de las herramientas de creación de explanaciones, es mucho más fácil y directa, que el establecido, por medio del: Centro de controles de volúmenes; es así, que, teniendo la barra: Herramienta de creación de explanación , desplegamos las Utilidades de explanación y Click en: Herramientas de volumen de explanación, luego, en la ventana emergente: Seleccionar grupo de explanación, elegimos el emplazamiento de diseño: Explanaciones Simples y el grupo de explanación: Pozas de sedimentación, para finalmente, Click en Aceptar, acción, que desplegará la ventana: Herramientas de volumen de explanación, con la siguiente información:

De manera similar, para calcular el volumen de otro grupo de explanación, simplemente vamos a darle Click al ícono: Establecer grupo de explanación ( ) de la misma ventana, recalculando inmediatamente los nuevos valores para el nuevo grupo de explanación. Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

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Autodesk AutoCAD Civil 3D - Módulo Intermedio - Versión 1.00 (Capítulo IV)

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