MANUAL DE PROGRAMAS PARA CALCULO Y DIBUJO DE VÍAS EN LENGUAJES BASIC, DCL Y VISUAL LISP PARA AUTOCAD
Elaborado por: JOHN JAIRO AGUDELO Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD EAFIT DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL MEDELLÍN 2005
MÓDULO 5
DIPLOMATURA EN INFRAESTRUCTURA VIAL
Diseño de Vías Computarizado
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PRESENTACIÓN
El presente manual tiene por objeto indicar el uso adecuado de varios programas desarrollados principalmente para agilizar en Autocad el cálculo y dibujo de una vía, mas no su diseño, ya que este debe estar a cargo del usuario, quien es el que define la geometría y los diferentes parámetros que conforman un proyecto vial. Los programas acá descritos están desarrollados principalmente en lenguaje Autolisp, exclusivo de Autocad y en lenguaje Basic. Además algunos programas involucran cajas de diálogo, las que están desarrolladas en lenguaje DCL. Dichas cajas de diálogo tienen a su vez una casilla de Ayuda, en la que están las indicaciones del uso del respectivo comando, pero en una forma más breve. Pueden ser utilizados a partir de la versión 14 ya que en esta la base de datos de algunas entidades fue modificada en su estructura, especialmente las polilineas, por lo tanto algunos de los comandos no funcionan en la versión 12 o 13. Cabe anotar que algunos comandos descritos al final de este archivo y que son más de ayuda para Autocad que para dibujo de vías, ya han sido incorporados a partir de la versión 14. Además comprende algunos comandos útiles no solo para diseño de vías sino para usarlos en cualquier otro tipo de proyecto o dibujo. Para el buen manejo e interpretación de este manual es indispensable tener conocimientos básicos de Autocad y de diseño geométrico de vías. El programa comprende además un menú desplegable propio que se instala en la barra de menús de Autocad con el fin de tener un acceso más rápido a los diferentes comandos.
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El menú vías que se instala en Autocad es el siguiente:
VIAS Perfil Malla Eje Puntos Semibanca Exportar Absc-red Cota-red Importar Poligonal Cálculo Cierre Ajuste Unión de puntos Cálculo de áreas
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Alin. Horizontal Circular (g) Circular Esp-Esp Esp-Cir-Esp Espiral Asimétrica Alin. Vertical Asignar Coord. Ajuste CV -2000 CV -1000 Curva sencilla Cota Rasante Peralte Curva Circular Curva Espiral Dibujo Dib. Banca Individual Multiple Dib. Seccion Alzada Individual Multiple Planta Individual Multiple Tomar Secciones Areas Simple Mixta Multiple Datos Plan Cota-Ras Cota-Negra Dat-Coord Dat-Pol Coord-Eje Coordenadas Abscisa Datos Elev Cota negra 1:1000 De archivo De perfil Cota negra 1:2000 De archivo
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De perfil Abs-cota Datos 3d(Z) Cota Zeta Z-pol Z-pol-mul Chaflan Azimut Ceros Interpol 2.0 0.5 0.25 1.0 Radial Referencia Alcant. Cuadro Completo Perfil Rasante Peralte Exportar Importar Coord NYXZ(f) NXYZ(f) PYXZ(c) PYX(c) Ayudas cl ls lf ll lu Chgtext chgalt chgang Suma Factor Buscar Numerar Cuerda
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TABLA DE CONTENIDO 1.
DIBUJO Y MANEJO DE PERFILES .................................................................. 9
1.1
DE UNA TOPOGRAFIA ........................................................................................................................ 9
1.2
DE UNA MALLA DE PUNTOS ........................................................................................................... 11
1.3
DE UNA NUBE DE PUNTOS ............................................................................................................... 12
1.4 DE UN ARCHIVO ................................................................................................................................. 12 1.4.1 Perfil o Sección ................................................................................................................................... 12 1.4.2 De perfil de un eje con perfil de semibanca ........................................................................................ 14 1.5 CREACION DE ARCHIVO DE PERFIL A PARTIR DE SU DIBUJO........................................... 15 1.5.1 Con abscisa redonda ............................................................................................................................ 15 1.5.2 Con cota redonda ................................................................................................................................. 16
2.
CALCULO Y DIBUJO DE POLIGONAL Y DETALLES .................................... 18
2.1
CREACION DE ARCHIVOS EN AUTOCAD ................................................................................... 18
2.2
CREACION DE ARCHIVOS EN BASIC ........................................................................................... 21
2.3
DIBUJO EN AUTOCAD ....................................................................................................................... 24
2.4 COMANDOS ADICIONALES ............................................................................................................. 27 2.4.1 UNION DE DETALLES ..................................................................................................................... 27 2.4.2 CALCULO DE AREAS ...................................................................................................................... 28 2.4.3 CALCULO DE CIERRE ..................................................................................................................... 28 2.4.4 AJUSTE DE POLIGONAL ................................................................................................................ 29
CALCULO Y DIBUJO DE CURVA HORIZONTAL ........................................................................ 31
3.2
DIBUJO Y CALCULO DE CURVA ESPIRAL - CIRCULAR – ESPIRAL .................................... 35
3.3
DIBUJO Y CALCULO DE CURVA ESPIRAL - ESPIRAL ............................................................. 39
3.4
DIBUJO Y CALCULO DE CURVA ESPIRAL - CIRCULAR – ESPIRAL ASIMÉTRICA ......... 42
4.
DISEÑO DEL ALINEAMIENTO VERTICAL ...................................................... 43
4.1
ASIGNACIÓN DE COORDENADAS ................................................................................................. 43
4.2
AJUSTE DE RASANTE ........................................................................................................................ 43
4.3
CURVAS VERTICALES PARA VIAS URBANAS ........................................................................... 45
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4.4
CURVA VERTICAL PARA PLANO DE PLANTA – PERFIL ........................................................ 48
5.
DIBUJO DE BANCA Y SECCIONES TRANSVERSALES DE UNA VIA .......... 52
5.1
DIBUJO MULTIPLE DE SECCIONES .............................................................................................. 52
5.2 CREACIÓN DE ARCHIVO DE DATOS DE BANCA ...................................................................... 56 5.2.1 Abscisa y cota de terreno (cota negra)................................................................................................. 57 5.2.2 Datos de rasante .................................................................................................................................. 58 5.2.3 Datos de peralte ................................................................................................................................... 59 5.2.4 Exportación de datos ........................................................................................................................... 62 5.3
CREACION RAPIDA DE ARCHIVO DE RASANTE ...................................................................... 63
5.4
CREACIÓN DE ARCHIVO DATOS DE SECCIONES .................................................................... 64
5.5
DIBUJO DE BANCA INDIVIDUAL Y SECCION TRANSVERSAL DE UNA VIA .................... 65
6.
DIBUJO DE SECCIONES.................................................................................. 68
DIBUJO DE PERFILES DE ALCANTARILLADO ............................................. 70
8.
CALCULO DE AREAS ...................................................................................... 72
9.
DIBUJO DE REFERENCIAS ............................................................................. 73
10.
RADIACIÓN DE PUNTOS ............................................................................. 75
11.
IMPORTACIÓN DE ARCHIVOS .................................................................... 76
11.1
DIBUJO DE SECCIONES TRANSVERSALES EN PLANTA ......................................................... 76
11.2 IMPORTACION DE COORDENADAS ............................................................................................. 77 11.2.1 Datos en columna ........................................................................................................................... 77 11.2.2 Datos en filas .................................................................................................................................. 78
12.
COLOCACION DE CHAFLANES EN PLANTA ............................................. 79
13.
OTROS COMANDOS DE AYUDA PARA VIAS Y TOPOGRAFIA ................ 82
13.1
EXTRACCION DE COORDENADAS DE PUNTOS ........................................................................ 82
13.2
EXTRACCION DE DATOS DE UNA POLIGONAL ........................................................................ 83
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13.3
COLOCACION DE ABSCISAS Y COTAS DE UNA VIA EN PLANTA ........................................ 84
13.4
PUNTOS DE CORTE DE RASANTE Y PERFIL DEL TERRENO ................................................ 85
13.5
COLOCACION DE PUNTOS CON COTA NEGRA EN UN EJE EN PLANTA .......................... 87
13.6
EXTRACCION DE COORDENADAS DE UN EJE .......................................................................... 88
14.
CALCULO DE CURVAS ESPIRALES ........................................................... 88
NUM ...................................................................................................................................................... 107
19.5
SUMA Y FAC ....................................................................................................................................... 107
RADIO .................................................................................................................................................. 107
19.8
MANEJO DE LAYER ......................................................................................................................... 107
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1. DIBUJO Y MANEJO DE PERFILES
Para los diferentes comandos que dibujan perfiles la caja de diálogo es similar y tiene las siguientes partes: 1. Nombre del perfil: Este debe anotarse ya que se creara un sistema de coordenadas “UCS” con este nombre y que corresponde al perfil dibujado. Se recomienda no utilizar nombre demasiado largos o que involucren caracteres como puntos, comas, etc. 2. Altura textos: Se le asigna el valor dependiendo del tamaño o escala en que se desea imprimir. 3. Dist. Abscisado: Corresponde a la distancia horizontal entre líneas para dibujo de la cuadricula y anotación de abscisas. 4. Intervalo Cotas: Corresponde a la distancia vertical entre líneas para dibujo de la cuadricula y anotación de cotas. 5. Abscisa inicial: Valor a partir de cual se desea abscisar, este puede ser un valor negativo. 6. Los layer que aparecen anotados son por omisión y pueden ser modificados por el usuario a su gusto. 1.1
DE UNA TOPOGRAFIA
Comando Menú Submenu Opción
: PERFIL : Vias : Perfil : Eje
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Dibuja perfiles a partir de una topografía tridimensional. El elemento que determina el perfil deseado puede ser una polilinea o líneas y arcos. El programa pide señalar entonces la polilinea o la primera línea del eje la cual debe estar dibujada en el sentido del abscisado. El primer elemento no puede ser un arco. Si es un arco se debe dibujar una línea anterior a este de longitud conocida y asignar este valor negativo como abscisa inicial. La opción deformado dibuja el perfil con una relación de 1 vertical contra 0.1 horizontal. La opción “Ajustar por cuerdas” no considera los arcos con su longitud real sino que los ajusta como si fueran reemplazados por cuerdas cuya longitud depende del radio de la curva. El elemento que determina el perfil a dibujar, o sea el eje, debe estar completamente en la pantalla en el momento en que el programa procede a dibujar el perfil. El trazado del perfil se realiza en el sentido en que fue trazada la polilinea. Las curvas de nivel pueden ser líneas o polilineas. Si son polilineas el proceso de dibujo tomará más tiempo. Se debe tener cuidado cuando las curvas de nivel son polilineas y son explotadas, pues en algunos casos no se generan segmentos de rectas sino arcos. Esto se debe a que a las curvas o polilineas se modificaron con la opción “fit curve” o “spline” del comando “Pedit”. En este caso se debe trabajar entonces con las polilineas o sea no explotarlas. Si se esta trabajando en la versión 14 de Autocad esto puede ser reparado con el comando “Multiple Pedit” , el cual esta en el menú “Bonus” submenú “Modify”. Este comando permite convertir de forma múltiple todos los elementos en polilineas y además si se desea tomar la opción “decurve” con el fin de retornarlas a su estado inicial. Si son explotadas nuevamente entonces serán segmentos de línea. Solo se tendrán en cuanta las polilineas y las líneas tridimensionales o sea que no estén ubicadas sobre la cota “cero”. Se recomienda la utilización de estas ultimas en bordes de vía, fondo y bordes de corrientes de agua, etc., para que el dibujo del perfil sea más real. Si se esta trabajando en la versión 14 sobre un archivo creado con una versión anterior es posible que el programa no funcione debido a que el formato o la base de datos de las polilineas fue modificada en la versión 14. Para corregir este problema se debe ejecutar el comando “Pline Converter” ubicado en el submenú “Tools” del menú “Bonus”, así las polilineas existentes en el archivo serán modificadas al nuevo formato de la versión 14.
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Si falta algún valor en la caja de dialogo el programa no correrá y pedirá el dato faltante. El programa crea un sistema de coordenadas (UCS) propio del perfil dibujado con el mismo nombre asignado al perfil. A continuación se tiene el dibujo de un perfil deformado extraído de una topografía con el comando PERFIL. 850
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835
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825
0
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100
150
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450 500 PERFIL EJE
550
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La presentación de la figura anterior puede cambiar de acuerdo a la distancia en la dirección X (abscisas) y a la distancia en la dirección Y (cotas) asignadas en la caja de dialogo. 1.2
DE UNA MALLA DE PUNTOS
Comando Menú Submenu Opción
: PERMAL : Vias : Perfil : Malla
Dibuja perfiles a partir de una nube de puntos tridimensionales. Los puntos deben ser levantados a partir de un eje y en forma perpendicular a este. Se debe asignar un sistema de coordenadas teniendo como base un eje paralelo al utilizado en el levantamiento de modo que sea externo a la nube de puntos. La distancia entre ejes se asignara en la casilla "Abscisa Inicial". La opción deformado dibuja el perfil con una relación de 1 vertical contra 0.1 horizontal. La zona del perfil a dibujar debe estar completamente en la pantalla.
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El trazado del perfil se realiza desde el eje asignado hacia afuera sin tener en cuenta si es izquierda o derecha. Si falta algún valor en la caja de dialogo el programa no correrá y pedirá el dato faltante El programa crea un sistema de coordenadas (UCS) propio del perfil dibujado con el mismo nombre asignado al perfil 1.3
DE UNA NUBE DE PUNTOS
Comando Menú Submenu Opción
: PERPUN : Vias : Perfil : Puntos
Dibuja perfiles a partir de una serie de puntos tridimensionales con una dirección cualquiera especificada por el usuario. Se deben unir inicialmente los puntos con una polilinea. La opción deformado dibuja el perfil con una relación de 1 vertical contra 0.1 horizontal. El elemento que determina el perfil a dibujar, o sea el eje, debe estar completamente en la pantalla en el momento en que el programa procede a dibujar el perfil. El trazado del perfil se realiza en el mismo orden en que fueron unidos los puntos teniendo en cuenta su cota y acumulando la distancia horizontal entre ellos. Si falta algún valor en la caja de dialogo el programa no correrá y pedirá el dato faltante. El programa crea un sistema de coordenadas (UCS) propio del perfil dibujado con el mismo nombre asignado al perfil 1.4
DE UN ARCHIVO
1.4.1 Perfil o Sección Comando Menú
: IP : Vias
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: Perfil : Importar
Dibuja un perfil o una sección transversal. Este puede ser deformado o sin deformar. Cuando se trata de una sección con datos a la izquierda y a la derecha, se deben introducir inicialmente los datos de la derecha y luego los de la izquierda separados por la abscisa "0" y su respectiva cota. Esto se hace ya que cuando se da una abscisa menor a la anterior se interpreta que se cambia del lado derecho al lado izquierdo de un eje. La extensión de estos archivos debe ser ".txt" y su formato es el siguiente: abscisa 1 cota 1 abscisa 2 cota 2 abscisa 3 cota 3 . . . abscisa n cota n Si se trata de un archivo para perfil este puede ser utilizado también para la colocación de las cotas negras en un plano de Planta - Perfil y además para elaborar el cuadro de rasante necesario para el dibujo de secciones transversales de una vía con su respectiva banca. Estas aplicaciones se detallan más adelante. Al seleccionar el comando se presenta la siguiente caja de dialogo:
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Difiere de la caja de dialogo anterior ya que esta no presenta la opción Abscisa Inicial, ya que esta se encuentra especificada en el archivo. Adicionalmente presenta la casilla Archivo... que permite haciendo click allí seleccionar el archivo que se va a importar. Se presenta entonces otra caja de dialogo que tiene las siguientes características:
Se selecciona el archivo y se toma la opción Abrir regresando a la caja de dialogo inicial. Al llenar todas las casillas se selecciona OK y por último el programa pide ubicar un punto en la pantalla a partir del cual se dibujara el perfil. Adicionalmente el programa creará un sistema de coordenadas (UCS) para dicho perfil con el nombre que se le asigno en la caja de dialogo. 1.4.2 De perfil de un eje con perfil de semibanca Comando Menú Submenu Opción
: Seba : Vias : Perfil : Semibanca
Este comando es muy similar al anterior y se emplea para dibujar dos perfiles a la vez. Se aplica principalmente cuando se desea tener el perfil por el borde más bajo de una vía, izquierdo o derecho, con el fin de visualizar la pendiente transversal del terreno y definir la rasante de una forma más segura. Se debe crear un archivo de texto con la extensión “.txt” similar al del comando anterior pero colocando en la misma línea de la cota la diferencia de altura, separada por un punto y coma ( ; ), con respecto al eje. Esta diferencia de altura sé digita
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positiva, pero se interpreta hacia abajo con respecto al eje. Su formato es el siguiente: 0 12.56;1.25 10 12.99;1.36 20 11.95;1.01 30 10.92;1.5 40 9.56;2.01 50 10.52;2.1 60 11.28;1.3 70 12.56;2.3 1.5
CREACION DE ARCHIVO DE PERFIL A PARTIR DE SU DIBUJO
1.5.1 Con abscisa redonda Si se tiene un perfil definido a partir de una topografía, o sea que no se tiene cartera de nivelación y se requiere elaborar el cuadro de datos de rasante para el dibujo de secciones transversales de una vía con su respectiva banca o se desea extraer la cota de las abscisas redondas para colocarlas en un plano de Planta - Perfil, existe un comando útil para definir el archivo de datos de perfil con abscisa redonda: Comando Menú Submenu Submenu Opción
: DPAR : Vias : Perfil : Exportar : Absc-red
Inicialmente pregunta por el nombre del archivo sin extensión, el programa le asignará “.txt”, posteriormente preguntara si el perfil esta deformado, luego el intervalo y finalmente solicitara que sea señalado. Su secuencia es la siguiente: Command: dpar Nombre del archivo:...per-eje Deformado (/N)...S Intervalo <10>...10 SELECCIONE PERFIL
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El archivo PER-EJE.TXT tiene el siguiente formato 0.00 1475.95 10.00 1476.25 20.00 1476.55 30.00 1476.84 40.00 1477.30 50.00 1477.93 Cabe anotar que el sistema de coordenadas actual “UCS” debe ser el propio del perfil dibujado de modo que los datos extraídos sean los reales. Ver comando Asignar Coord. en la opción Alin. Vertical. 1.5.2 Con cota redonda Este comando es similar al anterior, solo que no extrae las abscisas redondas de acuerdo al intervalo definido por el usuario, sino que exporta las abscisas correspondientes a las cotas redondas (1.0 m) presentadas a lo largo de un perfil. Comando Menú Submenu Submenu Opción
: DPCR : Vias : Perfil : Exportar : Cota-red
Su secuencia es la siguiente: Command: dpcr Nombre del archivo:...per-cot Deformado (/N)...S SELECCIONE PERFIL El formato del archivo de resultados es el siguiente: 50.55 34.00 64.27 35.00 77.98
Calcula, dibuja y almacena datos de una poligonal Al seleccionar el comando se presenta la siguiente caja de dialogo:
Cuando la distancia es horizontal entonces el programa solo pedirá ángulo y distancia horizontal. Si se toma la opción de distancia inclinada, se activa la de cálculo de cotas. Si se selecciona “No” en la opción “Cotas” entonces se requiere ángulo horizontal, ángulo vertical y distancia inclinada. Cuando se selecciona “Si” se preguntará por ángulo horizontal, ángulo vertical, distancia inclinada, altura señal y altura instrumental para las estaciones. Al seleccionar la opción “Si” de “Cotas” entonces se activa la sección de tipo de cota.
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La sección tipo de cota se divide en Absoluta y Trigonométrica. Esta última se emplea cuando la cota de las estaciones se calcula por este método o sea a partir del ángulo vertical, la distancia inclinada, la altura bastón y la altura instrumental, mientras que la opción Absoluta se usa cuando se ha nivelado la poligonal y se tienen las cotas calculadas de las estaciones. Esto se realiza algunas veces para una mayor precisión de modo que no se acumulen errores en cota. En este caso se pide para cada estación el valor de su cota. El tipo de ángulo vertical puede ser Zenital que es el más común y el Azimutal que es cuando el valor cero se encuentra sobre el horizonte. La distancia entre ejes se emplea cuando el equipo utilizado esta conformado por distanciómetro y tránsito independientes, es decir no es una Estación. Su valor es diferente de cero cuando ambas lecturas, distancia y ángulo vertical, se realizan sobre el prisma o sea que no se utiliza “blanco” para la lectura del ángulo vertical. En este caso se debe anotar el valor de la distancia en metros entre los ejes de los dos aparatos con el fin de corregir el error. Dicho valor oscila normalmente entre 0.15 y 0.20 m. Las opciones de "Menu" se emplean de la siguiente forma: Importar : Para llamar un archivo de datos introducido con anterioridad. Dibuja y presenta un archivo de resultados. En este caso no requiere introducir el nombre de la poligonal ya que este se encuentra especificado en el archivo. Se requiere seleccionar las opciones de distancias, ángulos y cotas con las cuales se ha creado el archivo. Más adelante se explica la forma como se crean estos archivos. Se crea además un archivo de resultados. Grabar : Para introducir datos. No dibuja solo almacena datos en un archivo. En este caso se debe especificar el nombre de la poligonal y todas las condiciones de ángulos, distancias y cotas. Dibujar : Calcula, dibuja, almacena datos de entrada y crea un archivo de resultados. Al igual que el caso anterior se debe especificar las condiciones de cálculo y el nombre de la poligonal. Las opciones de "Archivos" se resumen a continuación: Al elegir la opción Importar de "Menú" se activa el cuadro de "Importar" el cual sirve para buscar el archivo de datos el cual debe tener la extensión ".dat". Además se debe introducir en el cuadro "Resultados" el nombre del archivo en el cual queremos almacenar los cálculos de la poligonal. Este archivo tendrá la extensión ".txt". Si el archivo no existe se crea con solo anotar su nombre, sin
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extensión, en la casilla en blanco, si ya existe y se desea adicionar los resultados en este se puede buscar haciendo clic en el botón de "Resultados". Cuando se toman las opciones Dibujar o Grabar se debe introducir en el cuadro de "Entrada" el nombre del archivo en el cual se desea almacenar los datos de cartera. Esto se hace con el fin de poder corregir errores, si se han producido en el momento de ser digitados, adicionar nuevos datos o cambiar los datos iniciales de cálculo. El formato de los archivos a importar es el siguiente: - NOMBRE DE POLIGONAL - NOMBRE DE ESTACIÓN BASE - NOMBRE DE ESTACIÓN VISTA - NORTE BASE - ESTE BASE - AZIMUT DE VISTA A BASE - COTA ESTACIÓN BASE (Si va a calcular cotas) - ALTURA INSTRUMENTAL (Si va a calcular cotas) - NUMERO DE DETALLE - ÁNGULO HORIZONTAL - ÁNGULO VERTICAL (Si las distancias son inclinadas) - DISTANCIA - ALTURA SEÑAL (Si va a calcular cotas) Cuando se va a cambiar de estación se debe proceder así: -E - NOMBRE DE ESTACIÓN - ÁNGULO HORIZONTAL - ÁNGULO VERTICAL - DISTANCIA - ALTURA SEÑAL - ALTURA INSTRUMENTAL
(Indica que hay cambio de estación)
(Si las distancias son inclinadas) (Si va a calcular cotas) (Si va a calcular cotas)
El programa solo acepta detalles numéricos. Si se introduce un detalle alfabético o alfanumérico lo asumirá como 0. Los layer que aparecen anotados son los que el programa creará por omisión y pueden ser modificados por el usuario a su gusto. El siguiente es el formato del archivo de resultados: