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Curso: Diseño Geométrico de Carreteras con AutoCAD Civil 3D 2010
Este documento fue elaborado por el Ing. Kenderson Ariochi Bautista
Preparado para el Curso de Diseño Geométrico de Carreteras con AutoCAD Civil 3D 2010
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Presentación:
Este manual está realizado con la recopilación bibliográfica de libros,
apuntes, artículos técnicos y experiencia del autor para el manejo del software,
buscando generar un material que pueda servir de ayuda y guía para el uso de
esta herramienta, debido a la poca información sobre manuales de software
referentes a la carrera de ingeniería civil.
En este manual desarrollaremos un solo ejemplo en el procesamiento
geométrico de una carretera desde cero hasta la presentación final para ploteo
empleado en el civil 3D.
El autor no se hace responsable de una mala interpretación ó omisiones
que se puedan encontrar en este material.
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Contenido:
A. Presentación………………………………………………………… Pág. 2
B. Índice de contenido...………………………………………………. Pág. 3
1. Entorno y Configuración del AutoCAD Civil 3D………………………… Pág. 5
2. Puntos en Civil 3D………………………………………………………… Pág. 10
2.1 Preparación de puntos………………………………………………. Pág. 11
2.2 Insertar puntos……………………………………………………….. Pág. 12
3. Superficies en Civil 3D………………………………………………….. Pág. 14
3.1 Definición de superficie…………………………………………….. Pág. 15
3.2 Creación de superficie……………………………………………… Pág. 15
4. Alineamiento……………………………………………………………… Pág. 18
4.1 Definición de alineamiento…………………………………………. Pág. 19
4.2 Creación de alineamiento………………………………………….. Pág. 19
5. Perfil Longitudinal……………………………………………………….. Pág. 23
5.1 Definición de perfil longitudinal……………………………………. Pág. 24
5.2 Creación del perfil longitudinal…………………………………….. Pág. 24
5.3 Definición de rasante……………………………………………….. Pág. 31
5.4 Creación de rasante………………………………………………… Pág. 32
6. Secciones Transversales……………………………………………… Pág. 34
6.1 Definición de secciones transversales…………………………..... Pág. 35
6.2 Creación secciones transversales…………………………………. Pág. 35
6.3 Vistas de secciones transversales…………………………………. Pág. 38
7. Sección Típica……………………………………………………………. Pág. 42
7.1 Definición sección típica……………………………………………… Pág. 43
7.2 Creación sección típica……………………………………………….. Pág. 43
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8. Corredor…………………………………………………………………….. Pág. 48
8.1 Definición de corredor………………………………………………… Pág. 49
8.2 Creación del corredor………………………………………………… Pág. 49
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Capítulo 1
(Entorno y Configuración del Civil 3D)
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El autocad civil 3d tiene dos formatos el sistema Metric (Métrico) y el
Imperial (Inglés), para este caso se utilizará el metric. Para iniciar a utilizar el
programa seleccionamos el siguiente icono:
Al momento de iniciar el software este nos ofrece unos videos tutoriales
prácticos (entendiendo la interface, crear superficies, crear alineamientos, diseño
de perfil, crear parcelas, crear corredor, etc.) mostrando el proceso y las diferentes
herramientas de este potente programa. Para poder ver las animaciones se
requiere acceso al internet.
Interfaz:
La interfaz de usuario del AutoCAD Civil 3D mejora el entorno del
AutoCAD estándar con herramientas adicionales para crear y administrar
información sobre diseño civil. No obstante los elementos tradicionales como
comando de líneas y el espacio de diseño funcionan igual que en el AutoCAD
normal.
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Cinta de opciones:
Es la interfaz de usuario primaria para acceder a los comandos y
elementos. Los comando disponibles en al cinta de opciones se organizan en
fichas. Cada ficha se organiza en una serie de grupos, etiquetados por tarea.
Hay dos tipos básicos de ficha de cinta de opciones: estática y conceptual.
Fichas estáticas de las cinta de opciones: Entre las fichas estáticas de la
cinta de opciones de AutoCAD Civil 3D se incluyen Inicio, Insertar, Anotar,
Modificar, Analizar, Visualización, Salida y Administrar. Las fichas estáticas de la
cinta de opciones se muestran siempre que la cinta de opciones esté activada y
contienen la mayoría de las funciones de los menús desplegables de la barra de
menús y de las barras de herramientas. Las fichas estáticas de la cinta de
opciones tienen un color de fondo gris.
Fichas contextuales de las cinta de opciones: Las fichas contextuales de la
cinta de opciones se muestra automáticamente al seleccionar un objeto o invocar
un comando específico del objeto. Por ejemplo, al seleccionar un objeto de red de
tuberías, se muestra la ficha contextual de Red de tuberías.
Las fichas contextuales contienen comandos relacionados con el objeto
actualmente seleccionado. La mayoría de las fichas contextuales se pueden cerrar
simplemente anulando la selección del objeto.
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La Barra Toolspace contiene toda la información relacionada a nuestro
proyecto: puntos, superficies, alineamientos, perfiles, corredores, secciones,
plataformas, etc. A partir de esta herramienta podemos modificar y controlar las
propiedades de todos los objetos.
Esta barra también contiene todas las configuraciones y estilos de los
objetos, contenidos en una plantilla de dibujo (template) y desde aquí podemos
editar estos estilos, que principalmente contienen: capas (layer), colores, estilos de
textos, etiquetas, visualización, etc.
Para acceder a la barra Toolspace nos dirigimos a Home → Toolspace
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Muestra de la barra Toolspace:
En la ventana Prospector nos muestra toda la
información que almacena el Civil 3D, tales
como: Puntos, Superficies, Alineamientos,
Perfiles, Secciones, Corredores, ect.
La ventana Settings nos permite nos permite
editar y configurar todos los estilos del
proyecto que estemos realizando.
La ventana Survey es una herramienta que nos
permite el enlace y la importación de datos
con dispositivos que se conecten al
computador.
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Capítulo 2
(Puntos en el Civil 3D)
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Preparación de puntos:
Al autocad civil 3D se le pueden introducir los puntos estando estos en dos
formatos: en una hoja de cálculo csv (delimitado por coma) y en un texto txt. En el
desarrollo de este manual se realizará con el formato csv (delimitado por coma).
Un ejemplo de este tipo de archivos es el siguiente:
Después de tener los datos del levantamiento topográfico como el numero de
punto, coordenadas, elevación y descripción en un documento csv como se
muestra en la figura (1) se está prepara para importar al autocad civil 3D.
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Insertar Puntos:
Una vez obtenidos los datos topográficos en uno de los formatos admisibles por
autocad civil 3d procedemos a insertarlos de la siguiente manera:
En la barra toolpasce (pestaña prospector)
damos clic derecho sobre la rama points y
elegimos Create… y nos aparece la siguiente
ventana:
En esta opción elegiremos nuestro
formato de punto, para lo cual al
hacer clic en esta opción nos
mostrara todos los formatos que
tiene este programa, el cual
elegiremos uno de ellos, si no hubiera
nuestro formato, podemos crear uno
según sea nuestra necesidad.
Aquí buscamos el lugar donde
tenemos nuestros puntos, nos
mostrara la ventana de búsqueda,
seleccionamos nuestro punto y
aceptamos.
Al activar este check podemos poner
un grupo a nuestros puntos, es
recomendable que el nombre del
grupo contenga información sobre el
topógrafo o la fecha en la que se
realizó en levantamiento.
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En la nueva ventana elegimos el formato de acuerdo a la organización de
los datos de puntos, buscamos el archivo csv (delimitado por coma) en la dirección
donde se guardó, asignamos un nombre de grupo y ok.
Si no podemos visualizar los puntos realizamos la acción ZE ENTER y
obtenemos:
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Capítulo 3
(Superficies en el Civil 3D)
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Un modelo digital del terreno es lo que en el civil llamamos superficies,
estos son bloques de construcción básicos del AutoCAD Civil 3D. Los podemos
obtener importando información de superficie desde archivos LandXML, TIN (red
irregular triangular) y DEM (modelo de elevación digital), así como utilizar puntos,
archivos de puntos, datos DEM, objetos de AutoCAD existentes, curvas de nivel,
líneas de rotura y contornos para crear superficies.
Creación de Superficies
Para crear superficies a partir de puntos nos dirigimos a la ventana
Toolspaces, hacemos clic derecho sobre Surface y elegimos Create Surface…
El programa nos muestra el siguiente cuadro de información de la superficie:
Damos clic en OK.
Aquí colocamos el nombre que le daremos a la
superficie
En este cuadro elegimos el estilo de la superficie a
crear.
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Nuevamente nos vamos a la herramienta Toolspace/Prospector, luego vaya
a Surfaces/terreno Natural/Definition, clic derecho en poinst Groups luego clic en
Add…
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En esta ventana seleccionamos el grupo de puntos, luego clic en OK y nos
aparece la siguiente superficie:
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Capítulo 4
(Alineamiento)
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Un alineamiento es una línea que nos representa ejes, carriles de una
vía, líneas auxiliares, u otra obra lineal. La creación y definición de un alineamiento
horizontal es uno de los primeros pasos del diseño de carreteras, vialidades,
ferrocarriles, túneles y canales. La geometría del alineamiento puede ser creada a
partir de una poli-línea o utilizando las herramientas de composición de
alineamientos del civil 3D. También podemos realizar ediciones de alineamientos
existentes.
Creación de un alineamiento a partir de una poli-línea:
Ejecutamos el comando PL para crear una poli-línea la cual debe
representar nuestro eje de referencia por donde irá nuestra obra lineal, es
preferible que no tenga incluido ningún arco que quiera representar una curva
como muestra la figura:
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Luego realizamos la siguiente acción: seleccionamos
home/alignment/create alignment from objects y seleccionamos nuestro poli-línea.
Presionamos Enter, seleccionamos el sentido en el que se enumeraran
las estaciones activando o no el comando reverse con la letra R y nuevamente
Enter para que nos salga el recuadro donde vamos a dar las descripciones y
características de nuestro alineamiento:
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Elegimos los criterios clic en OK y obtenemos nuestro alineamiento:
Aquí le damos el nombre a nuestro
alineamiento.
En starting station colocamos la
estación inicial.
En la pestaña design criteria se
especifican los criterios del diseño
geométrico siempre y cuando
queramos que el programa nos revise
el diseño en base a una norma
específica.
En esta opción colocamos el radio
que el programa le colocará a todas
las curvas siempre y cuando las
condiciones los permitan. Este valor
puede editarse posteriormente.
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(Perfil Longitudinal)
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Un perfil longitudinal es el desarrollo sobre un plano de la sección
obtenida empleando como plano de corte una superficie reglada cuya directriz es
el eje longitudinal de la carretera, empleando una recta vertical como generatriz.
En esta vista se sintetiza gran parte de la información necesaria para la
construcción de la carretera, expresada tanto de forma gráfica como numérica.
Para la creación de un perfil es necesario contar con alineamiento y una
superficie. Una vez obtenida se procederá a la creación de un perfil simple al cual
deberá crear su rasante, insertar curvas verticales, etc.
Para la creación del perfil longitudinal realizamos la siguiente acción:
1- ) Clic en Home→Profile→Create Surface Profile:
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Luego aparece la siguiente ventana en la que elegimos el alineamiento y la
superficie mediante la cual queremos que se cree nuestro perfil longitudinal:
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Aquí seleccionamos el alineamiento
(Alignment) y la superficie (Select surfaces)
sobre el cual se realizará el perfil de terreno
natural en estudio.
Presionamos la opción Add>>
para que se nos agregue el Nuevo
perfil en la lista de perfiles.
Perfil longitudinal agregado.
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Después de haber seleccionado las características del perfil hacemos clic
en Draw in profile view y nos aparece la siguiente tabla:
Hacemos clic en siguiente y sale la siguiente ventana:
Seleccionar el alineamiento a usar.
En esta opción le damos un
nombre a la visualización del perfil.
Elegir el estilo de visualización
En esta ventana establecemos el
rango de estaciones del perfil que
vamos a crear. Podemos elegir
todas las estaciones del
alineamiento seleccionando
Automatic ó un rango específico
de estaciones con User specified
range.
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Nuevamente clic en siguiente y observamos el siguiente recuadro:
En esta casilla seleccionamos el rango vertical de la visualización de
nuestro perfil, al igual que en el rango de las estaciones podemos elegir que la
muestra vertical sea establezca de manera automática ó la podemos realizar con
alturas específicas que vallan de una cota mínima a otra máxima.
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En la cuarta casilla (Profile Display Options) el programa nos mostrará
todos los perfiles existentes, simplemente debemos seleccionar el o los perfiles
que queremos visualizar y clic en siguiente.
Aquí observamos el nombre del perfil
existente.
Activar / desactivar la visualización del perfil.
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En la quinta casilla (Data Bands) vamos a elegir las bandas que se
colocaran en la parte inferior o superior del la visualización del perfil dependiendo
esto del estilo elegido. Las bandas nos pueden mostrar datos de: alturas de
cortes, alturas de relleno, las estaciones del alineamiento, etc.
Seleccionar el tipo de banda a colocar en la
visualización del perfil (estos datos se pueden
cambiar posteriormente).
Aquí seleccionamos la posición de
nuestra banda de datos (inferior o
superior).
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En la última ventana (Profile Hatch Options) podemos agregar un
sombreado para identificar el área de corte y relleno en la visualización de nuestro
perfil.
Al finalizar hacemos clic en Create Profile View y elegimos el lugar en la
pantalla donde queremos colocar la visualización de nuestro perfil.
Haciendo clic en este recuadro agregamos el
sombreado ara el área de corte.
Con este recuadro agregamos el recuadro
para el área de relleno.
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Después de hacer clic podemos apreciar la visualización del perfil de
terreno natural de nuestro alineamiento.
Rasante:
La rasante es un perfil personalizado que realizamos a través del perfil de
terreno natural la cual nos muestra la inclinación de la vía y la cota de cada uno de
sus puntos. El AutoCAD Civil 3D nos proporciona herramientas interactivas para
la creación y edición de la rasante, para realizar ese procedimiento seguiremos los
siguientes 4 pasos:
1. Creación de la rasante.
2. Edición de la rasante.
3. Creación de Curvas Verticales de la rasante.
4. Correcciones finales de la rasante.
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Creación de la Rasante:
Para crear la rasante seleccionamos nuestra cuadricula de perfil haciendo
clic sobre ella y elegimos Profile Creation Tools como lo muestra la imagen
En el siguiente recuadro le damos un nombre a la rasante y elegimos los
estilos de visualización.
Aquí le damos un
nombre a la rasante.
Elegir los estilos de
visualización.
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Damos clic en OK y nos aparece la barra de herramienta de creación de
perfil de diseño:
Para dibujar nuestro perfil de diseño en el icono de dibujo seleccionamos la
opción Draw Tangents With Curves para crear tangentes y curvas de nuestro
nuevo perfil.
Después de haber seleccionado esta opción procedemos a dibujar nuestra
rasante de acuerdo al criterio del diseñador.
Crear una
curva vertical
Dibujar
tangentes.
Crear puntos de
intercepción.
Borrar puntos de
intercepción.
Mostrar tablas de
propiedades.
Perfil de terreno natural.
Perfil de diseño (Rasante)
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(Secciones Transversales)
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Las secciones transversales son perfiles perpendiculares que normalmente
van equidistantes unos de otros, estas suelen hacer referencia al punto kilométrico
de la vía donde han sido tomadas.
Creación de Secciones Transversales:
Para hacer las secciones transversales primero debemos crear los Sample
Lines, estas son las líneas que definen las secciones transversales. Hacemos clic
en Sample Lines → Seleccionamos el alineamiento → Damos Nombre al grupo de
Líneas y elegimos los estilos → Clic en OK y nos aparece la barra: Sample Lines
Tools.
Nombre del grupo
de Sample Lines. Estilos de
Visualización
.
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En este icono elegimos que los sample lines se coloquen por un rango de estaciones para que
posteriormente nos salga el cuadro de definición de las características se las líneas.
En esta opción colocamos el rango
de estaciones donde se nos crearán
las líneas que corten nuestro
alineamiento.
Aquí definimos el ancho de las
líneas de muestreo de las secciones
transversales, con su ancho tanto
para la izquierda como para la
derecha de manera individual.
Colocaremos aquí la distancia de
separación de los samples lines en
las tangentes, las curvas y los
espirales.
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Después de haberle dado las características a las líneas de muestreo
damos clic en OK y obtenemos:
En la imagen se observan los sample lines cortando de manera
perpendicular el alineamiento y creando de manera interna las secciones
transversales.
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Vistas de Secciones Transversales:
Podemos crear las vistas de una o varias secciones dependiendo la
necesidad al momento de realizar las mismas. Para crear las secciones
transversales de todo el alineamiento debemos seguir los siguientes pasos:
Clic en Section Views → Create Multiple Views
Después de hacer clic en
Create Multiple Views nos
aparece la siguiente ventana:
Dar nombre a la vista de
secciones.
Elegir los estilos de vistas
de las secciones.
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Hacemos clic en siguiente y obtenemos:
En esta opción podemos cambiar el ancho de las secciones o dejarlo de
manera automática. Clic en Next y nos aparece la siguiente ventana:
Donde podemos cambiar el rango de elevación de las muestras de las
secciones (Recomendamos dejar de manera automática).
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En la siguiente casilla podemos agregar labels y/o cambiar los estilos de
visualización de las vistas de secciones:
Por último tenemos la casilla de las bandas donde podemos cambiar la
parte donde se colocarán estas al igual que los datos a mostrar:
Hacemos clic en Create Section Views y elegimos un lugar donde colocar
las vistas de las secciones transversales.
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Y obtenemos nuestras secciones transversales de terreno natural:
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Capítulo 7
(Sección Típica)
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La sección típica es la que muestra los detalles de la estructura del
pavimento, el ancho de vía, veredas, aceras, perfil de corte, relleno, cunetas, etc.
La sección típica la creamos de la siguiente manera:
Nos vamos a Assembly → Create Assembly
En esta casilla colocamos el
nombre de la sección.
Aquí elegimos el estilo de
códigos.
Clic en OK y elegimos un
lugar de la pantalla donde
colocar nuestra sección.
Esta línea nos muestra el eje del alineamiento y la elevación del perfil.
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Luego presionamos Ctrl+3 para desplegar la herramienta de ensamblaje:
Para crear los carriles seleccionamos Lanes → LaneOutsideSuper
En la siguiente tabla colocamos las características de nuestro carril:
Secciones predefinidas por AutoCAD Civil 3D.
Sub-Ensambles básicos.
Sub-Ensambles de carriles.
Sub-Ensambles de paseos.
Sub-Ensambles de centros.
Sub-Ensambles urbanos.
Sub-Ensambles de taludes.
Carril a insertar
Ancho de carril.
Pendiente de Bombeo
Capa asfáltica superior.
Capa asfáltica inferior.
Base de pavimento.
Sub-Base de pavimento
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Después de haber colocado las características hacemos clic sobre la línea
de la sección típica y obtenemos:
Ahora se procede a insertar el paseo y lo hacemos de la siguiente manera:
en la herramienta de ensambles nos vamos a la ventana Shoulders →
ShoulderExtenAll
Carril para colocar el paseo (Izquierdo o derecho).
Ancho del paseo.
Bombeo del paseo.
Características del talud.
Ancho del talud.
Bombeo de la Sub-base
Espesores de las capas del pavimento.
En esta ventana damos las
características geométricas
del paseo.
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Cuando se hayan establecido las características geométricas del paseo
hacemos clic en el extremo superior del carril para insertarlo.
Para crear el talud en condiciones de corte y relleno en la herramienta de
ensambles seleccionamos Basic → BasicSideSlopeCutDitch
En esta ventana colocamos las
características geométricas de
nuestra sección.
Aquí podemos observar el
significado de cada uno de los
parámetros a definir.
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Habiendo definido los parámetros de nuestros taludes lo insertamos
haciendo clic en el pie del talud de cuneta de la sección creada.
Para crear el lado Izquierdo de la sección típica seleccionamos todo el lado
derecho y hacemos un Mirror.
Así tenemos creada la sección típica y de pavimento.
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Capítulo 8
(Corredor)
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El corredor es una estructura lineal creada con la combinación de una
superficie, un alineamiento horizontal, un alineamiento vertical y una sección
típica. Los corredores se utilizan principalmente para modelar caminos, vialidades
y canales.
El procedimiento para crear el corredor vial es el siguiente:
Clic en el menú Corridor → Create Corridor → Seleccionar el alineamiento
horizontal directo del dibujo ó mediante el listado que aparece al presionar la tecla
Enter. De la misma manera seleccionar el perfil y la sección típica.
Crear Corredor.
Seleccionar Alineamiento.
Seleccionar el perfil
Seleccionar la
Sección Típica.
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Ya seleccionados cada uno de los componentes del corredor el programa
nos muestra la siguiente ventana:
Cliqueamos en OK y se nos crea nuestro corredor.
Nombre del corredor.
Fijar la frecuencia de
las secciones que el
sistema genera
automáticamente para
el corredor.
Clic en Set all Targets
para fijar el terreno
donde se van a
proyectar los taludes
de ocrte y relleno.
Aquí colocamos donde
queremos que se proyecten los
taludes (en este caso será el
terreno natural).
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