DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D -2016 (SEGUNDA EDICIÓN) PDF

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DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D - 2016 SEGUNDA EDICIÓN CENTRO DE CAPACITACIÓN Y FORMACIÓN EN INGENIERÍA Víctor Franz Alcántara Portal DESIGN ENGINEER DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D - 2016 SEGUNDA EDICIÓN CENTRO DE CAP...

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DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D - 2016 SEGUNDA EDICIÓN

CENTRO DE CAPACITACIÓN Y FORMACIÓN EN INGENIERÍA

Víctor Franz Alcántara Portal DESIGN ENGINEER

DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D - 2016 SEGUNDA EDICIÓN

CENTRO DE CAPACITACIÓN Y FORMACIÓN EN INGENIERÍA

Víctor Franz Alcántara Portal DESIGN ENGINEER

DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D – 2016 SEGUNDA EDICIÓN Se prohíbe la reproducción parcial o total del presente documento, su tratamiento informático, la transmisión por cualquier forma o medio electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin previa autorización de los titulares del Copyright ©. Derechos Reservados. Copyright ©. © 2016 Centro de Capacitación y Formación en Ingeniería CECAFI EIRL Jr. Amalia Puga N° 1005 Cajamarca – Perú RPMs: #959519089 - #959091383 Email: [email protected]

#Cecafi-Ingeniería © 2016 Desing Engineer Víctor Franz Alcántara Portal Cajamarca – Perú Celular : +51 958741685 Email: [email protected]

#Franz.Wolf.Heart

PRÓLOGO A LA SEGUNDA EDICIÓN

Ha pasado ya casi dos años desde que comencé a escribir este texto, fruto de incontables horas de trabajo de campo y gabinete en diferentes instituciones públicas y privadas en los últimos siete años y de las ganas de compartir mis conocimientos a todos los estudiantes y profesionales vinculados con la Ingeniería, interesados en aprender un programa tan maravilloso y complejo, como es el Autodesk AutoCAD Civil 3D. A lo largo del proceso de enseñanza de este programa, aprendí aún más a optimizar este extenso software y quedar maravillado cada día que pasa con sus innumerables aplicaciones; incorporando con el paso del tiempo algunos ítems adicionales, que ayudaron a darle forma al actual contenido de esta obra. Es así, que, al hacer una comparación de esa primera edición que comencé a escribir en el mes de septiembre del 2014 con el nombre de: AutoCAD Civil 3D – Nivel Básico, para impartirlo como parte de los cursos de capacitación ofrecidos por la empresa AURA Consultoría, Asesoría y Construcción SRL y que fue publicada para su enseñanza el siguiente mes, con esta edición, se podrá notar una gran diferencia, habiéndose añadido aproximadamente un 25% más al contenido original. Al día de hoy, siendo ya parte del Staff Profesional del Centro de Capacitación y Formación en Ingeniería - CECAFI EIRL; institución mediante la cual llega a sus manos este curso, debo resaltar que son innumerables las personas que han quedado muy satisfechas con este texto; tanto aquellos estudiantes y profesionales que han apostado por mi persona y por las instituciones en las cuales he enseñado este curso de manera presencial; como aquellos, que accedieron al mismo de manera indirecta, descargando y aprendiendo por su cuenta aquel manual de la versión 1.02, que compartí en muchos sitios web, acción por la cual recibí muchos agradecimientos y consultas provenientes de más de veinticinco países del mundo. Sin embargo, he creído conveniente mejorar aún más este texto, debido a las altas demandas actuales de contar con profesionales altamente capacitados, aptos para desenvolverse en cualquier mercado laboral; por lo tanto, en la presente edición, se ha dado un mejor acabado y presentación al mismo, con miras a tener un manual completo de Autodesk AutoCAD Civil 3D en español; por lo que, además de darle un mejor contexto al mismo; encontrarán un cambio considerable en el desarrollo de los ítems en comparación a las ediciones anteriores. Como se ha mencionado en el párrafo anterior, este texto, será parte de un manual completo de Autodesk AutoCAD Civil 3D en español, que incluye dos módulos más; y estando escribiendo en la actualidad la continuación de mismo, conceptualizándolo como un Módulo Intermedio de Autodesk AutoCAD Civil 3D, y a la vez, impartiéndolo como curso de actualización profesional en CECAFI EIRL, a los ya conocedores del programa, los invito a hacer llegar sus sugerencias y recomendaciones, con respecto al entorno actual con que se está enfocando el presente. Atentamente: Víctor Franz Alcántara Portal Design Enginner

PRÓLOGO A LA PRIMERA EDICIÓN Resulta muy gratificante haber concretado esta obra después de años de sacrificio a lo largo de mi experiencia laboral; tuvo que pasar bastante tiempo para llegar a consolidar mis conocimientos en el campo de la Ingeniería, comenzando desde los pequeños alineamientos que realizaba con la ayuda de tutoriales, pasando luego a trabajos puntuales en los que se me pedía diseñar proyectos más complejos, hasta llegar a innovar ciertos modelamientos, de los cuales no se tenía referencia alguna. Y es que es un honor plasmar todo lo aprendido durante todos estos años, en los que asumí verdaderos retos al trabajar en diferentes instituciones públicas y privadas. Habiendo planeado, ejecutado, dirigido y supervisado varios proyectos Mineros, Viales, Hidráulicos, Energéticos, etc., y con la dicha de haber reforzado mis conocimientos en el extranjero en un par de oportunidades, es que nace la iniciativa de compartir todo lo aprendido en un manual de AutoCAD Civil 3D – Nivel Básico, con la empresa AURA Consultoría, Asesoría y Construcción SRL, en el mes de octubre del 2014, la cual sufrió modificaciones a lo largo de todo este tiempo. Ahora, ya por finalizar el presente año, y en pro de seguir compartiendo mis conocimientos, debo agradecer al Centro de Capacitación y Formación en Ingeniería CECAFI EIRL, que está apostando por mi persona para la enseñanza personalizada del programa mediante el Curso – Taller: DISEÑO GEOMÉTRICO DE OBRAS VIALES Y DOMINIO DE AUTODESK AUTOCAD CIVIL 3D – 2016. Es así, que el presente documento, al igual que las ediciones publicadas en AURA SRL, ha ido mejorándose con la incorporación de nuevos temas y la corrección de algunos errores; así tenemos, que, en el primer capítulo, se refuerza el trabajo mediante el entorno que presenta AutoCAD Civil 3D y que en esta oportunidad está en su versión 2016, habiéndose elegido enseñar el programa en español, debido a la complejidad de algunos comandos y aplicaciones que el mismo presenta. El Capítulo Dos, va enfocado al manejo, gestión de puntos y a la Geoubicación de los proyectos en un Sistema de Coordenadas adecuadas. En el Capítulo Tres se desarrolla todo lo referente a Superficies, con la ayuda de ejemplos prácticos acorde con las necesidades que demanda el actual mercado laboral, personalizando estilos, etiquetas y demás opciones que permiten hacer el trabajo en AutoCAD Civil 3D una labor agradable. El Cuarto y Quinto Capítulo (Alineamientos Horizontales y Alineamientos Verticales) van abocados a la proyección de obras viales y su respectiva normatividad en el Perú, mencionando casos especiales para el diseño de Haul Roads (Vías y/o Caminos de Acarreo que se enlazarán con el Capítulo de Obras Lineales) utilizados en minería, acorde con estándares adecuados para su presentación final. Finalmente, en el Sexto y Séptimo capítulo se aboca a la proyección de Obras Lineales y la automatización de modelamientos y reportes de movimientos de tierras mediante Secciones Transversales y Superficies de Obras Lineales. Esperando que sea de su total agrado y con ánimos de buscar la mejora continua, me despido, no sin antes, agradecer cualquier aporte y sugerencia para la prosperidad del presente documento. Atentamente: Víctor Franz Alcántara Portal Design Enginner

ÍNDICE Capítulo I:

ENTORNO, CONFIGURACIÓN Y OBJETIVOS DE AUTOCAD CIVIL 3D.

001

1.1.

Creación de un proyecto, estilos y visualización de plantillas.

001

1.2.

Reconocimiento de los elementos de la ventana del programa.

002

1.3.

Configuraciones recomendables de diseño.

003

Capítulo II:

GESTIÓN DE PUNTOS.

007

2.1.

Generalidades.

007

2.2.

Importación y Creación de Grupo de Puntos.

007

2.3.

Creación de Estilos de Puntos.

009

2.4.

Manejo y Ubicación de Puntos.

011

2.5.

Proyección de Líneas a través de Polilíneas en 3D.

011

2.6.

Edición de Puntos.

012

2.7.

Exportación de Puntos.

012

2.8.

Transformación de Coordenadas.

012

2.9.

Geoubicación

015

Capítulo III:

GESTIÓN Y MANEJO DE SUPERFICIES.

019

3.1.

Creación, edición y estilos de superficies.

019

3.2.

Etiquetado de curvas de nivel.

023

3.3.

Creación de superficies a partir de curvas de nivel.

025

3.4.

Creación de superficies a partir de boundaries y breaklines.

027

3.5.

Superposición de superficies.

029

3.6.

Creación de cuencas vertientes y rutas de agua.

031

3.7.

Importación y exportación de superficies.

032

3.8.

Secciones rápidas de terreno.

034

3.9.

Colocación, edición y visualización de coordenadas.

034

Capítulo IV:

ALINEAMIENTOS HORIZONTALES

040

4.1.

Introducción.

040

4.2.

Normas Peruanas e Internacionales para diseño de carreteras.

040

4.3.

Trazo de alineamientos simples y compuestos.

041

4.4.

Estilos de alineación y de etiquetas.

046

4.5.

Modificación de un alineamiento.

049

4.6.

Numeración de sub-entidades (Líneas, Curvas, Espirales, Segmentos)

055

4.7.

Tablas de elementos de curvas.

056

4.8.

Importar y exportar alineamientos horizontales.

058

4.9.

Generación de reportes a Excel.

059

Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

I

Capítulo V:

PERFILES LONGITUDINALES

062

5.1.

Introducción

062

5.2.

Dibujo de un perfil longitudinal a partir de una superficie y un alineamiento.

062

5.3.

Dibujo de la subrasante, incluyendo el diseño curvas verticales.

065

5.4.

Estilos, edición y configuración de perfiles longitudinales.

067

5.5.

Edición y etiquetado de las bandas de visualización de un perfil longitudinal.

076

5.6.

Modificación de la subrasante.

085

5.7.

Creación de varias visualizaciones de perfil.

091

Capítulo VI:

OBRAS LINEALES.

096

6.1.

Introducción

096

6.2.

Offsets y sobreanchos en carreteras.

096

6.3.

Bombeos y peraltes en carreteras.

099

6.4.

Expresiones para inserción de elementos de curvas con características particulares.

103

6.5.

Ensamblajes de secciones para carreteras y canales.

106

6.6.

Creación y edición de una obra lineal.

110

6.7.

Superficie de una obra lineal.

113

6.8.

Sobreanchos especiales.

114

6.9.

Líneas de muestreo.

115

6.10. Ensamblajes compuestos para obras lineales con características especiales.

117

6.11. Diseño de vías de acarreo de operaciones mineras (Haul Roads).

119

6.12. Generación de reportes a Excel.

124

Capítulo VII:

SECCIONES TRANSVERSALES Y CÁLCULO DE VOLÚMENES.

127

7.1.

Introducción

127

7.2.

Dibujo, edición y estilos de secciones transversales.

127

7.3.

Cálculo de áreas y volúmenes de corte y relleno.

136

7.4.

Diagramas de masa.

140

7.5.

Generación de reportes a Excel.

150

MODELOS DE EXÁMENES.

Design Engineer. Víctor Franz Alcántara Portal

152

II

CAPÍTULO I ENTORNO, CONFIGURACIÓN Y OBJETOS DE AutoCAD Civil 3D 1.1.

Creación y configuración de un proyecto, estilos y visualización de plantillas. Es primordial conocer las configuraciones básicas que presenta Autodesk AutoCAD Civil 3D,

cuya interfaz es similar a la mayoría de programas de la familia Autodesk, por lo que, no será muy complicado su manejo para los ya conocedores del Autodesk AUTOCAD. Es así, que como primer paso debemos conocer la interfaz propia del programa, sus virtudes y limitaciones, que nos servirán luego para trabajar con estilos, etiquetas, entidades, componentes, plantillas, etc., preestablecidas que nos ayudarán a tener mayor productividad en referencia a trabajos similares. Desde ya, el tratamiento el programa para este texto, va enfocado al desarrollo de un proyecto vial, por lo que la gran mayoría de las configuraciones están desarrolladas para cubrir las necesidades que este tipo de proyectos demandan. Ahora, abrimos el programa AutoCAD Civil 3D - 2016, para este caso trabajaremos con la versión 2016 en español del programa, y rápidamente podemos reconocer su entorno general., así, en la parte inferior central nos ubicamos en CREAR (Nota 01) Barras para trabajar con AutoCAD 360.

Crear nuevo dibujo.

Nota 01

Historial de archivos y/o plantillas trabajadas anteriormente.

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1

De manera similar, al costado izquierdo de CREAR, podemos ubicar la opción MAS INFORMACIÓN, la cual nos proporciona videos tutoriales y actualizaciones que el programa ofrece. Ahora, damos Click en el ícono crear Nuevo, para crear un nuevo dibujo; el cual por defecto nos dará una plantilla preestablecida por el programa; sin embargo, si se quiere trabajar de manera personalizada podemos dar Click en el ícono de la parte superior izquierda del símbolo del programa o menú de inicio (

), que nos despliega varias herramientas, entre las cuales podemos ubicar Nuevo,

reconociendo los siguientes ítems. Plantillas adicionales y para trabajos personalizados

Plantillas Metric e Imperial mayormente usadas.

Para nuestro caso utilizaremos la plantilla para trabajar con el Sistema Métrico, que lo ubicamos con el nombre de: _AutoCAD Civil 3D (Metric) NCS. 1.2.

Reconocimiento de los elementos de la ventana del programa. Ingresamos al programa, y rápidamente podemos distinguir su entorno. Como primer paso

debemos diferenciar cada una de las herramientas, su uso, configurarlo y saber de manera general si nuestro trabajo va por buen camino, así tenemos: Botones de Grupo: Son los que nos ofrecen realizar tareas específicas a lo largo de todo un proyecto de diseño, tal como se muestra a continuación:

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2

Parámetros de Dibujo, Modelo y Layouts: Son los componentes y conjunto de especificaciones que hay que tener en cuenta al arrancar AutoCAD Civil 3D por primera vez. Para ello, vamos a dar Click en el ícono Personalización (

),

que lo encontramos en la parte inferior derecha y dejamos marcado las siguientes opciones, tal como se muestra en la imagen del costado derecho. Espacio de Herramientas: Es la barra de herramientas mayormente utilizada y contiene 04 paletas: 

Prospector: Explorador de objetos de diseño.



Configuración:

Ubicación

de

estilos,

etiquetas

y

reconfiguración de los mismos. Topografía: Herramientas para topografía y figuras, además



también es posible elaborar redes topográficas. Caja de Herramientas: Reporte para replanteos topográficos,



cargar nuevos módulos y extensiones de programas. Cada una de las herramientas antes mencionadas se irá explicando más adelante conforme se tenga necesidad y requerimiento de los mismos. 1.3.

Configuraciones recomendables de diseño. Además

de

haber

reconocido

las

herramientas

antes

mencionadas, tenemos que configurar el sistema de coordenadas a usar, unidades y demás opciones que nos permitirán trabajar de manera ordenada, concisa y segura para nuestros futuros proyectos de diseño. Configuración Regional: Esta configuración nos sirve para referenciar nuestro dibujo a un



sistema de coordenadas preestablecido el cual servirá como base y/o plantilla para las siguientes clases y/o proyectos que se desarrollen por separado, además de ofrecernos la interfaz de poder hacer otras operaciones y configuraciones adicionales no menos relevantes que las que mencionaremos; para ello vamos al menú de inicio del programa (

) > Ayudas

al dibujo > Configuración de dibujo. 

Unidades y Uso: Aquí procedemos a configurar las unidades del dibujo (metros y grados), escala y huso para poder tener nuestro proyecto referenciado, para tal caso visualizamos Categorías, y seleccionamos nuestra ubicación, para este caso Perú.

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3

En Sistema de Coordenadas Disponibles, seleccionamos SIRGAS datum, UTM Zone 17S; Chile, Colombia, Ecuador, Peru 84-78d W, para trabajar en el Sistema de Coordenadas WGS 84 y zona 17S (Para este caso) por encontrarse Cajamarca en aquella zona, pudiendo trabajar con otras zonas y husos dependiendo del lugar en donde se encuentre nuestro proyecto. El resto de configuraciones no mencionadas se aceptarán automáticamente por defecto tal cual se muestra a continuación:



Transformación: Esta herramienta nos permite hacer transformaciones de coordenadas de un huso a otro huso de coordenadas que se requiera cuando se tiene la necesidad de las mismas, configurando factores de escala, puntos de referencia, puntos de rotación y ángulos de rotación de rejilla.



Capas de Objetos: Aquí podemos cambiar las capas prestablecidas que el programa carga por defecto, pudiendo personalizar nuestras propias capas para un tipo de proyecto o trabajo en concreto.



Abreviaturas: De manera similar al ítem anterior, aquí se puede configurar las distintas abreviaturas que el programa nos da por defecto, personalizando acorde a nuestras necesidades (Proyectos viales, proyectos eléctricos, explanaciones, proyectos hidráulicos, etc.)



Configuración Ambiental: Son las configuraciones adicionales y específicas acorde con nuestras necesidades de diseño.

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Finalmente, Click en Aplicar > Aceptar para guardar las configuraciones base iniciales. 

Unidades: De manera similar al ítem de Configuración Regional hay que configurar las unidades que utilizaremos en nuestro proyecto; para ello, vamos al menú de inicio del programa (

) > Ayudas...