Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Formato de Presentación de Proyectos de Alumnos Dentro
Views 199 Downloads 45 File size 248KB
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil
Formato de Presentación de Proyectos de Alumnos Dentro de las actividades del proceso de acreditación programadas para el semestre 20181, se tiene la publicación web de los informes de los proyectos que realizan los alumnos con el objeto de que los evaluadores de ABET puedan verificar el nivel y calidad de los trabajos que realizan los alumnos y que demuestran el logro de las competencias profesionales. Cada Departamento debe publicar por lo menos 6 proyectos de alumnos que correspondan a los mejores trabajos de cursos de las diferentes Áreas del Plan de Estudios. Estos proyectos se presentarán en un informe en formato único de dos columnas tal como se indica en el documento adjunto y que debe ser presentado y explicado a los alumnos. El docente debe revisar y corregir el informe y dejarlo listo para su publicación. El informe debe ser de 6 páginas conteniendo gráficos y diagramas. Se debe asegurar la legibilidad (tamaño de letra) en todo el texto y gráficos. Las partes que debe constar el informe son: Título: Autores Universidad Resumen (En español. Posteriormente se traducirá al inglés) 1. Introducción 2. Presentación del Problema 3. Descripción de la Solución 4. Resultados 5. Conclusiones 6. Bibliografía
MODELAMIENTO GEOMÉTRICO DE UNA CARRETERA Y UN TÚNEL EN TERRENO DE TOPOGRAFÍA ACCIDENTADA Aire Artezano, Jhon Héctor e-mail: [email protected]
Arhuire Mamani, Jessica Marisol e-mail: [email protected]
Maldonado Pariona, Juan e-mail: [email protected]
Quesquén Ramírez, Ángel Martín e-mail: [email protected]
RESUMEN: El desarrollo de la problemática se basó, principalmente, en el modelamiento geométrico de un túnel en un terreno de topografía accidentada, para lo cual se trabajó en dos partes. Primero, se plasmó la información topográfica dada acerca de la superficie del terreno, con lo cual se determinó el eje de la carretera, así como el trazado de la su sección transversal y longitudinal. En la segunda parte se trabajará lo relacionado a la intersección del túnel con la superficie del cerro, la intersección del terreno con taludes de corte y relleno, construcción de tramas, vista 3D, la generación volumétrica mediante solidos diferenciados y su respectivo recorrido virtual.
1 INTRODUCCIÓN En una obra civil es importante tomar en cuenta el terreno topográfico, así como el planeamiento de como poder realizar una construcción independiente de que el terreno sea accidentado o no, es por ello que en la construcción de un túnel que pase a través de una superficie topográfica accidentada es necesario elaborar un modelamiento geométrico para así obtener un panorama de como sería en realidad la obra civil requerida. La importancia de este proyecto radica en el desarrollo de conocimientos para resolver problemas en la realidad relacionada a la ingeniería civil.
2 PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA Se requiere dibujar el eje, las secciones transversales y longitudinales de una carretera que pasa a lo largo de una superficie topográfica accidentada con la ayuda del software de diseño como AutoCAD, para lo cual se tiene datos preestablecidos como la cota del inicio y fin del eje de la carretera, así como su trayectoria la cual será inicialmente recta, luego curva y finalmente de nuevo recta, para el desarrollo de la representación plana. Se necesita también, el desarrollo tridimensional para su respectivo recorrido virtual, para lo cual se tienen las representaciones planas y así obtener el túnel y la carretera a lo largo del eje en el terreno accidentado.
3 DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN
La solución a la problemática para este proyecto consiste en dos partes, la primera presenta la representación plana, es decir, la vista en planta, el perfil longitudinal y transversal. La segunda parte lo correspondiente al modelamiento 3D y su recorrido virtual.
3.1 PRIMERA PARTE En primer lugar, la imagen prestablecida se escaló de acuerdo a las dimensiones proporcionadas, luego iniciar trazado de las curvas de nivel en una vista en planta con el comando polyline. Luego se halló las cotas de las curvas de nivel tomando como referencia a cotas establecidas. En segundo lugar, para la obtención del eje de la carretera se procedió a dibujar en la vista en planta del eje dibujada anteriormente teniendo como datos el punto de inicio y final, así como también el punto donde empieza el tramo curvo y su fin, luego se procedió a dividir el tramo curvo en 20 partes de igual longitud con el comando DIVIDE para luego cada distancia colocarlo en un plano frontal y sabiendo la cota del punto de inicio y fin , trazamos una línea recta que los une ya que el eje de la carretera tiene pendiente constante con lo cual obtendríamos los puntos de la curva en su verdadera posición para luego elevar cada parte de la curva hacia su cota correspondiente, de esta manera obtendríamos el eje de la carretera pedida. En tercer lugar, la sección transversal se obtuvo mediante la unión de los puntos generados por la intersección de las curvas de nivel del terreno y el eje de la carretera con el plano perpendicular al eje de esta. Para poder hallar estos puntos utilizamos el comando MIRROR 3D para generar un reflejo de cada curva de nivel respecto al plano mencionado y la intersección entre estas curvas (la original y la reflejada) serán los puntos en donde se encontrarán los puntos generados. Luego, estos deberán ser unidos mediante líneas; en el caso de que la carretera esté acompañada del túnel se dibujará las líneas unidas anteriormente y dibujaremos la sección transversal del túnel; si la carretera se encuentra a cielo abierto trazaremos desde la carretera taludes de desmonte y terraplén teniendo en cuenta las proporciones de longitud establecida para cada talud. En cuarto lugar, el perfil longitudinal se obtuvo nivelando puntos de la progresiva separados una
distancia de 20m desde el punto inicial del eje hasta un punto próximo al punto final debido a que no necesariamente los puntos que conforman la progresiva terminan exactamente en el punto final requerido ,estos al intersecarse con la superficie topográfica mediante la interpolación de curvas de nivel con ayuda del teorema de Thales obtendríamos nuevos puntos que nos servirían para la elaboración del perfil longitudinal. Elaboramos un cuadro con las respectivas progresivas y sus cotas correspondientes para luego llevarlo a un plano bidimensional ubicando dichas coordenadas para luego unirlos. Se procede a dibujar la cuadricula del perfil longitudinal. Con ayuda del comando block se convierte el perfil y la cuadricula en bloque externo, para luego insertar dicho bloque con una proporción de 1 a 10 entre la escala horizontal y vertical. Finalmente se agrega los datos en la guitarra del perfil longitudinal.
3.2 SEGUNDA PARTE Para generar el túnel en el terreno accidentado, en el eje de la vía se dibuja la sección transversal del túnel y para encontrar la salida del túnel, podemos usar el comando strude (path) para encontrar una salida inicial, se copia y alinea (align) el arco en cada punto de la progresiva en el eje de la vía. Posteriormente se trazan las generatrices del túnel con (spline) uniendo los puntos que dividieron el arco. Para poder intersecar el túnel con la superficie del cerro se hace uso de mallas entre curvas de nivel, para su creación se hace uso del ARKITool, para así con las curvas de división del túnel se hallan las intersecciones con la malla mediante el uso de comandos, finalmente con el comando Spline se traza una curva uniendo todos los puntos hallados en la intersección. A partir de lo descrito anteriormente, es necesaria la intersección del terreno con taludes de corte y relleno en base al perfil longitudinal del eje de la vía y algunos cortes transversales, se trazan los planos transversales y los puntos importantes obtenidos por el plano del perfil longitudinal. A demás, es importante mencionar el hecho de la elaboración de las coronaciones en tramos rectos y curvas con el uso de conos en relación a las pendientes señaladas para los planos de corte y terraplente los cuales son 1:1 y 2:3 respectivamente con sus intersecciones a las curvas de nivel para así poder obtener las tramas. Luego de haber culminado la mayor parte del proyecto, se requiere la obtención de los bordes del proyecto para una vista 3D (como una caja) para ello se debe interpolar a modo de tener una mayor exactitud al elaborar la caja, para ello procedemos a cerrar las curvas de nivel así estén fuera de los limites ajustándolas aproximadamente con polyline, se procede a interpolar para tener una buena cantidad de puntos que permita una aproximación de los lados. De igual forma para hallar los vértices de los bordes de la caja, se extiende dos segmentos que aproximen las curvas de los bordes de las caras y luego intersecamos con respecto a la arista de la caja y se tomara el punto medio. Para hallar la extrapolación y encontrar los puntos se utilizará el
comando extend> proyect> view sobre a interpolación de las ultimas curvas para así hacer la intersección de esta con el plano de ahí se procede a unir dichos puntos encontrados junto con los extremos de las curvas para hallar el limite del terreno. Al termino de lo trabajado, se continuará la visualización del proyecto como un sólido, para ello mediante el uso de CIVILCAD se generará el sólido mediante la triangulación, y convertirlas en regiones con el comando Región, para el terreno natural utilizar el comando Extrude y luego Unión para obtener un único solido 3D (recortar el sólido con el comando Slice). Para realizar el corte y relleno en la generación del solido se procederá trazar las secciones transversales de corte y relleno, además con el comando Loft> Guides (seleccionar el eje de la vía) y para generar el volumen de relleno utilizar el comando Subtrat, así como para el de corte, el comando Intersect. Al concluir, utilizar el comando MASSPROP para el calculo del volumen de los sólidos. Para realizar el recorrido virtual se hace uso del comando Anipath. Se requiere tomar una recta como un eje, este se hará con el comando Hélix, luego escribimos el comando Anipath, este nos llevará a una ventana en la cual realizamos configuraciones de movimiento y desplazamiento. Nos ubicamos en el modo Motion Path Animation, de la cual usamos la opción Path, y seleccionamos la recta hecha anteriormente. Finalmente escogemos el tiempo del video y su formato respectivo. Le damos clic a Preview, para observar el video.
3 RESULTADOS Con el procedimiento en la descripción de la solución obtenemos la vista en planta, el eje de la carretera que desciende con una pendiente constante en un tramo inicial recto, luego a un tramo curvo para finalmente terminar en otro tramo recto. Cabe mencionar que el tramo curvo obtenido es parte de una hélice cilíndrica, sin embargo, es posible dibujarlo mediante un conjunto de líneas de una distancia que no difiera mucho al verdadero tramo como se procedió en este trabajo. También obtenemos la sección transversal en la que representa la carretera horizontal, los taludes, el perfil del terreno y para algunos puntos de la carretera la sección transversal del túnel. Consideramos también los taludes para el tramo de la carretera a cielo abierto. Por último, se obtiene una cuadrícula con la línea quebrada la cual junto a la guitarra y las escalas horizontal y vertical conforman el perfil longitudinal de la carretera, esta representa cuan accidentada es la superficie topográfica a lo largo del eje. De este modo se presentan las vistas finales del proyecto:
El desarrollo del proyecto permitió que podamos comprender nuevos conceptos relacionado a la ingeniería civil, como secciones transversales, longitudinales, taludes de corte y terraplén. Asimismo, la aplicación de conocimientos de geometría tanto plana como tridimensional, para posteriormente plasmarlos de forma digital en el software de diseño como AutoCAD, para lo cual fue necesario que recurramos a comandos y herramientas sofisticadas.
5 BIBLIOGRAFÍA Mendoza Dueñas, Jorge - Topografía
Vista tridimensional
Vista en planta Los demás planos se incluyen en los anexos. Asimismo, de lo realizado en el proyecto, se obtiene la pendiente de la carretera cuyo valor es 3.4615%, el volumen de terreno de desmonte (corte) cuyo valor es 23 722, 6253 𝑚3 y el volumen de terreno añadido (terraplén) cuyo valor es 14 221, 5236 𝑚3 .
4 CONCLUSIONES El eje de la carretera, por el momento, presenta un tramo donde no hay superficie debajo de este, lo cual implica que mediante la acción de remover tierra de una parte de la superficie topográfica seria destinada a dicho tramo para que se puede ejecutar la carretera. En la realización del túnel en un tramo de la carretera, en la salida del túnel se tiene aproximaciones respecto a su forma, debido a la intersección de los datos adquiridos al formar el túnel y por su solución geométrica para hallar dicha forma en la salida del túnel.