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Curso de Autocad Civil 3D Ángel García de Hoces AUTOCAD CIVIL 3D 2011 Una superficie es una representación geométrica tridimensional de un área de terreno. Las superficies están compuestas por triángulos (Superficies TIN) o rejillas (Superficies DEM) que se crean cuando C3D conecta los puntos que las definen. C3D crea superficies vacías a las que hay que añadir datos posteriormente, los puntos o las curvas de nivel son la información principal a partir de la cual se crean las superficies, como información complementaria se pueden añadir líneas de rotura y contornos u objetos de dibujo. Permite importar archivos de superficie en formatos LandXML, TIN (red irregular triangular) o DEM (objetos de AutoCAD existentes, curvas de nivel, líneas de rotura y contornos para crear superficies). C3D crea un tipo especial de superficies de volumen que representan la diferencia existente entre dos superficies. http://www.granaforma.com/ Autor: Ángel García de Hoces. Ingeniero Técnico en Topografía.

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Una superficie es una representación geométrica tridimensional de un área de terreno.

Las superficies están compuestas por triángulos (Superficies TIN) o rejillas (Superficies DEM) que se crean cuando C3D conecta los puntos que las definen.

C3D crea superficies vacías a las que hay que añadir datos posteriormente, los puntos o las curvas de nivel son la información principal a partir de la cual se crean las superficies, como

información complementaria se pueden añadir líneas de rotura y contornos u objetos de dibujo.

Permite importar archivos de superficie en formatos LandXML, TIN (red irregular triangular) o DEM (objetos de AutoCAD existentes, curvas de nivel, líneas de rotura y

contornos para crear superficies).

C3D crea un tipo especial de superficies de volumen que representan la diferencia existente entre dos superficies.

http://www.granaforma.com/

Autor: Ángel García de Hoces.

Ingeniero Técnico en Topografía.

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UNIDAD 3. SUPERFICIES.

1. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE LAS SUPERFICIES.

2. CREAR UNA SUPERFICIE TIN.

3. ELEMENTOS DE LA SUPERFICIE TIN.

4. CREAR UNA SUPERFICIE DEM.

5. ESTILOS Y REPRESENTACIÓN DE LA SUPERFICIE.

6. ANÁLISIS DE SUPERFICIE.

7. CÁLCULO DE VOLÚMENES POR DIFERENCIA DE SUPERFICIES.

8. ETIQUETAS Y TABLAS DE SUPERFICIE

Ejercicio nº 3. Generación de Superficies.

Ejercicio nº 4. Cálculo de Volumenes.

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UNIDAD 3. SUPERFICIES.

1. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE LAS SUPERFICIES.

C3D admite varios tipos de superficies:

El programa crea la superficie mediante un método denominado triangulación (TIN, Triangular

Irregular Network).

En esta estructura se nombran, los triángulos como caras, los puntos como nodos, y las líneas como

lados.

Una estructura TIN Triangular Irregular Network permite representar superficies con precisión:

Triangulated: crea una superficie a partir de puntos que se unen formando triángulos. Los triángulos

permiten una representación precisa de la superficie, ya que tres puntos con valores Z definen de

forma única un plano.

Irregular: los tres puntos están ubicados de forma irregular.

Network: cada triángulo almacena la información topológica sobre sus triángulos vecinos, formando

una red. Esta estructura permite una representación compacta de la superficie.

El algoritmo utilizado para la triangulación a partir de puntos se denomina Algoritmo Delaunay de

triangulación. La idea básica es crear triángulos con formas lo más equiláteras posibles.

Características.

- Representación como caras triangulares contiguas que no se superponen.

- Permite estimar cualquier valor de la superficie, mediante la interpolación polinómica de los

triángulos.

Superficie TIN

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- Soportan análisis espacial como cálculo de elevaciones, pendientes, cálculo de volúmenes, etc.

- Generación de curvas de nivel de alta precisión.

¿Cómo se forman los triángulos?

El programa se basa en un concepto muy simple para formar triángulos lo mas equiláteros posibles.

Los círculos formados por los nodos de un triángulo no deben contener a ningún otro nodo.

Forma Incorrecta: El circulo que pasa Forma correcta: ninguno de los círculos

por los nodos 2,3,4 contiene al nodo 1 formados por los nodos de los triángulos

contienen a los otros nodos.

Las superficies TIN son adecuadas para trazar superficies con datos de muestreo distribuidos de

forma irregular en zonas no muy grandes y mapas a gran escala.

Están formadas a partir de puntos de una rejilla regular (por ejemplo, modelos de elevación digital o

DEM). Estos archivos contienen información tridimensional del terreno en intervalos de espaciado de

rejilla regulares.

Los archivos DEM se utilizan para almacenar y transferir información de relieve topográfico de gran

escala para su uso en proyectos de GIS (Geographic Information Systems, Sistemas de información

geográfica), ciencias de la tierra, gestión de recursos, planificación de terrenos, e ingeniería.

Constituyen un valioso origen de datos en numerosas tareas de ingeniería y planificación aunque no

son suficientemente precisos como para utilizarlos en estudios de pequeña escala.

Algunos ejemplos de proyectos que pueden aprovechar la información de DEM son los estudios

hidrológicos, la planificación de obras lineales para carreteras y tuberías, el análisis y planificación del

uso de terrenos, el análisis de taludes y la visualización de proyectos de gran escala.

Debe tener en cuenta que se tarda más en generar y se requiere más espacio en superficies TIN que

en superficies de rejilla.

Se trata de superficies compuestas creadas a partir de una combinación de puntos de una superficie

superior (comparación) y una superficie base, también son conocidas como superficies diferenciales.

Superficie de Rejilla

Superficie de Volumen TIN

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Superficies diferenciales basadas en superficies superiores e inferiores de tipo DEM, formadas por

puntos sobre una rejilla especificada por el usuario.

2. CREAR UNA SUPERFICIE TIN.

La forma de crear una superficie es similar para los distintos tipos explicados anteriormente:

1. Para crear una superficie haga clic con el botón derecho en superficies, en la ficha prospector de

la barra de herramientas.

2. A continuación se abrirá la ventana de creación de superficie donde se configuraran los

parámetros de la nueva superficie.

3. De esta forma ya esta creada la superficie, sin embargo, la superficie está vacía y hay que añadir

posteriormente los elementos que la componen.

Superficie de Volumen de Rejilla.

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3. ELEMENTOS DE LA SUPERFICIE TIN.

Una vez que se tienen los puntos importados en el dibujo, estos, pasarán a formar parte de la

superficie haciendo clic con el botón derecho en grupos de puntos dentro del menú superficie

contenido en la ficha prospector de la barra de herramientas. A continuación se elige el grupo de

puntos que va a componer la superficie. Si no existen puntos en el dibujo, puede importar un

conjunto de puntos de un archivo seleccionando la opción archivos de puntos.

Las líneas de rotura son imprescindibles si desea crear un modelo de superficie preciso. Las líneas de

rotura definen diferentes elementos como paredes de contención, bordillos, líneas de escorrentía y,

en general, todo elemento que represente un cambio de pendiente en el terreno. Las líneas de

rotura hacen que la triangulación de la superficie se produzca a lo largo de la línea de rotura,

impidiendo el cruce de la misma.

Para añadir una línea de rotura haga clic con el botón derecho en líneas de rotura dentro del menú

superficie contenido en la ficha prospector de la barra de herramientas, a continuación pulse añadir.

Puntos

Líneas de Rotura.

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Tipos de líneas de rotura:

- Estándar: es la línea de rotura básica, este tipo de líneas se crean a partir de polilíneas 3D, líneas

3D y líneas características de explanación.

- Proximidad: las líneas de rotura de proximidad se generan a partir de polilíneas 2D con

elevaciones 0. La ordenada, la abscisa y la elevación se calculan para cada vértice de acuerdo con

el punto de superficie más cercano. No es necesario que la polilínea se apoye en vértices de la

superficie, el programa crea la línea de rotura con los puntos de la superficie que estén más

próximos a los vértices que definen la polilínea.

Antes de crear líneas de tipo proximidad acceda a la ventana de propiedades de superficie y

cambie la opción “convertir líneas de rotura de proximidad en estándar” (por defecto aparece en

“si”).

- Muro: permite definir diferencias de elevación a ambos lados del muro, para crearla tiene que

indicar, primero los objetos iniciales, luego un lado de desfase para toda la línea de rotura y por

último la diferencia de elevación para cada vértice o para la línea completa.

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Las líneas de rotura de muro se crean igual que las líneas estándar. La polilínea se extiende mediante

la creación de nuevos vértices y segmentos de polilínea paralelos a la polilínea original, aunque

desfasados a una distancia incrementada para representar las diferencias de elevación del material a

ambos lados de la pared.

- No destructiva: este tipo de línea de rotura no modifica la superficie original. Se genera a partir

de líneas características de explanación y objetos de AutoCAD abiertos o cerrados.

- Por último C3D también permite importar líneas de rotura desde archivos FLT en formato ASCII.

Es importante indicar que si elimina, en el área gráfica, una línea de rotura de tipo proximidad la

superficie no se modifica, para modificar la superficie deberá eliminar la línea de rotura en el

submenú líneas rotura. Sin embargo, si elimina una línea de rotura de tipo estándar si se modifica

la superficie (en ambos casos deberá actualizar la superficie para ver los cambios).

Un contorno es un polígono cerrado que delimita la superficie de diferentes formas. La forma de

añadir contornos a una superficie es similar a las opciones estudiadas anteriormente.

Tipos de contornos:

- Delimitación de datos: es un filtro para los datos de la superficie, por ejemplo si se añade una

línea de rotura a una superficie que está delimitada por este tipo de línea de contorno, sólo se va

a añadir a la superficie la parte de la línea de rotura que está dentro de este contorno. En el caso

que existan varios contornos de este tipo solo afecta el contorno de delimitación de datos más

reciente.

- Exterior: con este tipo de línea se define el contorno exterior de la superficie. En las imágenes se

aprecia como se ha modificado la triangulación de la superficie al añadir este tipo de contorno.

- Mostrar: se utiliza para crear áreas visibles dentro de contornos ocultos.

Contornos.

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- Ocultar: se utiliza para crear una zona sin superficie dentro de una superficie.

Para editar los elementos que forman la superficie, sitúese en el Espacio de herramientas, en la ficha

prospector, expanda la colección Definición de la superficie, haga clic con el botón derecho en

ediciones y se mostrará un desplegable con las opciones de edición.

Para añadir curvas de nivel a una superficie se seguirá el mismo proceso que para añadir líneas de

rotura o contornos. En el Espacio de herramientas, en la ficha prospector, expanda la colección de la

superficie, haga clic con el botón derecho en curvas de nivel y a continuación Añadir.

Edición de Superficies.

Curvas de Nivel.

Creación y Edición de Superficies a partir

de Puntos, Líneas de Rotura y Contornos.

Creación de Superficies a partir de

Curvas de Nivel.

Video

Video

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Existen diferentes objetos de Autocad a partir de los cuales se pueden generar superficies:

- Puntos: las coordenadas XYZ de los puntos de Autocad se utilizan para definir los puntos de la

superficie.

- Líneas: en este caso la superficie se crea a partir de las coordenadas XYZ de los puntos finales de

la línea.

- Bloques: la superficie se crea con las coordenadas XYZ del punto de inserción del bloque.

- Texto: la superficie se crea con las coordenadas XYZ del punto de inserción de texto.

- Caras 3D: la superficie se crea con las coordenadas XYZ de los puntos finales del objeto.

- Policaras: la superficie se crea con las coordenadas XYZ de los puntos finales del objeto.

4. CREAR UNA SUPERFICIE DEM.

Los archivos DEM se utilizan para almacenar y transferir información de relieve topográfico de gran

escala, se usan con frecuencia en proyectos de GIS (Geographic Information Systems, Sistemas de

información geográfica), ciencias de la tierra, gestión de recursos, planificación de terrenos,

topografía e ingeniería. Los archivos de tipo DEM contienen información de coordenadas XYZ del

terreno en intervalos de espaciado de rejilla regulares para representar el relieve del terreno.

Para transformar las coordenadas DEM de modo que coincidan con el sistema de coordenadas del

dibujo actual cuando se genere la superficie, se debe especificar un sistema de coordenadas para el

archivo DEM. Normalmente, los datos DEM no son suficientemente precisos para utilizarlos en

estudios de pequeña escala pero son ideales para tareas de análisis y planificación a gran escala.

Para crear una superficie de rejilla siga los mismos pasos que al crear una superficie tin, elija la

opción rejilla y a continuación añada un archivo de tipo dem. El programa admite también otros

formatos como grid con extensión .asc de esri, formato .txt, .adf o geotiff.

Objetos de Autocad

Creación de Superficies a partir de Objetos de Autocad.

Crear Superficies a partir de DEM. Video

Video

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5. ESTILOS Y REPRESENTACIÓN DE LA SUPERFICIE.

Es posible acceder y administrar los estilos de superficies de forma generalizada en la ficha

configuración del Espacio de herramientas donde usted podrá crear, editar, copiar o suprimir.

Para cambiar el estilo de una superficie, primero seleccione la superficie en el área gráfica,

automáticamente la cinta de herramientas cambiará y se generará una nueva ficha (Superficie TIN).

También puede seleccionar el comando propiedades de superficie seleccionando la superficie en el

espacio de herramientas de C3D.

Puede seleccionar un estilo de superficie predefinido en la plantilla de C3D España o crear uno

nuevo, al crear un nuevo estilo le aparecerá la siguiente ventana:

- Bordes: contiene la visualización de los bordes de la superficie interiores y exteriores, y de la cota

de referencia.

- Curvas de nivel: incluye la visualización de todas las curva de nivel, de las curvas de depresión de

la leyenda, de los intervalos de curvas y del suavizado.

- Rejilla: incluye la visualización de las rejillas principal y secundaria.

- Puntos: incluye el estilo y visualización de los nuevos puntos que se generan al crear la superficie.

- Triángulos: contiene la visualización de caras TIN.

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- Cuencas de captación: contiene las propiedades del análisis de cuencas de captación.

- Análisis: contiene las propiedades de las orientaciones, las elevaciones, los taludes y las flechas

de talud.

- Visualización: contiene las capas de visualización de los diferentes elementos de la superficie.

Ejemplo de Creación de un nuevo estilo de Superficie:

En la ficha análisis se pueden definir distintos tipos de superficies que representen un mapa

concreto, como ejemplo se va a crear un mapa de elevaciones:

1. En la pestaña información se nombrará el nuevo estilo de superficie.

2. En la pestaña visualización se activará solo la capa correspondiente a elevaciones.

3. En la pestaña análisis se definen los intervalos del mapa, el estilo de la leyenda y el modo y tipo de

visualización.

4. De esta forma estaría creado el nuevo estilo de superficie de tipo mapa de elevaciones, ahora en

la ventana de propiedades de la superficie creada se indica el nuevo estilo.

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5. En la ventana propiedades también se puede modificar el análisis de la superficie, variar los

intervalos de forma automática o de forma manual, modificar el estilo de la leyenda, crear uno

nuevo….

6. ANÁLISIS DE SUPERFICIE.

Ahora se van a describir los diferentes tipos de análisis que C3D puede realizar sobre la superficie,

antes de proceder al análisis se deben configurar las opciones de análisis en la pestaña análisis de la

ventana estilo de superficie.

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Una vez configurado el estilo de análisis se deben configurar las opciones de análisis en la pestaña

análisis de la ventana Propiedades de superficie.

Este tipo de análisis va a representar la orientación de los triángulos de la superficie.

Esquema: elija los colores que va a utilizar para representar el análisis.

Agrupar por: aquí podrá elegir la forma de definir los intervalos de representación de datos:

- Intervalo equivalente: divide los datos en el número de intervalos que se especifique. Estos

valores se pueden modificar dentro de la ficha análisis de las propiedades de superficie.

- Cuantil: calcula y divide los datos de forma que contengan un número equivalente de valores. Es

el método más adecuado para datos que se distribuyen de forma equitativa.

- Desviación normalizada: calcula y divide los datos según la diferencia entre los valores de los

datos y su media aritmética. Éste método se utiliza cuando los datos representan una distribución

normal.

Número de intervalos: especifique el número de intervalos que se representarán.

Precisión de intervalo: especifique la precisión de cada uno de los intervalos creados.

Tipo de visualización: especifique el tipo de entidad que se dibuja dentro de la vista de análisis.

- Caras 3D: la superficie se visualiza formando caras 3D.

- Sólido 2D: la superficie se visualiza formando sólidos 2D.

- Sólido sombreado: la superficie se visualiza mediante un sombreado dentro de los polígonos

que contienen las caras triangulares.

- Malla: la superficie se visualiza formando una malla.

ORIENTACIONES

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Estilo de leyenda: cree, edite o seleccione el estilo de la tabla de análisis de los intervalos

representados en la superficie.

Modo de visualización de orientaciones: especifique cómo se muestran las orientaciones.

- Utilizar elevación de superficie: esta opción muestra las orientaciones con sus valores reales

de elevación.

- Aplanar elevaciones: esta opción va a proyectar las orientaciones hasta el valor de elevación

especificado en la propiedad Aplanar orientaciones hasta elevación.

- Deformar elevación: con esta opción puede ajustar la escala de las orientaciones al factor

especificado en la propiedad Deformar orientaciones según factor de escala.

Aplanar orientaciones hasta elevación: comando relacionado con aplanar elevaciones, sólo está

disponible si en el modo de visualización de orientaciones ha elegido Aplanar elevaciones.

Deformar orientaciones según factor de escala: comando relacionado con deformar elevación, sólo

está disponible si en el modo de visualización de orientaciones ha elegido deformar elevación.

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El análisis de elevaciones le permite representar la superficie con diferentes colores para las

diferentes elevaciones indicadas en los intervalos elegidos, utilícela para crear un mapa de

elevaciones. Contiene las mismas propiedades de visualización que el análisis anterior.

Este análisis le permite crear un mapa de pendientes en el que podrá representar las diferentes

pendientes de la superficie en función del intervalo especificado. Utiliza las mismas propiedades de

visualización que las anteriores.

ELEVACIONES

TALUDES

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Utilice esta opción para representar la dirección de los taludes de la superficie. Va a representar una

flecha direccional de talud en el centro de cada triángulo. Utiliza las mismas propiedades de

visualización que las anteriores, con las siguientes propiedades adicionales:

Tipo de flecha: especifica la forma de la flecha que se va a representar.

Longitud de flecha: Indica la longitud de la flecha de talud que se muestra en una vista de análisis de

superficie de Flechas de talud.

FLECHAS DE TALUD.

Estilos y Representación de la Superficie Video

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Esta herramienta le va a permitir analizar el flujo de agua de una superficie. A partir de los triángulos

que componen la superficie el programa calculará la dirección del agua sobre la superficie. Los tipos

de cuenca de captación se diferencian entre sí según el objetivo de desagüe.

Un objetivo de desagüe es el lugar donde el caudal de agua se detiene o abandona la superficie. El

agua que fluye por un área a través de un triángulo de superficie finalmente abandona la superficie o

alcanza un punto donde no hay dirección de bajada.

La región de la superficie en la que el agua fluye hacia el desagüe se denomina cuenca de captación.

C3D clasifica las cuencas de captación según el objetivo de desagüe en:

Desagüe puntual: se puede ver un ejemplo de este tipo en la imagen, P5 es un desagüe puntual, se

trata de un punto en el que confluyen las aguas de las aristas formadas por los puntos P7-P6-P5.

Cuencas de Captación

Cuencas de Captación. Video

Área plana: es una zona desde la que el agua fluye a más de

un punto de desagüe. Se forma cuando un conjunto de

triángulos tienen vértices de la misma elevación.

Desagüe múltiple: se forma cuando el

agua puede fluir a más de un desagüe

puntual.

Depresión: se forma cuando existe un conjunto de

puntos conectados con la misma elevación y los

puntos cercanos tienen una elevación superior.

En la imagen P8-P9 forman una depresión.

Desagüe lineal: se forma cuando el agua fluye

hacia fuera de la superficie por toda una arista.

En la imagen P1-P2-P3-P4 forman un desagüe

lineal.

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7. CÁLCULO DE VOLÚMENES POR DIFERENCIA DE SUPERFICIES.

Utilice las superficies de volumen de C3D para generar superficies que representan el volumen

contenido entre un par de superficies. El programa triangula una nueva superficie a partir de los

puntos de ambas superficies y obtiene el volumen. Las nuevas elevaciones de la superficie

compuesta se calculan a partir de la diferencia entre las elevaciones de las dos superficies.

En una superficie de volumen se pueden mostrar curvas de nivel, puntos de desmonte y terraplén,

añadirle etiquetas, ver y editar sus propiedades.

1. Cálculo de volumen a partir de una superficie de Volumen TIN.

Utiliza los puntos de ambas superficies TIN y las zonas donde las aristas de los triángulos entre las

dos superficies se cortan para crear la nueva superficie.

2. Cálculo de volumen a partir de una superficie de Volumen de rejilla.

Se forma construyendo una rejilla a partir de puntos cuyos valores Z son la diferencia entre los

valores Z de las superficies de rejilla base y de comparación.

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3. Método de cálculo.

Una vez se tienen las dos superficies creadas en el programa, puede calcular el volumen entre

ambas, para ello, en la ficha prospector del espacio de herramientas cree una nueva superficie de

volumen indicando la superficie base y la superficie de comparación

Una vez creada la superficie selecciónela en el área grafica y ejecute el comando volúmenes, a

continuación seleccione la superficie base y la modificada para calcular el volumen:

Volúmenes de Superficie. Video

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8. ETIQUETAS Y TABLAS DE SUPERFICIE

Las superficies se pueden etiquetar automáticamente al crearlas o una vez creadas. Las tablas de

leyendas de superficie se utilizan para mostrar información de análisis de superficie. Al insertar una

tabla en un dibujo, la información detallada de la superficie se introduce en la tabla.

Para añadir etiquetas sitúese en la ficha Anotar, en la cinta de opciones aparece el comando para la

creación de etiquetas y de tablas o leyenda.

- Talud: al ejecutar este comando el programa pedirá si se quiere etiquetar un punto o dos

puntos. Si se marca un punto el programa muestra la pendiente en ese punto, si se marcan dos

puntos el programa muestra la pendiente entre esos dos puntos.

- Elevación de puntos: el programa muestra la elevación del punto señalado.

- Elevación de puntos en rejilla: el programa pedirá la orientación, el desplazamiento en x e y,

posteriormente mostrara la elevación de los puntos en la zona especificada.

- Curva de nivel Sencilla: muestra la elevación de la curva en el lugar seleccionado.

- Curva de nivel Múltiple: el programa pide un punto inicial y final mostrando en pantalla la

elevación de todas las curvas maestras contenidas entre esos dos puntos.

- Curva de nivel Múltiple en intervalo: este comando es similar al anterior, pero además, el

programa pide el intervalo en el que se visualizaran las elevaciones de las curvas seleccionadas.

Etiquetas

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Si se selecciona el comando añadir tablas el programa propone las siguientes opciones:

Se elegirá el tipo de leyenda o tabla en función de los datos de la superficie que se quieran visualizar,

el tipo de tabla (dinámica o estática) y la zona del dibujo donde se va a insertar.

Ejercicio nº 3. Trabajo con Superficies.

a. Cree una nueva superficie a partir del fichero superficie txt.

b. Modifique el estilo de superficie para visualizarlo con curvas de nivel cada 0.25

metros.

c. Para que la superficie quede representada correctamente cree las líneas de rotura

definidas en las figuras. Cree dos líneas de rotura que han quedado mal codificadas

en campo entre los puntos 178-187 y 188-195.

d. Cree una línea de contorno que delimite perfectamente la superficie.

e. Cree una nueva superficie a partir del archivo curvas de nivel.dwg.

f. Etiquete la superficie.

g. Cree un nuevo estilo de superficie representado por un mapa de Taludes.

Tablas de Leyenda

Tablas y Etiquetas de Superficie

EeEjerci

cio

Ejercicio

Video

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Ejercicio nº 4. Volúmenes. A partir del archivo volumen.dwg que contiene dos

superficies calcular:

a. El volumen de tierras existente entre ambas superficies.

b. Represente la superficie compuesta mediante un mapa de elevaciones con el

desmonte en rojo y el terraplén en azul.

c. Cree una tabla de la superficie de volumen.

EeEjerci

cio

Ejercicio