DIAGNÓSTICO DE DAÑOS EN PROYECTOS DE REHABILITACIÓN DE DIQUES.

Una de las herramientas que incluye el sofware AutoCAD Civil 3d y que recientemente he aplicado en proyectos de infraestructuras portuarias es el análisis de superficies. Estas superficies están creadas a partir de datos provenientes de diferentes batimetrías realizadas en los años 2003, 2010, 2012 y 2018. Gracias a estos comparativas se puede precisar los daños en el arranque de las estructuras portuarios en un periodo de tiempo y en consecuencia poder hacer un diagnóstico para su rehabilitación.

Las inspecciones submarinas realizadas se han llevado a cabo sónar de barrido lateral que provee una nube de puntos Lidar que posteriormente se tratan con CIVIL 3d y se transforman en una superficie. Así, con la información batimétrica de los años anteriores se puede realizar una comparativa.

Se presenta a continuación el resultado esta comparativa, donde se muestran en rojo aquellas zonas en las que se ha producido erosión de los materiales y en azul las zonas en las que se ha producido una acreción de materiales.

Para apoyar esta herramienta que proporciona CIVIL 3D y poder cuantificar los daños existentes se ha realizado (también con este software) una serie de perfiles transversales donde se miden estas áreas de erosión/acreción.

Esta herramienta de análisis también se está utilizando en otros proyectos porque da una visión muy específica de comportamiento de un puerto y diseñar así una solución específica para su rehabilitación.

Istram/Google Earth : Exportar modelos a Google Earth

Durante el proceso de diseño de los diferencies elementos que componen un proyecto y solo como herramienta de consulta necesitamos a veces recurrir a nuevas herramientas que tenemos a nuestro alcance. Por ejemplo para el diseño de los accesos o caminos en el proyecto de la Highway 407East, Google Earth ha sido una herramienta muy útil.


Para ello, es necesario que los modelos o plantas generadas en Istram se puedan georeferenciar para poderlas visualizar en Google Earth. Es decir, hay que realizar la transformación  entre la proyección cartográfica en Toronto y la proyección  WGS84 utilizada por Google Earth. De esta manera debemos conocer primero el datum y proyección  en la zona de Toronto :

Con la planta general o EDM generada, el primer paso será definir este Datum y proyección en Istram para exportar un archivo KML propio de Google Earth:

Una vez definida la proyección exportamos el modelo o planta a KML:

Abrimos este archivo en Google Earth. 




Podemos ver en la imagen que además de la planta general, se puede visualizar el límite de expropiación. Los caminos han sido importados uno por uno como Placemark.

Istram/Inroads: Equivalencia entre las "líneas de frontera" de Istram e Inroads.

Uno de los principales desafíos que me encontré cuando quise diseñar la Highway 407East en Inroads a partir de lo proyectado en Istram fue encontrar el equivalente en Inroads de las útiles "líneas de frontera" en Istram. Para ello, en un principio utilizaba en Inroads el comando "Tools: Target Alaising" en el Corredor, donde se podía obtener un resultado parecido entre los dos modelos:

No obstante, dada la complejidad del trazado, en muchos casos no obtenía el resultado deseado y en otros la solución no era igual al modelo de Istram. De este modo, ni el dibujo de la planta, ni los transversales, ni las mediciones eran iguales entre los modelos resultantes.

De todas las diferentes opciones y pruebas que realicé la forma en que Inroads soluciona de mejor manera este problema es utilizando el "Style Constraint" o "Restricción de estilo" en la creación de Plantillas. Se obliga al punto, en nuestro caso "Fill_Right_Alaising" de la sección tipo correspondiente que vaya a buscar en la superficie del terreno DTM la componente con el "Style Constraint = SP-Q-MSC-AU". Es un estilo elegido al azar ya que podría ser cualquier otro siempre y cuando sea exclusivo para estas componentes. Estas componentes de las que hablamos son cada una de las líneas de frontera de Istram y que se han diseñado para la correcta medición y dibujo del proyecto.

Así, necesitamos importar estas lineas del archivo *.LFR de Istram a la superficie DTM de Inroads a partir de un CAD con estas líneas dibujadas. El proceso para exportar las líneas LFR en Istram sería: en el menú "Completo" dibujar las líneas de frontera con  "L.Frontera-Carga .lfr". Al dibujarlas guardamos el EDM para después abrirlo y exportarlo en dwg o dgn.

Una vez tenemos el CAD importamos estas líneas a Introads dentro de la superficie que utilizamos con "Existing Ground" o terreno natural".

Muy importante es elegir el estilo de Componente y excluirla de la triangulación ya que se trata de una polilínea 2d y al final solo nos interesa la posición en planta donde tiene que cortarse el talud o la plataforma. En este caso el nombre de la componente será 02_7 ya que se trata de la línea de frontera en el eje 02_Mainline y el 07_Ramp. 

Una vez guardada la línea en la superficie en el punto de la "Template" se obliga a que el talud se corte con esta línea en planta, se tendrá que hacer tanto para el Mainline como para la Rampa. Es importante también que la componente del talud no sea un "End condition".

El resultado final  se puede comprobar en la ventana del "Corridor":

Este método en Inroads también se puede utilizar para proyectar muros, aletas de estructuras, etc de la misma forma que se emplean las líneas de frontera en Istram. También se puede obligar  a cualquier punto de la plantilla ir a buscar un elemento de la cartografía : final acera, muro existente, línea blanca de una carretera existente para ensanche y mejora (widening) o desvíos provisionales. Este proceso también permite el ahorro de secciones tipos en el Template.

En el caso del Mainline en la ventana del "Corridor":

Istram/Inroads: "Definición de taludes (II). Taludes en desmonte."

En la anterior entrada se detallaba como se habían introducido los taludes y sus cunetas asociadas para el terraplén en el proyecto de la Highway 407East. La complejidad en definir los taludes con su cuneta asociada viene dada por la importancia que en este proyecto se le da al drenaje de la autopista. De esta manera, tanto en Istram como en Inroads las cunetas tienen que definirse muy detalladamente ya que la planta general con los pies y cabezas de cada talud vendrán condicionados por el longitudinal de estas cunetas.

En esta entrada explicaré como se han definido los taludes en desmonte tanto en Istram como en Inroads. La definición del talud de desmonte se divide en dos tramos: del punto 1 al 2 y de 2 al 3.

El talud y la cuneta en desmonte en Istram se definen en el menú de "Alzado--Desmonte". El talud entre los puntos 2 y 3 de define en la pestaña "Tierra/Bóveda"  donde por ejemplo para un talud 3:1 en SD1 ponemos un 100 y en D1 un 3. 

Para definir la cuneta o el tramo entre los puntos 1 y 2 lo haremos en la pestaña "Cuneta",

donde se elegirá un cuneta vectorial y muy importante "Por longitudinal", ya que según se ha explicado anteriormente las cotas del fondo de cuneta vienen definidas por un longitudinal muy estudiado en drenaje. En el botón "Vector 3 pts" se definirá vectorialmente este primer tramo de desmonte con cuneta entre los puntos uno de inicio del talud y el punto dos del fondo de cuneta. En este caso en concreto se está definiendo un primer tramo al 6:1 y en la linea número 3 el ancho de la cuneta (de 1.2 metros).

  

Los códigos asignados en este caso son importantes. Hay que tener en cuenta que según el código que se emplee la cota del longitudinal se aplicará en el fondo de cuneta o en el inicio de la cuneta. Siempre hay que comprobar que la cota se esté aplicando en el punto correcto para nosotros. En nuestro caso se tiene que diferenciar entre el material que conforma el talud y el que se corresponde con la cuneta. La cuneta independientemente del talud y de su cota en desmonte siempre tendrá 0,5 de fondo, por tanto, es importante colocar un código en este punto. Así cuando se define el longitudinal de la cuneta en desmonte hay que tener en cuenta que el fondo cuneta real estará 0,5 por debajo. 

Se crearán tantas secciones tipo en "Sección tipo-Subrasante" como diferente taludes en desmonte y cunetas se necesiten. Para definir en que tramos de PK se proyecta cada sección tipo de desmonte ya sea a la derecha o a la izquierda debemos ir al menú de alzado "Zonas de cálculo-D".

A veces los dos tramos que definen el desmonte "1-2 y 2-3" van por separado, es decir, el talud inicial es constante y en cambio el segundo está transicionando o al revés en zonas donde nos acercamos a un terraplén. Por tanto, el primer tramo y el segundo del desmonte no comparten la misma sección tipo; así el tramo de cuneta vectorial (1-2) se definirá en "Zonas de cálculo-C". También se diferenciará entre derecha e izquierda.

El longitudinal de esta cuneta se define en  "Rasante . Cuneta . derecha o izquierda".

En Inroads, como ya se había comentado anteriormente, no se distingue entre desmonte y terraplén, en el caso de especificar la inclinación del talud. Se optó por esta solución para que el modelo resultante en Inroads fuera lo más igual posible al modelo de carretera resultante en Istram. Pequeñas diferencias por ejemplo en la cartografía de un software a otro hace que el cambio entre terraplén y desmonte no se produzca a veces en el mismo punto kilométrico, y por tanto, las plantas generales resultantes son diferentes.

Para ser más eficiente un vez proyectada la tramificación en Istram las zonas de cálculo se exportan a Inroads (en "zonas de cálculo" se puede guardar un archivo txt para abrirlo en Excel y transformarlo para importarlo a Inroads) donde el tramo entre los puntos 1-2 se identifica con el "Constraint" Slope_Fill_Left/Right y el tramo 2-3 con el Slope_Cut_Left/Right. 

El longitudinal de la cuneta se importa como un alzado en la alineación correspondiente para cada eje. Para evitar trabajo extra y diferencias entre los dos modelos en Inroads tampoco se diferencia entre cuneta de desmonte o de terraplén, solo se dispondrá del alzado de la cuneta derecha e izquierda Para importar este alzado se dibuja en Istram el longitudinal de cada eje y  las línea que definen la cuneta derecha e izquierda. Para ello se creo un archivo *.gui para dibujar el longitudinal de cada cuneta en un tipo de línea diferente . Así en Inroads se puede importar gráficamente el alzado sobre cada eje (File--Import--Geometry--From Graphics//Vertical Aligment).

El punto que define el fondo de la cuneta (Ditch_Cut_Right/Left y Ditch_Fill_Right/Left) en "Point Controls" se le especifica que ha de seguir la cota por el longitudinal correspondiente. Aquí se que se distingue entre la cuneta en desmonte y terraplén pero solo por motivos de dibujo de la planta general, pero a efectos prácticos la geometría es la misma.

En entrada posteriores explicaré más detalladamente como se modificó el archivo *.gui en Istram para trasladar el alzado de las cunetas y como se importan en Inroads. 

Istram: definición de taludes con cunetas en terraplén, desmonte y taludes especiales (I). Taludes en terraplén.

Uno de los aspectos más complicados a nivel de diseño de los elementos que componen el proyecto de la "Hihgway 407East" ha sido la definición de taludes tanto en desmonte como en terraplén y su cuneta asociada. La dificultad viene dada por varios aspectos entre ellos los continuos cambios en la inclinación de taludes, inclinación según estándares y su exportación desde Istram a Inroads.

En un principio la inclinación de los taludes en desmonte y terraplén viene dada por la altura de este según la tabla:

Además para terraplenes mayores de 8 metros de altura se proyecta una berma de anchura constante de 2 metros (altura de terraplén se mide desde el punto del rounding hasta el terreno).

No obstante, a medida que transcurría el proyecto estos taludes iniciales se han ido cambiando a causa de otros factores. Por ejemplo, en muchos casos se tuvo que verticalizar algún talud debido a que este sobresalía de la zona de trabajo o expropiación. También se verticalizarón los taludes en terraplén en los estribos de las estructuras a un 2:1 y, en cambio, se extendieron a un 4:1 detrás de las barreras. El drenaje también condiciona la inclinación de los taludes ya que las cunetas asociadas a éstos vienen diseñadas por un longitudinal concreto y, en otros muchos casos, a alguna obra de drenaje existente diseñada o ya ejecutada (ya que algunos cambios de trazado son posteriores a la ejecución de las obras de drenaje). Todos estos condicionantes provocan, a su vez, que se tengan que proyectar zonas de transición de la inclinación de taludes para pasar de una condición a otra.

Todos estos valores y transiciones  se introdujeron en Istram como un primer paso para el desarrollo del diseño, pero era necesario también posteriormente introducirlo en Inroads. Para ello se confecciona una Excel donde se recogen todas estos valores y transiciones. En Istram existe una tramificiación para terraplén diferenciada de la del desmonte ya que la definición de taludes se encuentran en menús diferentes, no obstante, en Inroads para simplificar el proceso se optó por no distinguir entre talud de desmonte y de terraplén.

DEFINICIÓN DE TALUD EN TERRAPLÉN EN ISTRAM.

Un talud para terraplén simple se compone de los siguientes elementos:

y los menús de Istram que intervienen en la definición de este talud son:

Para añadir una sección tipo ya sea en terraplén o en desmonte lo primero que hemos de hacer en "Secciones tipo --- Sección Tipo Subrasante" es añadir una sección tipo general o aprovechar alguna de las que ya existen por si el "slope" o inclinación del talud de alguna de ellas ya nos interesa.

En el menú "Terraplén" se define la sección tipo en terraplén con la inclinación de talud que nos interese para esta sección tipo. Así según la siguiente imagen la ST-1 tendrá un talud 2:1:

Una vez definida la inclinación del talud en el menú "T" se detallará la tramificación de PK, tanto a la izquierda como a la derecha, para cada inclinación o sección tipo (elemento 2 o inclinación entre los puntos 1 y 2 del esquema de talud en terraplén).

A continuación nos quedaría definir el talud entre los puntos 2-3 que se corresponde con el primer tramo de la cuneta. La definición de esta cuneta se introduce en el menú "Cuneta de guarda/Caballón" donde se introduce primero el tipo de cuneta (el tipo de cuneta viene dado por la inclinación del talud de terraplén en cada caso) ya sea a la izquierda o a la derecha. Para que el talud entre los puntos 1-2 sea el mismo que entre los punto 2-3 los tramos de cálculo (Pk) de taludes de terraplén y los de cuneta tienen que ser los mismos, así la inclinación del talud será continua hasta el fondo de cuneta.

En la columna de la izquierda del menú aparecen las diferentes cunetas diseñadas para cada inclinación del talud. En este ejemplo la cuneta 1 está diseñada para el talud 3:1. Ya se había comentado que las cunetas en este proyecto de definen a partir de longitudinales, ya sea para adaptarse a obras de drenaje existentes o para garantizar el caudal calculado con sus dimensiones (profundidad) y/o inclinación mínima o máxima del longitudinal de cuneta según normativa. De esta forma en la casilla "Tipo" elegimos la opción por longitudinal.

En Inroads no se distinguirá entre talud de desmonte y terraplén de tal manera que las etiquetas de los "Constraints" se referirán a :

Inroads: "Puntos Evento".

Los puntos evento en Inroads se han utilizado básicamente para la generación de transversales o "Cross Sections". Se corresponden con un listados de Pk característicos que en nuestro caso necesitamos para generar un transversal en concreto. En principio los perfiles transversales se generan cada 20 metros pero además se han de añadir los perfiles que se corresponderían con cambios de anchos en calzadas, arcenes y bermas, colocación de plataformas de drenaje en mediana (PAD) y de peaje (TOLL/ATM), tramos de cambio de grosor de tierra vegetal, etc.

Así se genera en Excel un listado con estos PKs y se importarán posteriormente en Inroads (un listado por eje) como puntos evento o "Event Points" para representar una vez en el menú de generación de perfiles transversales indicarle que los tenga en cuenta.

Una vez realizada la lista teniendo en cuenta los Pk característicos de cada eje se tendrán que importar eje a eje en Inroads en "File ... Text Import Wizard..."

En la primera pantalla escogemos el tipo de archivo a importar en este caso Puntos Eventos Horizontales y el archivo txt donde está el listado en "File Name":

En Step 1 of 4 se define el rango o las filas y columnas a importar:

En Step 2 of 4 tipo de texto original y posibles filtros:

En Step 3 of 4 la tabulación, en nuestro caso se mostrarán las dos columnas:

En Step 4 of 4 en la última pantalla se define el tipo de columna. Colocando el cursor sobre la primera se defina como Skip para definir el salto y la segunda columna como Station para reconocer el formato del PK:

En "Geometry -- Horizontal Curve Set -- Events" se puede ver el listado del eje activo y modificarlos, añadir o eliminar:

Istram/Inroads: "Definición de peraltes".

En esta entrada se explica cómo se han introducido los peraltes o "superelevation" de los diferentes ejes que componen el proyecto "Highway 407East" en Istram  y posteriormente en Inroads . Los peraltes se han diseñado y ajustado con Istram según los estándares de la MTO y  teniendo en cuenta las sugerencias de la dirección técnica y otros aspectos constructivos como proximidad de ramal a estructura, evitar calzadas contra peraltadas en salidas y entradas en ramales, visibilidad, etc.    

Una vez diseñado el peralte surgió el problema de pasar toda esta información a Inroads ya que en Istram y Inroads los peraltes se definen de forma muy diferente. En un principio se pensó en teclear los datos a mano eje a eje, pero la gran cantidad de ejes proyectados y la posibilidad de cometer errores introduciendo los datos se optó por exportar un archivo txt de peraltes e importarlo dentro del corredor para cada eje y sección.

Antes de explicar el proceso de importación y exportación voy a explicar un poco como se estructuran los peraltes en este proyecto ya que es bastante complicado. Según la normativa de este proyecto se han tenido que definir peraltes para los ejes de giro de la mediana en el Tronco o Mainline, para los carriles de las calzadas principales, para los arcenes interiores y exteriores y para las bermas. 

En este imagen se muestra la sección tipo del tronco para sección en bombeo y con peralte. En la sección con peralte podemos ver como se ha proyectado el peralte de la mediana S1 y S2 que se corresponden con el valor peralte de las calzadas principales. Los S3, S4, S5 y S6 se corresponden con el valor del peralte en los arcenes; su valor viene dado por la siguiente tabla:

Las bermas normalmente tienen el mismo peralte que los arcenes, no obstante, en las zonas donde se han diseñado las plataformas de peaje como prolongaciones de la berma también tendrán en estos Pk su definición de peralte. 

En Istram el peralte de las calzadas se ha definido en "Peraltes" pero el que se corresponde con los arcenes y bermas se ha introducido dentro de "Calzadas Auxiliares". La mediana para el tronco principal está definida a partir de ejes de giro y excentricidad y mediana y proyectando la rasante a los puntos de "Profile Control" (ver imagen de sección tipo Mainline). En cambio en Inroads se tendrá que definir una sección Sn para cada elemento de la sección (calzada, arcén,...)

De esta forma una vez proyectados los peraltes en Istram se exportarán a un formato que podamos abrir en un editor de textos para darle el formato adecuado para importarlo en Inroads. Estos datos también se tendrán en Excel, ya que también se exportarán al conjunto de planos donde aparecen las tablas de todos los peraltes.

Ya en Inroads, dentro del Corredor, escogemos la opción "Import Superelevation from ASCII":

En la primera línea indicamos la sección (en este caso S1)  con el nombre que le correspondería según la sección tipo. De esta manera si hemos de modificar algún valor identificaremos rápidamente a la sección que pertenece en el Corredor. En las siguientes líneas identificamos los puntos de la sección entre los cuales se definirá este peralte. Para cada sección de peralte (calzada, arcén, etc) de un mismo eje se tendrá que definir una Sn. Así un ramal tendrá un mínimo de tres Sn ya que se corresponderá con la calzada principal y los dos arcenes.

Para finalizar podemos ver el cuadro donde aparecen todas las secciones ya identificadas para un solo eje. Cada eje según su complejidad tendrá más o menos secciones Sn.