INTERSECCION A NIVEL CON TOPO3 - GLORIETA
CONTENIDO Paso 1. Topografía Detallada de la Zona de Proyecto ........................................................................... 1
Paso 2. Análisis del Tránsito Actual. Cálculo de Flujo por Acceso .................................................... 3
Paso 3. Definir Esquema Intersección ..................................................................................................... 4
Paso 4. Parámetros de Diseño .................................................................................................................. 6
4.1. Parámetros Seleccionados .......................................................................................................... 7
5.1. Bloquear Topografía y Crear Capas para el Diseño ................................................................. 7
5.2. Crear los Objetos Requeridos para el Diseño de la Glorieta ................................................... 8
5.2.1. Objeto Nodo Isleta Central ........................................................................................................... 8
5.2.2. Objetos Polilínea Accesos ......................................................................................................... 10
5.3. Configurar el Objeto Nodo para Diseñar una Glorieta ........................................................... 13
5.4. Parámetros de Diseño de la Glorieta ........................................................................................ 13
5.5. Ajuste Diseño de la Glorieta y Chequeo Zonas de Entrecruzamiento ................................. 15
5.6. Revisión Diseño en Planta y Perfil de la Glorieta y Ejes de Accesos .................................. 18
5.6.1. Ajuste del Eje de la Glorieta y Cálculo de Volúmenes ........................................................... 18
5.6.2. Ajuste Ejes Accesos y Cálculo de Volúmenes ........................................................................ 23
5.6.2.1. Hacer Visibles los Accesos ....................................................................................................... 23
5.6.2.2. Ajustar el Diseño en Perfil de cada Acceso ............................................................................. 24
Paso 6. Informes de Diseño ..................................................................................................................... 29
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LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Diagrama de Flujo para Diseño de una Glorieta ............................................................................... 1 Figura 2. Diagrama de Flujo - Topografía Detallada ......................................................................................... 1 Figura 3. Levantamiento Topográfico ................................................................................................................ 2 Figura 4. Modelo Digital de Terreno .................................................................................................................. 2 Figura 5. Topografía con Curvas de Nivel ......................................................................................................... 3 Figura 6. Diagrama de Flujo – Análisis Tránsito Actual .................................................................................... 3 Figura 7. Análisis de la Intersección Actual y Estudio de Flujos de Tránsito ................................................... 4 Figura 8. Tránsito Actual .................................................................................................................................... 4 Figura 9. Diagrama de Flujo –Bosquejo Intersección ....................................................................................... 4 Figura 10. Esquema de Diseño de la Intersección con Zonas de Entrecruzamiento ...................................... 5 Figura 11. Flujo Presente y Futuro en cada Zona de Entrecruzamiento .......................................................... 5 Figura 12. Definición Parámetros de Diseño..................................................................................................... 6 Figura 13. Definición Parámetros de Diseño..................................................................................................... 6 Figura 14. Esquema Básico de una Intersección (Fuente: Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008) ..... 6 Figura 15. Parámetros de Diseño ...................................................................................................................... 7 Figura 16. Diseño Geométrico en Planta .......................................................................................................... 7 Figura 17. Opción Capas Objetos ..................................................................................................................... 7 Figura 18. Opción Bloquear Todas las Capas .................................................................................................. 8 Figura 19. Opción Crear Nueva Capa ............................................................................................................... 8 Figura 20. Capa por Defecto ............................................................................................................................. 8 Figura 21. Opción Crear Nodo........................................................................................................................... 9 Figura 22. Ubicación Isleta Central ................................................................................................................... 9 Figura 23. Configuración Círculo Isleta Central ................................................................................................ 9 Figura 24. Dibujo Isleta Central ....................................................................................................................... 10 Figura 25. Cambio Tamaño y Posición Isleta Central ..................................................................................... 10 Figura 26. Opción Crear Polilínea ................................................................................................................... 11 Figura 27. Polilínea Acceso Este a la Glorieta ................................................................................................ 11 Figura 28. Isleta Central y Accesos a la Glorieta ............................................................................................ 11 Figura 29. Opción Modificar/Propiedades/Selecciona Objeto ........................................................................ 12 Figura 30. Propiedades Polilínea .................................................................................................................... 12 Figura 31. Propiedades Objeto Nodo. Configuración para Glorieta .............................................................. 13 Figura 32. Configuración Glorieta .................................................................................................................... 13 Figura 33. Tipo de Glorieta .............................................................................................................................. 14 Figura 34. Geometría Isleta Central Glorieta .................................................................................................. 14 Figura 35. Geometría Accesos Glorieta .......................................................................................................... 15 Figura 36. Capas Objetos Glorieta .................................................................................................................. 15 Figura 16. Análisis de Capacidad y Geometría de la Glorieta ........................................................................ 15 Figura 37. Diseño Glorieta. Chequeo Zonas de Entrecruzamiento ............................................................... 16 Figura 38. Tránsito Actual, Período de Análisis y Tendencia de Crecimiento Futuro .................................... 16 Figura 39. Chequeo de Geometría .................................................................................................................. 17 Figura 40. Chequeo de Capacidad .................................................................................................................. 17 Figura 41. Crear Objetos de Topo3 para Glorieta........................................................................................... 17 Figura 16. Diseño Definitivo Planta y Perfil Glorieta y Accesos ..................................................................... 18 Figura 42. Capas del Diseño Geométrico de la Glorieta ................................................................................ 18 Figura 43. Activar Capa de Glorieta ................................................................................................................ 18 Figura 44. Eje Glorieta ..................................................................................................................................... 19 Figura 45. Opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía .................................................. 19
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Figura 46. Diseño en Perfil de la Glorieta ....................................................................................................... 20 Figura 47. Diseño en Perfil de la Glorieta. Curvas Verticales ........................................................................ 20 Figura 48. Ajustar Cotas y Pendientes Inicial y Final en la Glorieta ............................................................... 21 Figura 49. Opción para Almacenamiento del Diseño en Perfil ....................................................................... 21 Figura 50. Opción para Almacenamiento del Diseño en Perfil ....................................................................... 22 Figura 51. Secciones Transversales Eje Glorieta ........................................................................................... 22 Figura 52. Modelo Digital de Vía Eje Glorieta ................................................................................................. 22 Figura 53. Activar Capas Accesos a la Glorieta .............................................................................................. 23 Figura 54. Accesos a la Glorieta ..................................................................................................................... 23 Figura 55. Opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía .................................................. 24 Figura 56. Diseño en Perfil Acceso Oeste a la Glorieta .................................................................................. 24 Figura 57. Ejes de Control del Acceso Norte .................................................................................................. 25 Figura 58. Diseño en Perfil Acceso Oeste ajustado a la Rasante de la Glorieta ........................................... 26 Figura 59. Cálculo de Secciones Transversales y Modelo Digital Eje Acceso Oeste.................................... 26 Figura 60. Cálculo Ajuste Perfil Acceso Sur.................................................................................................... 27 Figura 61. Ajuste Perfil Acceso Este ............................................................................................................... 27 Figura 62. Ajuste Perfil Acceso Norte.............................................................................................................. 28 Figura 63. Modelo Digital Glorieta y Accesos ................................................................................................. 28 Figura 64. Vista en 3D Glorieta y Accesos ...................................................................................................... 29 Figura 65. Informes del Diseño Geométrico.................................................................................................... 29
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INTERSECCION A NIVEL CON TOPO3 - GLORIETA Con el software Topo3 se puede diseñar los siguientes tipos de glorietas:
a. 4 accesos Isleta Circular b. 3 accesos Isleta Circular en Y c. 3 accesos Isleta Circular en T d. 4 accesos Asimétricos Isleta Circular e. 3 accesos Asimétricos Isleta Circular f. 4 accesos Isleta Elíptica g. 3 accesos Isleta Elíptica en T h. 4 accesos Asimétricos Isleta Elíptica i. 3 accesos Asimétricos Isleta Elíptica
Los siguientes son los pasos a seguir para efectuar el diseño de una intersección a nivel – glorietas con Topo3. El procedimiento completo se presenta a continuación:
Figura 1. Diagrama de Flujo para Diseño de una Glorieta
Paso 1. Topografía Detallada de la Zona de Proyecto
Figura 2. Diagrama de Flujo - Topografía Detallada
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Se debe tener el levantamiento topográfico de la zona del proyecto, conformado básicamente por puntos coordenados con detalles y líneas de quiebre.
Figura 3. Levantamiento Topográfico
Se debe ejecutar la opción Modelo Digital/Triangular e Interpolar Curvas de Nivel
Figura 4. Modelo Digital de Terreno
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Figura 5. Topografía con Curvas de Nivel
Paso 2. Análisis del Tránsito Actual. Cálculo de Flujo por Acceso
Figura 6. Diagrama de Flujo – Análisis Tránsito Actual
Se deberá estudiar la geometría actual de la intersección y el tránsito circulante hoy y el proyectado a futuro durante un período de análisis.
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Figura 7. Análisis de la Intersección Actual y Estudio de Flujos de Tránsito
El tránsito actual obtenido del conteo realizado en campo es el siguiente:
Figura 8. Tránsito Actual
El período de análisis asumido para el ejercicio es de 10 años con un crecimiento de 2.5% anual.
Paso 3. Definir Esquema Intersección Con la ayuda de un ingeniero de Tránsito se deberá dibujar un esquema de la glorieta a diseñar con los parámetros básicos de diseño y calcular los flujos presentes y futuros en las zonas de entrecruzamiento que aparezcan.
Figura 9. Diagrama de Flujo –Bosquejo Intersección
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Figura 10. Esquema de Diseño de la Intersección con Zonas de Entrecruzamiento
Se debe calcular el flujo en cada zona de entrecruzamiento, haciendo la suma de los flujos que pasan por cada zona, por ejemplo: Por la zona 1-2 = Wtodos + Eizq + Ndir + Nizq + Utodos (315+187+104) + 47 + 148 + 51 + (12+15+18+7) = 904 Por la zona 4-1 = Ntodos + Sizq + Edir + Eizq + Utodos (148+32+51) + 89 + 358 + 47 + (12+15+18+7) = 777 Se calculan los flujos futuros para cada zona de entrecruzamiento:
Flujo futuro zona de entrecruzamiento 1-2 = ∗ (1 + ) = 904 ∗ (1 + 0.025)10 = 1157 Los flujos por cada zona de entrecruzamiento presentes y futuros se presentan a continuación:
Figura 11. Flujo Presente y Futuro en cada Zona de Entrecruzamiento
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Paso 4. Parámetros de Diseño Se deberán tentativamente definir los parámetros básicos de diseño.
Figura 12. Definición Parámetros de Diseño
Los valores recomendados para hacer una buena glorieta se presentan en la siguiente tabla:
Figura 13. Definición Parámetros de Diseño
Figura 14. Esquema Básico de una Intersección (Fuente: Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008)
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4.1. Parámetros Seleccionados Los parámetros de diseño utilizados en el presente ejercicio son los siguientes:
Figura 15. Parámetros de Diseño
Paso 5. Diseño Geométrico en Planta
Figura 16. Diseño Geométrico en Planta
Para el diseño geométrico en se deberán construir los siguientes objetos:
- Un objeto tipo NODO (Círculo de R=20m), que representará la isleta central - Un objeto tipo POLILÍNEA por cada acceso, el cual representará cada entrada de la
intersección. En el ejemplo se deberán crear 4 objetos Polilínea 5.1. Bloquear Topografía y Crear Capas para el Diseño Ejecutar la opción Utilidades/Capas/Capas Objetos:
Figura 17. Opción Capas Objetos
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Figura 18. Opción Bloquear Todas las Capas
Se recomienda crear la capa para incluir los elementos del diseño de la glorieta.
Haciendo clic en el botón se podrá crear la capa. La capa se deberá crear con su nombre respectivo, que sea visible, no bloqueada y exportable a Autocad.
Figura 19. Opción Crear Nueva Capa
Debe aparecer en la parte inferior de la pantalla la capa 0. Elementos Glorieta por defecto
Figura 20. Capa por Defecto
5.2. Crear los Objetos Requeridos para el Diseño de la Glorieta 5.2.1. Objeto Nodo Isleta Central
Con la opción Crear/Nodo o haciendo clic en el botón , se podrá crear un objeto nodo.
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Figura 21. Opción Crear Nodo
Luego se deberá hacer clic en el punto donde quedará la isleta central, así:
Figura 22. Ubicación Isleta Central
Después se debe configurar el nodo para sea un círculo que represente la isleta central, para ello se debe cambiar el Tipo de Nodo y colocarle el Radio respectivo.
Figura 23. Configuración Círculo Isleta Central
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Se mostrará la isleta central de la siguiente manera:
Figura 24. Dibujo Isleta Central
La posición y tamaño de la isleta se podrán modificar utilizando las herramientas de dibujo que posee Topo3.
Figura 25. Cambio Tamaño y Posición Isleta Central
5.2.2. Objetos Polilínea Accesos
Con la opción Crear/Polilínea o haciendo clic en el botón , se podrán crear las polilíneas correspondientes a los 4 accesos a la glorieta.
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Figura 26. Opción Crear Polilínea
Luego se deberá hacer clic en los puntos de inicio y final de cada alineamiento de entrada a la glorieta, así:
Figura 27. Polilínea Acceso Este a la Glorieta
Se deberá efectuar este proceso 4 veces para crear los 4 accesos a la glorieta, quedando de la siguiente manera:
Figura 28. Isleta Central y Accesos a la Glorieta
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De todos los objetos creados para la glorieta se deben conocer los códigos mediante los cuales Topo3 los identifica. Para ello se debe presionar la tecla CTRL y ubicarse encima de cada uno de ellos. A cada uno de los accesos, se recomienda colocarles su respectiva descripción. Esto se hace
mediante la opción Modificar/Propiedades/Selecciona Objeto o haciendo clic en el botón .
Figura 29. Opción Modificar/Propiedades/Selecciona Objeto
Haciendo clic en el objeto correspondiente se podrán modificar sus propiedades, así:
Figura 30. Propiedades Polilínea
Los cuatro (4) accesos a la glorieta quedarían configurados de la siguiente manera:
Identificador Polilínea
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5.3. Configurar el Objeto Nodo para Diseñar una Glorieta Se deberá modificar las propiedades del objeto nodo que representa la isleta central y configurarlo para el diseño de una glorieta, así:
Figura 31. Propiedades Objeto Nodo. Configuración para Glorieta
5.4. Parámetros de Diseño de la Glorieta
Haciendo clic en el botón se podrá configurar las propiedades básicas de la glorieta y los códigos de las polilíneas que conforman los accesos, así:
Figura 32. Configuración Glorieta
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Los parámetros a introducir son los siguientes:
- Tipo de glorieta: El tipo de glorieta a diseñar es Circular de 4 Accesos
Figura 33. Tipo de Glorieta
Para la geometría de la glorieta:
- Radio de la isleta central - Ancho zona de entrecruzamiento - Ancho acceso a la zona de entrecruzamiento - Sección transversal en la zona de entrecruzamiento
Figura 34. Geometría Isleta Central Glorieta
Para la geometría de los accesos
- Radio interno de entrada a la glorieta - Rado interno de salida de la glorieta - Radio de redondeo vértices separador central - Códigos de las polilíneas que identifican a los accesos - Sección transversal de cada acceso
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Figura 35. Geometría Accesos Glorieta
Para el dibujo de la glorieta:
- Capas en las cuales se almacenarán los objetos de diseño de la glorieta
Figura 36. Capas Objetos Glorieta
5.5. Ajuste Diseño de la Glorieta y Chequeo Zonas de Entrecruzamiento
Figura 37. Análisis de Capacidad y Geometría de la Glorieta
Haciendo clic en el botón se efectuará el trazado completo de la glorieta, en donde se podrá chequear su capacidad y se podrán reorientar los ejes de los accesos.
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Figura 38. Diseño Glorieta. Chequeo Zonas de Entrecruzamiento
Para reoirentar los ejes de los accesos o girar la glorieta, se debe activar el botón , donde
aparecerán sobre la isleta central y sobre los ejes botones ( ) que permiten mover y girar cada eje o la isleta central Para efectuar el chequeo de la capacidad y geometría de la glorieta, se debe hacer clic sobre
el botón , donde se deberá digitar el tránsito actual, el período de análisis y el crecimiento futuro.
Figura 39. Tránsito Actual, Período de Análisis y Tendencia de Crecimiento Futuro
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Para saber si la geometría de la glorieta cumple con las condiciones mínimas requeridas, se presenta en la parte inferior de la pantalla del software los chequeos de geometría y capacidad, así:
Figura 40. Chequeo de Geometría
Figura 41. Chequeo de Capacidad
Si alguno de los chequeos de geometría o capacidad no cumple, se debe ir al: Paso 4. Parámetros de Diseño nuevamente Si la glorieta cumple con todos los requisitos de geometría y capacidad se procederá a crear
los objetos del diseño en Topo3, haciendo clic en el botón y luego se hará la siguiente pregunta:
Figura 42. Crear Objetos de Topo3 para Glorieta
Seleccionando la opción , se crearán todos los objetos requeridos para el diseño.
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5.6. Revisión Diseño en Planta y Perfil de la Glorieta y Ejes de Accesos
Figura 43. Diseño Definitivo Planta y Perfil Glorieta y Accesos
Cuando se crean los objetos del diseño, se generan 4 capas las cuales se describen a continuación:
Capa Que Objetos se Incluyen
0.Glorieta: Eje de la glorieta
0.Accesos: Ejes de todos los accesos
1.Separadores: Separadores centrales creados en el diseño
2.Límites: Los límites de cada eje para el cálculo de volúmenes
Figura 44. Capas del Diseño Geométrico de la Glorieta
5.6.1. Ajuste del Eje de la Glorieta y Cálculo de Volúmenes Se recomienda solo dejar visible la capa de la Glorieta. Se deberán apagar todas las capas y hacer visible solo la de la Glorieta:
Figura 45. Activar Capa de Glorieta
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Solo aparecerá en la pantalla de Topo3 el eje de la glorieta.
Figura 46. Eje Glorieta
Debemos entrar al diseño en perfil del eje de la glorieta y ajustarlo, para ello se debe ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía:
Figura 47. Opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía
Se deberá hacer clic sobre el eje y aparecerá el diseño en perfil respectivo, así:
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Figura 48. Diseño en Perfil de la Glorieta
Se pueden observar las propiedades de las curvas verticales creadas en la opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía y hacer clic sobre la rasante.
Figura 49. Diseño en Perfil de la Glorieta. Curvas Verticales
Siempre hay que tener el cuidado que, las pendientes y cotas de entrada y salida de la glorieta sean iguales. Al tocar la rasante es posible que se afecten estas pendientes, Topo3 posee una rutina que permite ajustar las pendientes y cotas de entrada y salida (Opciones/Ajustar Alineamiento Final al Inicial).
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Figura 50. Ajustar Cotas y Pendientes Inicial y Final en la Glorieta
Haciendo clic en el botón se almacenarán los cambios realizados al perfil.
Figura 51. Opción para Almacenamiento del Diseño en Perfil
Efectuando los ajustes respectivos al perfil de la glorieta se procederá al cálculo de los volúmenes de tierra y a la generación de las secciones transversales. Para ello se deberá ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Cálculo de Secciones Transversales y Movimiento de Tierras. Para el cálculo de volúmenes se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
- Forma de cálculo de volúmenes: LINEAL - Modelo digital de la vía: CREAR-MD - Precisión del modelo digital de la vía MDV: BUENA
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Figura 52. Opción para Almacenamiento del Diseño en Perfil
Haciendo clic en el botón se calcularán las secciones transversales y los volúmenes de tierra de la glorieta.
Figura 53. Secciones Transversales Eje Glorieta
Figura 54. Modelo Digital de Vía Eje Glorieta
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5.6.2. Ajuste Ejes Accesos y Cálculo de Volúmenes Para efectuar los empalmes de la rasante y de los bordes de los accesos con los de la glorieta se debe seguir el siguiente proceso: 5.6.2.1. Hacer Visibles los Accesos Entrando a la opción Utilidades/Capas/Capas Objetos se deberá hacer visible y colocar por defecto la capa que almacena los accesos.
Figura 55. Activar Capas Accesos a la Glorieta
Figura 56. Accesos a la Glorieta
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5.6.2.2. Ajustar el Diseño en Perfil de cada Acceso Se debe entrar al diseño en perfil del eje de cada acceso y ajustarlo, para ello se debe ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía:
Figura 57. Opción Diseño de Carreteras/Diseño en Perfil del Eje de la Vía
Se deberá hacer clic sobre el eje de cada acceso y aparecerá el diseño en perfil respectivo, así:
Figura 58. Diseño en Perfil Acceso Oeste a la Glorieta
El perfil de cada acceso se debe ajustar al perfil de la glorieta y a los perfiles de los accesos que poseen áreas en común, por ejemplo, el acceso Norte se debe ajustar teniendo en cuenta: Eje de la Glorieta, Eje Oeste y Eje Este, así:
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Figura 59. Ejes de Control del Acceso Norte
Los ejes de control para cada uno de los accesos se presentan a continuación:
Acceso Ejes de Control
NORTE Glorieta Acceso Oeste Acceso Este
Para el caso del acceso oeste el perfil quedaría de la siguiente manera:
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Figura 60. Diseño en Perfil Acceso Oeste ajustado a la Rasante de la Glorieta
Después de efectuar este proceso, se debe calcular Secciones Transversales y Volúmenes de cada diseño ajustado.
Figura 61. Cálculo de Secciones Transversales y Modelo Digital Eje Acceso Oeste
Este proceso se debe efectuar para cada acceso, quedando así:
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Para el acceso Sur:
Para el acceso Este:
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Por último, para el acceso Norte:
Figura 64. Ajuste Perfil Acceso Norte
Quedando la glorieta totalmente calculada:
Figura 65. Modelo Digital Glorieta y Accesos
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Figura 66. Vista en 3D Glorieta y Accesos
Paso 6. Informes de Diseño Se podrán generar los siguientes informes de diseño:
- Elementos curvas horizontales - Elementos curvas verticales - Coordenadas del eje y bordes - Cartera de chaflanes - Cartera de subrasante - Cartera de movimiento de tierras - Cartera de materiales estructura
Para la generación de los informes se deberá ir al menú Diseño de Carreteras/Informes:
Figura 67. Informes del Diseño Geométrico