Geometría y contornos

Un modelo es una sección bidimensional construida con contornos: un contorno externo que encierra el terreno, contornos de material que lo dividen en regiones y líneas que representan el agua, una grieta de tracción, una capa débil o la orientación de la estratificación.

2.2.1Tipos de contorno#

El menú Boundaries tiene un comando por tipo, con los atajos Ctrl+1 a Ctrl+8. La Figura 2.2.1 muestra los principales sobre la sección de un talud y la Tabla 2.2.1 los recoge todos.

Los comandos que infringirían una regla aparecen en gris, con una información emergente que explica el motivo; por ejemplo, Add Water Table cuando el modelo ya tiene uno.

2.2.2Dibujar y teclear contornos#

Dibuja primero el contorno externo, después los contornos de material y, por último, el agua y las demás líneas. Todo dibujo sigue las convenciones del lienzo (Dibujar en el lienzo):

1. Elige el comando, por ejemplo Boundaries → Add External Boundary (Ctrl+1).
2. Haz clic en cada vértice o tecléalo como x, y en el campo Enter X,Y: de la barra de estado y pulsa Enter. Con SNAP activado, los clics se ajustan a los vértices y las líneas existentes y a la rejilla, y así se consigue que un contorno de material empiece y acabe exactamente sobre el contorno externo.
3. Termina con Enter o con Done en el menú del clic derecho. El contorno externo se cierra solo; Esc cancela el dibujo.

Mientras se dibuja, la opción Coordinate Table… del menú del clic derecho muestra los vértices colocados hasta ese momento, para corregirlos o para teclear el resto del contorno como una tabla. Dibuja el nivel freático, las líneas piezométricas y la línea de desembalse de izquierda a derecha y a todo el ancho de los materiales a los que se aplican: fuera de la extensión horizontal de una línea de agua, la presión intersticial que esta da es nula.

Un contorno también se puede dibujar en la capa de anotaciones y convertir después en geometría: Tools → Draw admite coordenadas tecleadas para una línea, una polilínea, un polígono, un rectángulo o un círculo, y Tools → Convert Tool to Boundary… lo copia como contorno externo, contorno de material, nivel freático, línea piezométrica o grieta de tracción.

Contornos de material y regiones#

Las regiones del modelo son las partes en que los contornos de material dividen el contorno externo. Cada región recibe un material (Sección 2.3.3). Para que las regiones resulten como se espera:

• Lleva cada contorno de material de contorno a contorno, es decir, de un borde del contorno externo a otro o hasta otro contorno de material. Un extremo que quede de otro contorno a una distancia inferior al 0.8 % de la diagonal del modelo (valor aproximado) se suelda a él, y se inserta allí un nodo.
• Un extremo que se detiene dentro del modelo se prolonga en línea recta, en la dirección de su último segmento, hasta salir del modelo, y corta todas las regiones que encuentra a su paso. Es mejor prolongar la línea a propósito que depender de este comportamiento.
• Una lente (una bolsa de un material dentro de otro) es un contorno de material cerrado, que forma una región propia y deja un hueco en la región que la rodea.

Una región a la que no se ha asignado ningún material toma el primer material del proyecto (Regiones sin material).

Líneas de agua#

El nivel freático, las líneas piezométricas y la línea de desembalse son polilíneas abiertas que nunca dividen regiones. Solo actúan sobre los materiales que las tienen asignadas, y por eso, si el proyecto tiene materiales, al terminar un nivel freático o una línea piezométrica se abre enseguida el diálogo Assign Water Surface. La Sección 2.4 describe cómo se convierten en presiones intersticiales, con el agua embalsada incluida.

Grieta de tracción#

Dibuja la grieta de tracción como una línea bajo la coronación, a la profundidad hasta la que pueden abrirse las grietas; el terreno entre esa línea y la superficie es la zona de grietas. Una superficie de rotura cuyo extremo de coronación cae dentro de la zona de grietas se corta donde alcanza la línea y se cierra con una pared vertical hasta la superficie del terreno: el terreno que queda por encima del corte conserva su peso, pero no ofrece resistencia al corte (Duncan y Wright, 2005). Solo se corta el extremo de coronación; el extremo del pie conserva su resistencia. Se descarta cualquier superficie cuyo extremo de coronación quede en la zona de grietas sin llegar nunca a la línea.

El agua de la grieta se define con Properties → Define Tension Crack… o desde el menú contextual de la grieta. El agua empuja horizontalmente sobre la pared con el empuje hidrostático correspondiente a su profundidad, calculado con el peso específico del fluido intersticial del proyecto.

Capas débiles y superficies anisótropas#

Una capa débil es una junta, una banda de corte o una capa delgada a lo largo de la cual puede discurrir una superficie de rotura. No divide el terreno en regiones, y su resistencia es la de un material. Al terminar la línea, si el proyecto tiene materiales, el diálogo Assign Material pregunta cuál se le asigna: una capa débil sin material no tiene resistencia propia. Una superficie de prueba que toca una capa débil se recorta para seguirla. Cómo se trata una superficie que toca varias capas se elige en Surfaces → Surface Options… (Sección 2.7), y la inclinación máxima de la base de dovela que se admite en una superficie así, en la Sección 2.1.9.

Una superficie anisótropa no aporta resistencia ni divide nada: indica en cada punto la dirección de la estratificación, para un material cuyo modelo de resistencia sea Anisotropic Linear o Snowden Modified Anisotropic Linear y que la seleccione en Define Materials (Tipo de resistencia). La orientación se toma en el punto más próximo de la polilínea, no en el que queda en la misma vertical, y el orden en que se marcan los vértices determina el ángulo en un quiebro; por eso hay que marcarlos uno tras otro a lo largo de la estratificación.

Objetos de búsqueda por bloques#

Con Surface Type = Non-Circular y Search Method = Block Search en Surface Options, cuatro comandos del menú Surfaces dibujan los objetos a partir de los cuales la búsqueda construye sus superficies de prueba: una Window (un polígono cerrado), una Line (dos clics), un Point (un clic) y una Polyline (se marca de un extremo a otro, con $x$ creciente). Al hacer clic derecho sobre un objeto se abre Block Search Object…, que muestra su tipo, las opciones de puntos de una polilínea y su Group ID. Se describen junto con la búsqueda en la Sección 2.7.

2.2.3Edición de contornos#

Los comandos de Boundaries → Edit son herramientas: elige una y haz clic después en el contorno o el vértice al que se aplica; Esc vuelve a la herramienta Select. El clic derecho sobre un contorno o un vértice ofrece directamente las más habituales (Dibujar en el lienzo). Las ediciones de la geometría se pueden deshacer con Edit → Undo (Ctrl+Z).

El escalado y el giro se hacen respecto al pivote tecleado en el diálogo, (0, 0) por defecto, y no respecto al centro del contorno.

2.2.4Modificar la forma del contorno externo#

Ampliar o reducir el contorno externo#

Boundaries → Expand / Shrink External… (también en el menú contextual del contorno externo) añade terreno al modelo o lo quita, en un solo paso de deshacer. Primero pregunta el método:

• Draw polyline (recommended): haz clic en el primer punto sobre el contorno externo (el forzado del cursor lo marca), después en los puntos intermedios, fuera del modelo para ampliarlo o dentro para reducirlo, y en el último, de nuevo sobre el contorno externo; termina con Enter o Done. A continuación, el programa pregunta si la parte eliminada del contorno externo anterior debe conservarse como contorno de material, algo útil para mantener la superficie original del terreno como base de un relleno o como perfil de una excavación.
• Numeric offset (all edges by a fixed distance): desplaza todos los lados la distancia indicada en Offset distance (1.0 m por defecto); un valor positivo amplía y uno negativo reduce.

Cambiar el ángulo del talud#

Boundaries → Change Slope Angle… cambia el ángulo global de la cara del talud (el de la cuerda que une el pie con la coronación) y no mueve nada más. Haz clic en el vértice del pie y después en el de la coronación del contorno externo; el diálogo muestra el ángulo global actual y pregunta cómo cambiarlo.

Los vértices de otros contornos que están sobre la cara se mueven con ella, de modo que una capa que llega a la cara sigue llegando a ella. Los soportes y las cargas no se mueven. El cambio es un solo paso de deshacer, y la barra de estado indica el ángulo anterior y el nuevo.

2.2.5Importación y exportación DXF#

Importar un dibujo#

File → Import DXF… pide un dibujo y abre el diálogo Import DXF, que enumera todas las capas del dibujo y permite indicar qué representa cada una.

La tabla de capas indica las entidades y el número de vértices de cada capa; las capas sin función propuesta aparecen resaltadas para que decidas qué son. La función de cada capa se propone a partir de su nombre, sin tener en cuenta mayúsculas ni separadores: OGR_EXTERNAL, EXTERNAL, EXTERIOR o CONTORNO como contorno externo; OGR_MATERIAL, MATERIAL, SUELO o ESTRATO como contornos de material; OGR_WATER_TABLE, WATER_TABLE, WT o FREATICO como nivel freático; OGR_PIEZO o PIEZOMETRIC como líneas piezométricas; OGR_DRAWDOWN o DRAWDOWN como línea de desembalse; OGR_CRACK o TENSION_CRACK como grieta de tracción; y algunos alias más en inglés y en español.

Preview simula la importación sin aplicarla e informa del número de vértices antes y después de la simplificación, del número de regiones encontradas y de si las áreas de las regiones suman el área del contorno externo, que es la comprobación decisiva. Si no es así, alguna región no se ha cerrado: aumenta un poco la tolerancia de soldadura y vuelve a previsualizar. Con Import, la importación nunca se rechaza: lo que no se ha podido resolver queda enumerado y, si hay problemas, al terminar se abre el panel no modal DXF Import — Problems. Este panel agrupa los problemas por tipo, con su gravedad y una solución propuesta; al seleccionar uno, el lienzo se centra en él, con un doble clic se acerca la vista, y los botones Go to problem y Zoom all hacen lo mismo.

Exportar un dibujo#

File → Export DXF… escribe el modelo en un dibujo DXF. La geometría va a capas que el importador reconoce, de modo que un modelo se puede exportar, editar en un programa de dibujo y volver a importar; todo lo que es un dibujo de resultados va a capas cuyo nombre empieza por OGR_X_, que el importador ignora por defecto.

Las opciones correspondientes a elementos que el modelo no tiene (soportes, cargas, malla, resultados) aparecen en gris. El DXF solo transporta geometría: no se exportan los materiales, el material de una capa débil ni el vínculo de un material con una superficie anisótropa. La barra de estado indica lo que se ha escrito y lo que se ha omitido.