El método BIM en ingeniería estructural

En este episodio del podcast de Dlubal, tratamos el tema pionero del método BIM en la ingeniería estructural.

Puede escuchar el episodio completo aquí: #001 BIM en ingeniería estructural

El método BIM - ¿Qué hay detrás?

BIM significa Modelado de información de construcción y es el epítome de la digitalización en la construcción. Es un método de trabajo o de diseño para administrar la información central del proyecto utilizando modelos de construcción digitales. También juega un papel en el diseño estructural. Cuando un arquitecto crea un modelo en 3D, se transmite a todos los participantes en el proyecto y luego se puede usar de inmediato para el diseño estructural.

El trabajo en red es el foco: Un modelo BIM actúa como un centro de datos central para recopilar, estructurar y distribuir todos los datos de la construcción. Todos los participantes en la construcción pueden acceder a estos datos durante todo el ciclo de vida de un edificio.

El método BIM ofrece grandes oportunidades, pero también algunos desafíos.

La cooperación entre el arquitecto e ingeniero estructural

Tradicionalmente, un arquitecto envía sus planos en PDF o en una forma similar a un ingeniero estructural, quien los usa para crear los modelos estructurales. El ingeniero estructural lo usa para calcular su modelo estructural. En el caso de BIM, el intercambio fluido de datos es especialmente importante. Si el ingeniero estructural puede acceder al modelo BIM del arquitecto, es necesario filtrar todos los objetos relevantes estáticamente de la gran cantidad de datos y usarlos para el cálculo, lo que significa trabajo adicional. Una diferencia importante en la forma de trabajar es que los arquitectos trabajan con un modelo físico de la estructura, mientras que los ingenieros o calculistas estructurales trabajan con un modelo de análisis idealizado. Los arquitectos modelan edificios como objetos sólidos con las dimensiones de largo, ancho y alto o espesor. Los ingenieros estructurales tienen, por ejemplo, solo una superficie para una losa y solo una barra para un pilar.

El objetivo es que el software de arquitectura cargue directamente los sistemas estructurales y, en algunos casos, los cree de forma automática. Idealmente, también se incluyen las cargas. El ingeniero o calculista estructural como usuario debe estar familiarizado tanto con el análisis estructural como con el programa de cálculo para poder comprobarlo y detectar errores.

BIM - Ventajas y requisitos

El método BIM aún no se usa ampliamente en Alemania. Una razón de esto es el intercambio de datos lento e inadecuado entre las oficinas de arquitectura y de ingeniería o cálculo estructural, ya que no se paga a los arquitectos por presentarles modelos a los calculistas de estructuras de una manera útil. Además, un arquitecto diseñador puede no saber, si no calcula estructuras, qué componentes portantes son importantes para el ingeniero estructural respectivo.

Hoy en día, el análisis por el método de los elementos finitos (MEF) se usa a menudo para cálculos estructurales. El método MEF es un método de aproximación numérica para el cálculo de estructuras. Cuando se importa el modelo BIM de un arquitecto, a menudo se requiere un trabajo adicional manual. El ingeniero o calculista estructural usa a menudo un sistema de análisis diferente al usado en el modelo. En el peor de los casos, los modelos BIM del arquitecto y el calculista estructural se separan cada vez más, lo que puede significar que los componentes estructurales ya no se pueden asignar correctamente o solo con dificultad. Esto conduce a problemas si desea que los cambios en los modelos sean visibles.

En ciertas herramientas BIM, puede agregar cargas y casos de carga. Un caso de carga son, por ejemplo, los efectos del viento o la nieve en las estructuras. Conducen a cargas que se agregan al sistema estructural. Para los ingenieros o calculistas estructurales, los resultados más importantes del cálculo son los esfuerzos internos, las deformaciones y las tensiones, que se utilizan para realizar las comprobaciones de cálculo en los materiales respectivos. Los cálculos se deben realizar siempre en el programa de análisis estructural correspondiente, porque están mucho mejor diseñados para ello. Después de los cálculos, los ingenieros estructurales reconocen si es necesario cambiar algo e informan al arquitecto al respecto.

Pero, ¿qué sucede si realiza cambios en el modelo BIM original y luego tiene que sincronizarlos? En este caso, ciertos reglamentos y aprobaciones deben estar disponibles por parte de los empleados responsables. Se debe determinar quién, dónde y cuándo puede realizar los cambios. El estado actual del proyecto está regulado por la comunicación tanto de los trabajadores como de los programas.

¿Cómo se comunican los programas entre sí?

Hay tres situaciones típicas de intercambio:

a) Una transferencia clásica-analógica de documentos del arquitecto al ingeniero estructural, con PDF, etc.

b) Formatos de archivo especialmente diseñados para el sector de la construcción, como archivos IFC. IFC significa Industry Foundation Classes y es un formato de archivo independiente del fabricante para el intercambio de información de edificios y proyectos.

c) Un acoplamiento directo de dos programas diferentes, mediante el cual el programa de arquitectura se comunica con el programa de análisis estructural respectivo en un intercambio de datos bidireccional.

IFC incluye la vista de coordinación, donde la geometría de una estructura se describe basándose en modelos sólidos. Por otro lado, está la Structural Analysis View, donde los objetos estructuralmente relevantes se transfieren e importan en una forma idealizada. Aquí también puede ver uniones, apoyos y cargas. Por lo tanto, siempre es importante para BIM preguntarse qué vistas pueden leer y generar los programas respectivos.

Conclusión

Los modelos BIM en 3D son muy útiles también para los ingenieros y calculistas de estructuras, porque hacen que las estructuras complejas sean más fáciles de entender y la transferencia de datos se puede usar para crear rápidamente un modelo de análisis, lo que ahorra mucho tiempo. Es importante tener en cuenta que el BIM y los modelos de análisis suelen ser diferentes y, por lo tanto, deben comprobarse.

Para el uso de BIM, se requiere un amplio conocimiento de todas las fases del diseño. Todos los participantes también deben estar preparados para repensar la división del trabajo tradicional, trabajar juntos y entender la tarea de diseño como un trabajo en equipo.

Al comienzo de un proceso BIM, hay trabajo adicional, ya que todo tiene que modelarse cuidadosamente, para que otros también puedan usar el modelo. Sin embargo, se logran ahorros y mejores resultados de diseño en términos de costo y tiempo, porque todo está documentado y todos trabajan juntos.

La ingeniería estructural es una parte pequeña, pero no insignificante de BIM, por lo que es importante que el software de ingeniería estructural esté habilitado para BIM. Debe proporcionar varias situaciones de intercambio y varias opciones de importación y exportación. Dlubal Software se ha adaptado al proceso de intercambio basado en BIM y proporciona una variedad de interfaces y enlaces directos a varios programas de arquitectura y planos de detalle.

Las ventajas del BIM las superan con creces. Aunque el método BIM se encuentra todavía en sus inicios, especialmente en Alemania, sin duda tendrá algo que decir en el futuro de la construcción.