¿Le gustaría escuchar toda la conversación sobre los modelos 3D y su utilización? Puedes encontrar el episodio completo aquí:
#002 ¿Por qué modelos en 3D en el cálculo de estructuras?
Nuevas tecnologías y nuevos modelos
Las estructuras, como puentes o bloques de oficinas, son en realidad tridimensionales. En el pasado, no era posible calcular modelos y estructuras tridimensionales, por lo que las estructuras tenían que simplificarse y dividirse en subsistemas planos. Sin embargo, debido a las potentes PC y al software, ahora se pueden renunciar a estas simplificaciones. El cálculo de modelos 3D es posible y puede estar apoyado por tendencias digitales, como BIM o nuevas opciones para modelos visualizados cerca de la realidad.
En ingeniería estructural, el concepto estructural es importante: ¿Cómo preparo el análisis estructural y cómo estructuro todo el proyecto estructural? Al principio, hay consideraciones sobre cómo funciona la estructura, cómo se ejecutan las direcciones de carga respectivas, si todas las cargas se pueden transferir a las cimentaciones, qué distancia es necesaria entre los pilares respectivos y las vigas secundarias, etc. Un modelo 3D es muy adecuado para esto, y se usa para leer y comprender mejor las fuerzas respectivas.
La estabilidad también juega un papel importante en el cálculo. En el análisis estructural 2D, a menudo se ignora porque se utilizan modelos idealizados. Esto puede ser un problema, especialmente en el caso de estructuras más complejas. Pero, ¿qué es la estabilidad de todos modos? Por ejemplo, cuando la gente habla de estabilidad en los medios, en realidad se refiere a la sostenibilidad. Puede imaginarse la estabilidad como una regla larga. Puede doblarlo lentamente y puede resistir un tiempo hasta que finalmente se rompe. Las estructuras se deforman, lo que es normal en cierta medida, siempre que no se supere el punto crítico. En 3D, puede ver mucho mejor dónde surgen los problemas en términos de estabilidad y puede contrarrestarlos. Un fallo de estabilidad global como conclusión es mucho más fácil de entender.
Modelos BIM
BIM proporciona modelos 3D tan bien idealizados como base para el diseño estructural, que se pueden utilizar para el cálculo desde el principio. Idealmente, un modelo BIM 3D se proporciona directamente desde el modelo CAD del arquitecto, lo que ahorra una cantidad de tiempo considerable. Este modelo es una forma útil de diseño preliminar y evaluación de la estructura correcta para el análisis estructural.
¿Por qué ' no es posible seguir usando los modelos BIM de inmediato? Aquí hay otra tendencia: un acoplamiento completo de la ingeniería de diseño paramétrico con el software de arquitectura que le permite usarlo directamente. Los procesos de intercambio de datos en BIM aún no funcionan correctamente, pero son cada vez mejores.
¿Cuáles son las ventajas de los modelos 3D?
Muchas estructuras de edificios no se pueden describir y calcular bien en 2D si la geometría y la estructura son más complejas. Algunos ejemplos son las estructuras de forma libre o de membrana, como el Estadio Olímpico de Múnich, Alemania. Al usar 2D, se espera una mayor seguridad. Sin embargo, un modelo 3D permite un cálculo mucho más eficiente.
Otro factor importante en el cálculo es la carga de viento. Los ingenieros estructurales aplican cargas a los edificios para su análisis. Esto incluye cargas permanentes, como la estructura del piso o las cargas de tráfico. Las cargas de nieve aún están reguladas con relativa claridad, pero en el caso de cargas de viento, las normas solo dan las instrucciones para formas y geometrías simplificadas. En el caso de los cálculos de carga de viento, la pregunta es cómo aplicar correctamente las respectivas introducciones de carga. En el análisis estructural convencional, hasta ahora se ha utilizado una introducción de carga gradualmente aumentada para mantenerse en el lado seguro. Sin embargo, ahora existen herramientas de software con túneles de viento digitales para cálculos más eficientes. Solo funcionan con un modelo 3D.
Otro punto es el análisis dinámico. El diseño sísmico también funciona casi exclusivamente con modelos 3D. Las formas, vibraciones y frecuencias de los modos son los resultados que un ingeniero estructural debe considerar para evaluar si una estructura puede soportar las cargas sísmicas dadas.
Gracias a los modelos 3D, también puede responder de forma flexible a los cambios que se producen repetidamente en el proceso de diseño. En el proceso de construcción, es importante tener claro qué es estructuralmente factible y qué cambios se han realizado o deben realizarse.
Hoy en día, se realiza un modelo estructural en 3D completo de forma automática y los esfuerzos modificados en la estructura se transfieren inmediatamente de un componente a otro. Si dejas que el programa lo recalcule, el modelo siempre está actualizado y todos pueden acceder a él. Por lo tanto, se compensa el esfuerzo adicional debido a la introducción de todos los valores con cuidado.
En el pasado, se utilizó un análisis estructural posicional. En este caso, se identifican y calculan los componentes individuales de una estructura. Los elementos de apoyo, como muros, etc., son "posiciones" que un ingeniero estructural analiza en los cálculos estructurales, los identifica y especifica las dimensiones y secciones correspondientes que luego son utilizadas por una empresa constructora.
Los modelos 3D también son ventajosos para un análisis estructural detallado. Esto incluye las conexiones en estructuras de acero, donde varias barras o conexiones se extienden desde un punto o nudo. El software FEA facilita cálculos y puntos nodales tan difíciles al tiempo que proporciona resultados mucho más eficientes.
Otros efectos secundarios de los modelos 3D son resultados más claros, incluso para personas que no están familiarizadas con el tema. Un modelo completo en 3D es más fácil de entender que una multitud de modelos parciales. También se visualizan deformaciones, tensiones y fuerzas. Los modelos 3D transmiten una impresión profesional a todas las partes involucradas: Los ingenieros estructurales ganan una buena imagen y los clientes tienen más confianza en ellos.
También es posible estimar costos y determinar dimensiones en modelos 3D. Es muy flexible en la optimización del modelo en términos de forma, función y peso, y se puede hacer rápidamente. Para proyectos de construcción complejos y geometrías más complicadas, los modelos 3D proporcionan claras ventajas.
Sin embargo, el análisis estructural 2D y 3D no debería ser un obstáculo ni competir, sino que se complementan entre sí. Cada uno es adecuado para diferentes cálculos. Al final, la elección depende del ingeniero.