Pasos del modelo BIM al diseño estructural y viceversa

Introducción

Los modelos tridimensionales virtuales de edificios son muy impresionantes. Si es posible mostrar todo en renderizados de manera tan realista hasta el último detalle que es casi imposible distinguir el gemelo digital del modelo real a primera vista, ¿entonces no debería ser ningún problema representar un análisis estructural? Sin embargo, lo que se ve con los ojos es solo una parte de la información necesaria para el diseño estructural. No se pueden ver fácilmente las propiedades mecánicas del material, las articulaciones, las cargas y casos de carga o las resistencias en el modelo de construcción. Esto requiere una mayor acumulación de información y las habilidades de interpretación de los ingenieros para convertir el modelo visible en un modelo idealizado y mecánicamente equivalente. Un modelo BIM es, por ejemplo, más que un modelo sólido en 3D de un edificio y, por lo tanto, una introducción ideal al dimensionamiento estructural de las estructuras. ¿Qué pasos se pueden seguir aquí?

Objetos relevantes en modelos BIM para diseño estructural

Para el diseño estructural, solo ciertas partes que soportan cargas tales como muros, pilares, techos o vigas son relevantes. En primer lugar, debe seleccionar los componentes que son de interés para el análisis estructural en el modelo BIM. Esto también se conoce como el modelo estructural. Normalmente, el software BIM moderno le permite resaltar específicamente estas partes. En el intercambio de datos, solo este submodelo estructural que ha estado marcado como portador de carga se utiliza para el diseño estructural. Los ejemplos de piezas no relevantes incluyen ventanas, puertas o instalaciones como equipos eléctricos o tuberías de agua.

El submodelo que está creado para el cálculo estructural generalmente se debe editar más. Los pilares y vigas no conectados deben o bien desplazarse, o bien conectarse mediante elementos de acoplamiento. Del mismo modo, debe conectar techos y paredes si sus líneas efectivas no se encuentran en un borde. Si es necesario, debe decidir si se debe calcular un modelo completo o un submodelo. Por ejemplo, en el caso de una nave (galpón), puede ser suficiente calcular un pórtico que esté repetido idénticamente varias veces. Lo mismo se aplica a los techos en edificios de varios pisos.

Tipos de interfaces

Si desea transferir modelos de un software a otro, surge la pregunta en qué formato de datos desea transferir y si desea utilizar interfaces directas.

Interfaces abiertas

Si utiliza estándares abiertos (openBIM), el formato IFC lo es todo. La ventaja de los estándares abiertos es que, idealmente, cada compañía de software que utiliza este estándar puede intercambiar datos directamente con todas las demás compañías de software que también lo utilizan. Sin embargo, la calidad del intercambio de datos depende de qué tan bien se implementen los convertidores respectivos para la lectura y escritura del IFC y cómo los datos del IFC se pueden convertir en datos nativos del programa respectivo. En la mayoría de los casos, los modelos IFC solo se mencionan en el otro software. El programa siempre utiliza datos basados en IFC 2x3 Coordination View 2.0 o en la versión más reciente de IFC 4 Reference View 1.2. Esto significa que puede visualizar los datos y obtener información. Del mismo modo, estos modelos son adecuados para controles de colisión. Sin embargo, para continuar trabajando con el modelo, debe convertir los modelos IFC al formato de datos nativo del software utilizado. El formato Structural Analysis View es de interés para los programas de análisis estructural. Esta vista se utiliza para intercambiar modelos estructurales e incluye la descripción de modelos de análisis con datos estructurales como apoyos, articulaciones, casos de carga y cargas. Al intercambiar datos a través de IFC, es muy importante que sepa qué vista contiene el archivo IFC correspondiente.

Modelo de construcción en IFC Viewer (abajo) y modelo calculado en RFEM (arriba)

Interfaces directas

Si dos soluciones de software se acoplan directamente, es innecesaria la ruta a través del formato IFC u otro formato de datos. No se crea ningún archivo de transferencia. La información se lee directamente desde la aplicación A por medio de las API necesarias (interfaces de programación de aplicaciones, interfaces programables) y los objetos nativos se crean inmediatamente en la aplicación B. Ya que existe el riesgo de perder datos con cada intercambio de éstos, el acoplamiento directo tiene ciertas ventajas porque ya no son necesarios los dos pasos de conversión de escritura y lectura del archivo IFC. Solo es necesario un proceso de conversión directamente del software A al B. Además, las estructuras de definición que faltan no juegan un papel en el formato IFC para los acoplamientos directos y no tiene que preocuparse por cómo se pueden describir los objetos especiales en el formato IFC. La desventaja del acoplamiento directo es que debe programarse individualmente para cada par de programas y los proveedores no se pueden cambiar fácilmente. Mientras tanto, sin embargo, también se han realizado proyectos en los que las oficinas de ingeniería han escrito interfaces de programas que se adaptan exactamente a sus propios procesos. El requisito previo para esto es que los pares de programas proporcionen las API y la documentación del programa esté disponible. Estos tipos de interfaces adaptadas ofrecen un grado considerablemente mayor de automatización del proceso de planificación con un costo razonable y, por lo tanto, un enorme potencial para ahorrar tiempo, costes y evitar errores. También es posible construir dependiendo de los parámetros, especialmente en la fase de diseño.

Cuadro de diálogo RFEM para importar datos

Sincronización de cambios

Los cálculos estructurales ya son necesarios en la fase de diseño (fases de rendimiento de 1 a 3) para optimizar el diseño del sistema estructural y especificar los tamaños de las secciones. Por lo general, se consideran varios borradores y se coordinan el borrador arquitectónico y el diseño estructural entre sí. Según el diseño estructural en el software BIM (arquitectura y sistema estructural), los componentes estructurales se transfieren al software de análisis estructural (RFEM, RSTAB) como un modelo completo o parcial y se calculan allí. Los posibles cambios del análisis estructural pueden afectar al concepto de rigidez o a las secciones transversales. El estado más actual de la técnica es que los cambios se puedan intercambiar digitalmente. Por ejemplo, con la interfaz directa entre RFEM y Autodesk Revit o Tekla Structures, es posible actualizar los cambios de las secciones o agregar nuevos elementos estructurales al modelo de diseño. Los desarrollos recientes también permiten transferir digitalmente los diseños de las armaduras (módulo adicional RF-CONCRETE) en forma de armadura real (barras y mallas). Esto crea las condiciones ideales para la determinación de las cantidades y una planificación detallada posterior.

• Visor 3D | Google
• Visor 3D | Babylon
• Realidad virtual

Contenido de armadura en RFEM (arriba) y Revit (abajo) después de la exportación a través de la interfaz directa

Fusión de los datos de análisis estructural y los modelos BIM

El método BIM significa coordinación interdisciplinar en todas las fases del trabajo. Para valorar la viabilidad en una etapa temprana, o para el procesamiento de los resultados posterior en otras compañías u otros proveedores de servicios, puede ser útil mostrar los resultados estructurales en el modelo de BIM (deformaciones y esfuerzos internos). Además, es posible combinar las fortalezas específicas del software BIM en la planificación con las del software típico de análisis estructural. De este modo, es posible visualizar elementos de un modelo estructural en el modelo por el método BIM o, dependiendo de la aplicación, generar directamente los dibujos de la armadura basados en el modelo estructural. También es posible transferir directamente los resultados del diseño del programa de análisis estructural por elementos finitos RFEM a Revit como una armadura en 3D.

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