Automatización del modelado de uniones de acero
Para acelerar el proceso de diseño y ser más competitiva, uno de nuestros clientes, ENECA - empresa de ingeniería y consultoría de Bielorrusia, apostó por el caballo ganador: la automatización del modelado de uniones de acero. El Ingeniero Jefe de Diseño del Departamento de Estructuras de Acero de ENECA, Andrei Auchynnik, escribió un interesante artículo de blog sobre el proceso de selección de herramientas. Desvela las razones por las que eligieron IDEA StatiCa en particular y cuáles son los beneficios de la solución para sus diseñadores de construcción.
Vemos muchos patrones similares en el proceso de decisión de ENECA en todo el mundo, por lo que decidimos compartir su experiencia y punto de vista sobre cómo y por qué decidieron utilizar IDEA StatiCa para su proceso de diseño.
Con la aprobación de ENECA, les traemos el artículo original también en nuestras páginas.
Sobre ENECA
ENECA es una empresa de ingeniería y consultoría de Bielorrusia. Lleva más de 16 años prestando servicios profesionales multidisciplinares para proyectos de nueva construcción y modernización. Trabajando en el sector AEC, desarrollamos estudios de viabilidad, diseño básico y detallado, prestamos servicios de ingeniería para el propietario, así como realizamos trabajos económicos y medioambientales. Nuestros principales sectores desde la fundación de la empresa son la energía, la industria y el sector inmobiliario comercial. Los especialistas de ENECA también realizan trabajos en el campo de los edificios residenciales, las energías renovables y el medio ambiente, el sector del agua y la industria del petróleo y el gas.
ENECA se dedica principalmente al diseño para los países de la CEI (post-soviéticos) y se promociona activamente en el mercado de la UE. El objetivo del Departamento de Estructuras de Acero es ejecutar los proyectos de forma rápida, competente y ajustándose a los requisitos de sus clientes.
El grupo estructural de ENECA no está especializado en ningún tipo particular de objetos. Para una empresa en desarrollo que aspira a consolidarse durante mucho tiempo en el sector del diseño de la UE, la selección de cada nuevo proyecto depende de los requisitos del mercado.
¿Qué deben hacer los ingenieros para ser competitivos?
En primer lugar, formalizar al máximo el proceso de diseño y automatizar las actividades rutinarias. A continuación, examinar estos procesos en detalle.
Pero, ante todo, unas palabras sobre el inicio del Departamento de Estructuras de Acero de Eneca.
Al establecer el Departamento de Estructuras de Acero en 2017, se seleccionaron los siguientes programas como software de trabajo:
- Dlubal RFEM - análisis estructural
- Tekla Structures - modelado
- IDEA Statica - diseño de uniones estructurales
El criterio principal es la conexión mutua entre los programas habilitada por sus conectores o enlaces BIM.
Los programas mencionados anteriormente fueron seleccionados por los ingenieros en ejercicio, no por los directivos, es decir, los programas seleccionados fueron exhaustivamente probados y funcionaban realmente.
Hasta entonces, el cálculo de las uniones de acero estructural se había realizado principalmente mediante hojas de cálculo Excel. La lista resultante de juntas que podíamos utilizar limitaba nuestras oportunidades desde el principio de los proyectos, lo que no es un enfoque avanzado y con visión de futuro. La flexibilidad es uno de los principales objetivos de ENECA.
¿Por qué IDEA Statica en particular?
Al seleccionar el software para el cálculo de uniones, IDEA Statica fue el mejor programa, que nos permitió extraer las combinaciones de cálculo del programa para el análisis estático. El trabajo conjunto de Dlubal RFEM e IDEA Statica (enlace BIM) satisfizo nuestros requisitos en su totalidad. Consideramos como ventajas significativas de IDEA Statica la formación rápida para los especialistas y la introducción a corto plazo en los proyectos actuales. La interfaz fácil de usar y el control intuitivo, la visualización de los resultados, la capacidad de clasificar la rigidez de la unión para el esquema de diseño del análisis estático, la fácil preparación del informe de cálculo de la unión: todos estos criterios cuentan a favor de IDEA Statica, según la experiencia de los ingenieros de ENECA.
Debido al hecho de que las uniones pueden realizarse paramétricamente en IDEA Statica, es posible analizar las uniones más frecuentemente utilizadas en la práctica de la ingeniería en un período de tiempo bastante corto.
Por ejemplo, veamos la unión más sencilla, el componente n.º 43, que es una unión estándar en Tekla Structures.
Este componente se utiliza en casi todas las instalaciones de nuestros clientes como junta que conecta una viga secundaria con la viga principal en los entrepisos y forjados intermedios.
Los vanos de las vigas secundarias son diferentes, y las cargas en toda la superficie también pueden ser diferentes. Un ingeniero siempre se enfrenta a la selección del número de tornillos y su grado, los espesores de la placa base y del rigidizador, la selección de las soldaduras: trabajo rutinario habitual con una enorme gama de soluciones posibles, y todo esto se complica cuando varios especialistas trabajan juntos.
Es una práctica habitual en ENECA que las juntas simples para la fijación de elementos estructurales sean seleccionadas por un ingeniero que se ocupa del modelado en Tekla Structures. Los gastos de tiempo separados para cada parte del trabajo, como el cálculo, la unificación parcial y el desarrollo de planos de fabricación para un gran número de conjuntos, resultaron en el aumento del tiempo necesario para el proceso de modelado. Debido a todos estos problemas, el procedimiento necesitaba una automatización urgente.
Formalización del proceso y automatización del flujo de trabajo
El mejor ejemplo de formalización del proceso de diseño es el uso de una serie típica de uniones para edificios e instalaciones diseñados en los países de la CEI y bien conocidos por cualquier ingeniero que trabaje en esta región. Se trata de catálogos en los que las propiedades de la unión pueden seleccionarse de acuerdo con los criterios especificados y las fuerzas de apoyo. Una buena idea antigua solo necesita actualizarse.
En el siglo XX, este trabajo había sido realizado durante un largo período por un enorme instituto de diseño financiado por el Estado que incluía un gran número de especialistas. ¿Cómo llevar a cabo un trabajo así ahora utilizando herramientas avanzadas y en el plazo más corto? Pan comido.
Determine la selección de los parámetros de la unión utilizando IDEA StatiCa; en Tekla Structures se pueden encontrar muchas herramientas para la automatización del proceso. Tras haber determinado los criterios aceptables según las deformaciones plásticas, los factores de seguridad para tornillos y soldaduras, el factor de estabilidad local para las partes de la unión, procedamos al análisis de la unión.
Tras analizar el comportamiento de la junta junto con el catálogo de vigas laminadas, se procede a la unificación y optimización de la junta: clase de tornillo óptima, dimensiones de las soldaduras y espesores de las placas.
Los resultados del análisis para cada junta particular se resumen en un archivo de texto.
Archivo de texto con los resultados del análisis
A continuación, cree un componente de usuario en Tekla Structures, cuya información de entrada contiene los nombres y propiedades de los perfiles a conectar, así como los valores últimos que determinan las fuerzas de apoyo de la viga secundaria. La unión entre los perfiles se forma sobre la base del archivo de texto generado anteriormente.
Ventana de trabajo del componente de unión en Tekla Structures:
Ventana de trabajo del componente de unión en Tekla Structures.
Se necesitan 3-4 días laborables de un especialista para crear un componente simple. Es un período de tiempo relativamente corto, pero el resultado lleva el diseño a un nivel superior. La comodidad de trabajo y la velocidad de uso aportan satisfacción a largo plazo.
Ejemplo de uso para un objeto real:
Esta optimización del proceso de trabajo utilizando IDEA Statica cubre el 90% de las situaciones posibles; el trabajo realizado le ayudará incluso en un caso atípico de todas formas.
Por ejemplo, una viga se utiliza como biela comprimida para reducir la longitud de cálculo de la viga principal y experimenta únicamente fuerzas longitudinales. Volviendo a los datos iniciales del cálculo, puede cambiar la combinación de cálculo y verificar la unión.
Además, la información visual puede ser de ayuda: la capacidad portante de la junta calculada con IDEA Statica, que se muestra en forma de combinación de fuerzas de apoyo admisibles para la unión. Esta información no se muestra de forma permanente; para visualizarla, utilice un interruptor si es necesario.
Efectos de la automatización en el valor de la ingeniería
La implementación de los nuevos procesos, software y esquema de automatización descritos permite:
- acelerar el proceso de modelado de uniones en Tekla Structures en aproximadamente un 40-50%;
- reducir la participación de un ingeniero altamente cualificado que se ocupa del cálculo de las uniones en el proyecto. Ahora, este especialista se ocupa únicamente del cálculo de las uniones atípicas (complejas);
- incorporar especialistas en el modelado de uniones en Tekla Structures que no tienen amplios conocimientos ni experiencia en cálculos de uniones. Ahora, este especialista solo necesita saber cómo extraer los datos de fuerzas de las vigas del modelo de cálculo estático y, en un caso extremo, introducir estos datos en la combinación de cálculo en IDEA Statica y rediseñar una unión ya calculada. El procedimiento de montaje, así como la configuración de las uniones de tornillos y soldaduras, se aprenden durante el diseño y el trabajo en el objeto.
Esta información no será nueva para los diseñadores experimentados, pero será útil para aquellos que se enfrentan al dilema de qué software elegir y dan sus primeros pasos en el diseño.
Todos los créditos de imágenes y contenido: Andrei Auchynnik, Eneca
