BIM – ¿La respuesta a todas nuestras plegarias (de ingeniería estructural)?

El Modelado de Información de Construcción (BIM) lleva con nosotros más de una década y, sin embargo, todavía se percibe, con más frecuencia de la que nos gustaría, como un obstáculo para el trabajo eficiente. Hay varias razones detrás de esta observación, pero principalmente es porque he escuchado y visto cómo trabajan muchos ingenieros y cómo cooperan con otros.

Hace más de diez años, propuse que existían tres tipos de modelado:

1. Modelado para documentación
2. Modelado para análisis y diseño
3. Modelado para construcción

El primero de estos, muchos defensores del BIM Estructural lo conocen bien y muchos estarán de acuerdo en que ha optimizado su negocio. 

Sin embargo, a pesar de los vastos recursos de los principales proveedores, no son muchos los que integran el modelo geométrico con un modelo analítico. Hay enormes beneficios que se pueden obtener si se aprovecha esto. 

El tercer nivel es cuando el modelo estructural se desarrolla más para que refleje no solo QUÉ se va a construir, sino CÓMO se construirá. Son aún menos los ingenieros que llegan hasta aquí y los que lo hacen suelen trabajar muy estrechamente con el contratista principal.

Para este artículo, voy a centrarme en la segunda etapa, ya que estoy seguro de que la primera ha sido tratada una y otra vez. La tercera etapa será un tema para otro día, pero basta decir que la evolución del modelo es lineal y la información no debe perderse sino ampliarse y desarrollarse.

¿Qué enfoque deben seguir los ingenieros?

Existen muchos enfoques para integrar el modelo analítico estructural con el geométrico. En general, los enfoques se dividen en tres categorías: directo, basado en archivos y middleware.

Un ejemplo tanto del enfoque directo como del basado en archivos es Autodesk Revit, que combina un modelo analítico y geométrico. Tekla Structures se integra mediante transferencia de archivos. El nuevo en escena es del Grupo Nemetschek con una solución middleware basada en la nube - SCIA AutoConverter - que ha introducido un nuevo formato de archivo (SAF) basado en Microsoft Excel. 

Todos tienen sus méritos, inconvenientes y desventajas. Cualquiera que sea la ruta elegida, es imprescindible que el flujo de trabajo sea comprendido, o el enfoque se convertirá rápidamente en 'software de estantería'. 

¡De nuevo, he visto esto muchas veces!

Si el diseño de uniones ha de formar parte del proceso BIM de manera efectiva, debe ser lo suficientemente flexible como para adaptarse a cualquier enfoque. La empresa para la que trabajo – IDEA StatiCa – tiene una solución que realiza la verificación normativa de uniones de acero (entre otras soluciones) utilizando una tecnología llamada Checkbot. 

Checkbot satisface los requisitos al modelar para análisis, diseño Y construcción. La tecnología ha sido diseñada para ser flexible con el potencial de fusionar flujos de trabajo en el futuro.

Requisitos del diseño de uniones

Los ingenieros de diseño de uniones son una rama del proceso de diseño estructural sin la cual, sin embargo, la estructura de acero no se sostendría. ¿Dónde se considera el diseño de uniones en el flujo de trabajo? Generalmente hacia el final del diseño. ¿Qué pieza de acero llega primero a una cimentación? Una unión de placa base.

En el pasado, los diseñadores de uniones han dependido del ingeniero para proporcionarles la información que necesitaban mediante planos marcados. Más a menudo que no, las fuerzas transmitidas no guardaban ninguna semejanza con los casos de carga y combinaciones utilizados para la verificación normativa de los elementos reales. 

Debo reconocer que yo era uno de ellos. Había pensado que los días de usar el momento máximo con el cortante máximo y el axial máximo (todo redondeado al 25kN/kNm más cercano) habían quedado atrás. Pero lamentablemente no es así.

Los diseñadores de uniones requieren los mismos resultados de combinación para garantizar que la unión resista TODAS las posibilidades, no un caso más desfavorable percibido. Sin embargo, es obvio que documentar cada resultado de combinación de casos de carga para cada elemento en una unión está lleno de peligros: existe un riesgo adicional de que las cifras (y el signo) puedan ser incorrectos. 

Algunas soluciones pueden exportar a una hoja de cálculo como Microsoft Excel, pero incluso este enfoque requerirá cierta preparación de datos para obtener los datos en el formato correcto.

Nuestro enfoque

En IDEA StatiCa, hemos desarrollado una serie de BIM Links (usando Checkbot) que conecta nuestra solución de diseño de uniones con un ecosistema de soluciones FEA y BIM (CAD). Algunos de nuestros socios también han desarrollado enlaces desde sus soluciones FEA y BIM a IDEA StatiCa utilizando nuestro IOM (IDEA Open Model). 

Esta metodología permite compartir información y reduce el riesgo de error con un enorme aumento de la eficiencia. Para un ingeniero, compartir modelos es mucho más que un simple modelo geométrico.

Pero si un modelo de análisis va a ser compartido, también debe ser correcto y computable. 

¿Qué quiero decir con computable? 

En primer lugar, debe ensamblarse correctamente sin nodos 'flotantes'. Los elementos deben conectarse a los nodos correctos. Puede ser un modelo simplificado (a los ingenieros les gusta que las cosas sean simplificadas) con varios elementos que se encuentran en un nodo designado cuando en realidad no lo hacen. Los elementos deben estar en el plano correcto y no sesgados porque las suposiciones de alineación son incorrectas. También debe haber un equilibrio de fuerzas que idealmente debería obtenerse directamente de los resultados del análisis.

Pero ¿qué ocurre si tenemos tanto el modelo geométrico como el modelo de análisis (posiblemente de diferentes ingenieros)? Existe un enfoque híbrido que podemos aprovechar mediante el cual podemos crear dos proyectos en IDEA StatiCa utilizando la geometría de uno y los resultados del análisis de otro. Este es el enfoque de modelo fusionado. Sin embargo, requiere que ambas partes tengan modelos sincronizados con los elementos correctos en las ubicaciones correctas.

Resumen

¿Cuáles son las reglas que los ingenieros deben seguir para un uso efectivo de la información?

1. Modelos consistentes para todo el flujo de trabajo – elementos colocados correctamente en todos los modelos
2. Modelos computables – debe ser posible realizar un análisis
3. Los materiales deben coincidir con la región y ser consistentes en todos los modelos
4. Los tamaños de sección deben ser idealmente consistentes en todos los modelos
5. Evitar el uso de secciones especiales o compuestas o documentarlas
6. Trabajar juntos

La información que IDEA StatiCa crea forma la base para la etapa 3 – Modelado para construcción, ya que alimenta el proceso de fabricación, pero utiliza información desarrollada en las etapas 1 y 2 para impulsar el diseño hacia adelante.

No estoy diciendo que toda la industria sea así. Nos gusta pensar que estamos por delante de la curva y no tenemos miedo de probar cosas nuevas. Pero honestamente, sigo escuchando la misma respuesta a los desafíos que rodean los flujos de trabajo existentes: "porque así es como siempre lo hemos hecho…"

Hay mucho más que podemos hacer como industria para evitar el desperdicio de tiempo y materiales, o reducir la huella de carbono de un diseño. 

Y como ingenieros, podemos liderar el camino. Estas no son ideas nuevas.