UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL INGENIERIA CIVIL IMPLEMENTACION DE SOFTWARE BIM (INTERACCION REVIT STRUCTURE – ROBOT) EN EL ANALISIS Y DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO [EDIFICIO MULTIFAMILIAR “LOS JARDINES ” ] Autor: Daniel Espino Quiroga Tutor: Ing. Ariel Mayer Colque Sucre – Bolivia 2018 INDICE ANTECEDENTES ................................ ................................ ................................ ................................ ......... I OBJETIVOS DEL PROYECTO ................................ ................................ ................................ ...................... IV OBJETI VO GENERAL ................................ ................................ ................................ ................................ .. V APORTES A LA DISCIPLINA ................................ ................................ ................................ ....................... VI SUPUESTOS Y EXPECTATIVAS ................................ ................................ ................................ .................. VI ALCANCES DE ESTUDIO ................................ ................................ ................................ .......................... VII DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................ ................................ ................................ .............. VII I INTRODUCCION ANTECEDENTES En la actua l i d ad el e m p l eo d e las c o m pu tad o r as y el s o ft w are es p eciali z a d o s e h an v u el t o es e n c ia l en las á r eas d e i ng en i ería ci v il, d eb i d o a la ca p aci d ad qu e o f r ec e n al i ng en i e r o d e p o t encia l i z ar s u tra b aj o , r ed u cien d o t a m b i én l o s t i e m p o s d e ej e cuc i ó n d e l o s m i s m o s. Bas t a m enc i o n ar, p a r a il u strar es t o , al gun o s d e l o s m u ch o s ej e m p l o s en l o s qu e el e m p l eo d e es t as h e rr a m ie n t a s se h a v u el t o p ar t e d e su la b o rar d ia r i o , c o m o en el ca s o d e crear es c ri t o s en ed i t o res d e t e x t o , reali z a r o p erac i o n es m a triciales en h o jas d e cálc u l o , e la b o rar m e m o ri a s d e cálc u l o en u n a c o m b i n ac i ó n d e las d o s h err a m ie n tas a n t e rior e s, c r ear d i bu j o s d e p la n o s en f o r m a to C A D y reali z ar m ú lti p l e s cálc u l o s c o n p r o g r a m as es p eciali z a d o s, qu e p ara el i n g en i ero c i v il es t r u ctur i sta r epresenta r eali z ar el aná l isis y dise ñ o de ed i f i caci o n e s, c o m o v er e m o s e n e l desar r o l l o de es t e t ra b aj o El a n ál i sis y d ise ñ o e struct u ral h a i d o e v o l u c i o n a nd o al p asar d el t i e m p o , med i a n t e el d esar r o llo d e m é t o d o s y h err a m ie n tas d e cálc u l o ca d a d ía m á s s o fisti c a d as y p recis a s, q u e j un to c o n l o s d is p o siti v o s d i g itales, ll e v a n a ca b o la o p eraci ó n d e res o l v er sis te m as c o n un a g ran nú m ero d e ecuaci o n es, d a nd o la o p o r t un i d ad d e c o n o cer el c omp o rt a m ie n t o es t r u c tur a l d e las ed i ficaci o n es , sin las g ra nd es s i m p lificac i o n es r e qu eri d as p ara su s o l u ci ó n d e m a n era m a nu al, qu e i m p lic a b a un cálc u lo c o n s er v a d o r y p o r end e m ás r o bu s t o q u e e l n e ce s ar i o II H o y en d ía e x isten m u c h o s p r o g ra m as qu e es t án d i s p o n i b les en f o r m a d e s o f t ware c om ercial y s o f t ware li b re, l o s cu a les e stán es p eciali z a d o s en el a n ál i sis y d iseño e s tructu r al d e ed i ficaci o n e s , c o n tán do se en t o n ces c o n un a g ran g a m a d is p o n i b le, c o n a p lic a ci o n e s qu e pu eden ir d e s d e es t r u cturas c o n f o r m a s t r i d i m ens i o n ales m u y c om p lejas d o nd e se pu e d en o cu p ar d iferent e s el e m en t o s e structu r a l e s y m a t eriales, hasta m o d e l o s d e v i g as si m p l e s bi d i m ens i o n ales. El u so d e la p a qu e t ería es p eciali z a d a d epen d e d e la c om p l ejid a d d e la es t r u ctu r a a mo d elar y d e l a p o t e n ciali d ad y capacidad d el p r o g r a ma a u sar, s i n e m b ar g o es c o n v en i en t e seña l ar, qu e l a m a y o ría d el s o f t w a r e li b re tiene l i m it a ci o n e s qu e en o cas i o n es i nh i b e su u so a p r o b l e m a s específi c o s d e b aja c o m p leji d a d D e f o r m a c o m e r cial e x i s te t a m b ién un a g ran v ar i edad d e p a qu e t es p ara a n ál i sis y d i seño e s tructu r a l , e n tre l o s cu a les se pu eden m enc i on ar c o m o l o s m ás u tili z a d o s p r o fes i o n a l m en t e, el S AP 2 0 00 , E TABS y S T A A D P r o , qu e s o n p r o g r a m as c o n un a g ran a p licaci ó n en m ú lti p l e s ti p o s d e es t r u c tur a s 2 D y 3 D , t e n ie nd o la p o si b ili d ad d e m a n ejar d ife r en te s m a t eriales c o m o c o n c r e t o , acer o , al u m i n i o , m a d era, a d e m ás d e qu e pu e d en m a n ejar v ar i o s ti p o s d e a n ál i sis, s eg ú n sea el c a so o la p recis i ó n req u eri d a d e l o s cálc u l o s, así c o m o m a n ejar c ó d i g o s d e c o n stru c ci ó n d e d iferen t es p aíses p ara d iseñ a r l o s element o s es t r u ctura l es, e t c ., p o r lo qu e t o d a s es t as ca p aci d a d es l o s h a ce t e n er g ran a ceptac i ó n ent r e la c o m un i d ad de i ng en i e r o s e structu r i s tas. Est o s ti p o s d e p r o g r a m as p o r si s o l o s, o f r ec e n l a s h er r a m ie n t a s n e c esarias, qu e l o s h a c en t ener u n g ran ca p aci d ad p a r a r e al iz ar el a n ál i sis y d ise ñ o d e l a s es t r u c tur a s, p ero s e pu e d e d ecir qu e és to s actúan c o m o en t es ais l a do s d entro d e u n p r o ce s o m ás g l o b al c o m o req u iere e l d esarr o llo d e u n p r oy e c t o c om p l e t o , qu e i m p lica un a p artici p a ci ó n mu lti d isci p li n ar i a d e esp e cia l i d a d es qu e i n cl uy e a d e m ás d e la i ng en i ería e s tructu r al, la e l ec t r o m ecán i ca p ara i n stalac i o n es, la h i d rá u lica sa n itar i a p ara a gu a y d ren a je y la ar qu ite c tura p ara aca b a d o s, a d ici o n a l m en t e a la d e c o n strucci ó n , su p er v is i ó n y seg u i m ie n t o du ra n te el p r o c eso d e c o n strucci ó n , mo n ta j e y pu e st a III en o p erac i ó n d e l o s eq u i p o s e i n stal a ci o n es d e la ed i ficac i ó n En l o s p a qu e t es d e a n ál i sis y d ise ñ o t r a d ici o n al e s la entra d a d e d at o s p ara el a n ál i sis es t r u ctural y la sal id a d e resu l tad o s d el d iseño es t r u ctur a l req u ieren d e u n tra b a j o a d ic i o n al “ m a nu a l ” ( no a u t o m ati z a d o ), qu e a m en u d o p r ov o c a i n c o n siste n cias en l o s p r o d u ctos fi n a l es d el d ise ñ o , c o m o s o n l o s p la no s p ara c on strucci ó n C om o ej e m p lo d e lo citado se s eña l a, qu e la i n f o r m a ci ó n n ec e saria p ara el a n ál i sis p r ov ie n e d e n o t a s ar qu ite c t ó n icas, p la n o s, especifica c i o n es en b o s q u ejos, qu e s o n p la s m a d o s en el m o d e l o es t r u ctural a n al í ti c o qu e e s crea d o a p artir d e u n p l a n o o c r o qu is, el cu a l, p o st eri o r m en t e c o n l a i n f o r m a ci ó n d e sal id a, re p res e n ta el d i s eño d e la e st r u ctura, qu e en c a so d e q u e se tra t e d e u n ar m a d o d e u n e le m en t o d e c o n cre t o r ef o r z a d o , s e h ace en f o r m a d e n o t as o c r o qu is p ara c r ear p o st e r i o r m en t e l o s p la n o s es t r u ctura l es y al reali z ar e sta acci ó n , si se p re s entan mo d if i c aci o n es al p r oy e c t o , e ste i n t e rc a m b i o d e i n f o r m ac i ó n d e l o s d at o s d e i n ic i o a l o s r e su l t a d o s, pu ede cr e a r c o m p licac i o n es, c o m o fa l ta d e c o n sistencia en d e t al l e s, err o r e s en p la n o s y c o n ello retraba j o s d e c o rr e cci ó n , e n t r e o t r o s, q u e s o n ine v i tab l es en la m a y o ría de l o s ca s o s. Act u al m ente, p ara e v i tar las i n c o n sistencias en l o s p la n o s e i n f o r m aci ó n d e u n p r o y ec t o , en el cu a l e x iste si e m p re un a p art i ci p aci ó n d e g r up o s m u lt i d isci p li n ar i o s, s e h an v e n i d o d esar r o lla n d o p lataf o r m as d e m a n e j o d e i n f o r m a ci ó n , en las cu a les se g ener a , p ara u n p r o y e c t o , u n s o l o mo d e l o en el cu a l l o s g r up o s m u lt i d i s ci p li n ar i o s d e e specia l i d a d es v ac í an y m a n ejan la i n f o r m a ci ó n , d e t a l m a n era qu e cu a l qu ier c a m b io a u t o ri z a d o p o r el r e sponsa b le d el p r o y ec t o , s e refleja d e m a n e r a a u t o m ática e i nm ed i ata e n la i n f o r m a ci ó n d e t o d o s l o s u su a rios d e la p lata f o r m a, e v ita n d o c o n es t o las i n c o n si s t e n cias e n i n f o r m aci ó n i n t e r g r up al y e v i tan d o r e t ra b a j o s i n n ec e sar i o s. E s t e p r o ce s o c o m o s o l u ci ó n y m e j o r a m ie n t o a l o s si s t e m as tra d ic i o n ales en el p r o ce s o d e d ise ñ o , c o n stru c ci ó n y o p erac i ó n d e u n pr o y e c to d e ed i fic a ci ó n , su rg e c o n e l n o m b re d e m e t o d o l o g ía BIM. M od e lo BI M Esta g enerac i ó n d e mo d e l o es no m b ra d a así p o r s u acr ó n i m o en i ng lés "Bu i l d i n g I n f o r m at i o n Mo d e l ", qu e en e sp a ñ o l es c o no ci d a c o m o " M o d ela d o de I n f o r m ac i ó n para la E d i ficaci ó n ". IV Esta m e t o d o l o g ía d e mo d elaje e s tá c o n f o r m a d a p o r h erra m ie n tas, p r o ce s o s y t e cno l o g ías, p ar a lle v ar a ca b o u n p r oy e c t o i n t e g ral d e ed i ficaci ó n , d e s d e su c o n cepci ó n h asta el f i n al d e su v i d a ú til, c o o r d i n a nd o el a m b ie n t e m u lti d isci p li n ar i o , d o n d e p artici p an i n v ers i o n i s tas, p r o p i e tari o s , ar qu ite c t o s, i ng en i e r o s es t r u ctura l es, i ng en i e r o s d e i n stalaci o n e s, i ng en i e r o s d e o b ra, fa b ri c a n t e s , g es to r es y en g e n eral, t o d o s a qu ell o s i n vo l u c r a d o s q u e tienen qu e v e r c o n el d i señ o , c o n stru c ci ó n y o p erac i ó n d el p r o y e c t o . Esta c o o r d i n aci ó n s e l o g ra m ed i a n t e un a p lata f o r m a t e c n o l ó g ica qu e i n t e g ra v ar io s pr o g r a m as de s o f t ware es p eciali z a d o s, tra b aja nd o e n c o n j un t o so b re un a ú n ica b a se d e i n f o r m ac i ó n , lo cu a l p er m i t e t e n er u n i n t e rc a m b io d e d a t o s en ti e m p o real d e m a n e r a c o h e r ente, p r ecisa y c o m p l e t a, m e j o ra n d o así as p ec to s c om o s o n la eficiencia y e fec t ivida d BIM v a m as al l á d e s o l o u n mo d elo g e o m é t r i co e n 3D , es un a rep r es e n ta c i ó n d i g ital d e las caract e r í sticas fís i c a s y f un ci o n ales d el p r o y ec t o , e i n t egra el ti e m p o c o m o un a c u arta d i m ens i ó n y el c o s t o c o m o u n a q u i n ta. La tecnología BIM es el proceso de generación y gestión de datos del edificio durante su ciclo de vida utilizando software dinámico de modelado de edificios en 3D y en tiempo real, para disminuir la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción. Este proceso abarca la geometría del edificio, relaciones espaciales, información geográfica y las cantidades y propiedades de los componentes de edific io. En Bolivia los modelados de estructuras desde hace mucho tiempo se vienen elaborando con la ayuda de softwares del tipo CAD (computer Aided Design), pero con los nuevos avances en tecnología y como evolución del CAD los softwares BIM (Building Informat ion Modeling) van entrando como nuevas herramientas para el modelado de estructuras dejando en segundo lugar los Software tipo CAD. Por todo lo anotado el planteamiento del problema científico del presente proyecto puede ser enunciado del siguiente modo: ¿De qué manera optimizar el diseño y análisis de estructuras de hormigón armado con la implementación de un modelo BIM? OBJETIVOS DEL PROYECTO V OBJETIVO GENERAL Implementar software BIM en el diseño de estructuras de hormigón armado para determinar las ven tajas y beneficios que conlleva la utilización de un modelo BIM en la realización de planos, cómputos métricos y presupuesto estimado de la edificación. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Aplicar las normas y estándares que exigen los códigos de mayor utilización en el medio de diseño y construcción nacional como internacional, tales como la norma ACI Determinar los beneficios que conlleva la implementación del modelo BIM en el diseño del proyecto. Realizar un modelo estructural de la edificación para su diseño en el so ftware Robot Obtener planos estructurales y arquitectónicos del modelo BIM Determinar el presupuesto estimado de la edificación mediante el software REVIT STRCUTURE. Estudiar la interacción entre los softwares REVIT STRUCTURE y ROBOT JUSTIFICACIÓN La lleg ada de metodologías y herramientas BIM (building information modeling) a Bolivia representa nuevas formas de diseñar, planear, ejecutar y operar proyectos de construcción. Las primeras implementaciones de estas metodologías de trabajo basadas en modelos pa ramétricos se encuentran en etapa piloto. Otro aspecto muy interesante de modelados en software BIM es que mientras se diseña un proyecto y se configuran sus componentes, el dibujo técnico se va preparando en paralelo. Los materiales que componen los eleme ntos de diseño tienen propiedades gráficas que se mostrarán automáticamente en diversas formas, ya sea en las vistas de planta, sección y elevación. VI Se puede ahorrar hasta un 50% de tiempo al aceptar el concepto de diseño rápidamente durante el desarrollo del proyecto, utilizando elementos de diseño estándar cuando sea posible; resolver detalles constructivos complejos antes de que el proyecto se construya, evitar conflictos de construcción, aprovechando la inteligencia y automatización dentro del modelo pa ra comprobar la integridad del diseño y las cantidades estimadas; producir planos de construcción directamente del modelo, y el uso de los datos del modelo para el control de equipos de construcción. APORTES A LA DISCIPLINA El presente proyecto será elabor ado con el fin de mostrar una alternativa para el diseño y de estructuras de hormigón armado con el uso de Software BIM y normativas actuales, además servirá como documento de referencia para la Carrera de Ingeniería civil. El presente proyecto también pre tende mostrar la interacción que tienen los programas ROBOT (análisis de la estructura) y REVIT STRUCTURE (modelado de la estructura BIM) La información brindada servirá de apoyo para los estudiantes que quieran mejorar la implementación de modelado BIM en estructuras de hormigón Armado. SUPUESTOS Y EXPECTATIVAS Los Supuestos son: Uso de softwares originales ROBOT y REVIT STRUCTURE para el diseño y análisis de la estructura, de modo que los resultados sean validos y confiables. Las Expectativas son: Poder realizar un modelo en ROBOT para realizar el análisis y diseño de la estructura. Poder realizar una interacción entre ROBOT y REVIT STRUCTURE para crear un modelo BIM de la estructura Obtener planos estructurales , planos arquiteco y cómputos métricos a par tir del Modelo BIM VII ALCANCES DE ESTUDIO Los alcances que tendrá el proyecto serán: del proyecto. Se efectuará una descripción de la estructura en base a los requerimientos necesarios para el diseño de la misma. Descripción de los conceptos básicos para el uso de los programas ROBOT y REVIT STRUCTURE. Descripción de los conceptos básicos para la creación de un modelo BIM. Mostrar la obtención de planos estructurales y cómputos métricos del modelo BIM Mostrar resultados y realizar conclusiones DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN Para alcanzar el objetivo del presente proyecto se utilizará el método científico deductivo el cual parte de un análisis general para llegar a conclusiones particulares, teniendo como principal técnica la investigación, de modo que se estable zcan los criterios más importantes en el estudio. Para este efecto se recurrirá a una recopilación de información bibliográfica necesaria, revistas, publicaciones, normas, Internet y artículos relacionados con el tema. Se llevará a cabo la investigación co nsiderando: Marco Teórico. - La documentación obtenida hasta esta parte facilitará el desarrollo de los diferentes capítulos del fundamento teórico. Desarrollo de todos los conceptos teóricos fundamentales para la creación del modelo de análisis en ROBOT y su interacción con REVIT STRUCTURE para la creación del modelo BIM. Marco Práctico. – Se realizará un estudio de cargas para el análisis de la estructura en el software ROBOT donde se evaluará un análisis estático y análisis sísmico VIII Terminado el análisis en ROBOT se realizará la interacción con REVIT STRUCTURE para la creación del modelo BIM. Obtención de planos estructurales y realización de cómputos métricos a partir del modelo BIM.