Diseño y Análisis de Estructuras BIM

¿Dónde podemos usar la metodología BIM en la ingeniería estructural?
Al igual que ocurre con otros profesionales del sector de la construcción, la metodología Building Information Modeling (BIM) ayuda a los ingenieros estructurales a tomar decisiones de diseño más informadas, automatizar la documentación y presentar diseños más construibles. Además, mejora la colaboración con otros actores involucrados y acelera la entrega del proyecto. A continuación, se detallan algunos de los usos de BIM en la ingeniería estructural:
Diseño estructural con BIM
En el diseño estructural, se pueden utilizar enfoques conceptuales simples mediante herramientas como Rhino o Dynamo para modificar formas geométricas en modelos.
Herramientas de apoyo: Rhino (Arquitectura)
Herramienta de modelado paramétrico gratuita.
Interoperabilidad con el modelo estructural mediante formato IFC.
Cálculo automático de movimientos de tierra
La cuantificación automática de movimientos de tierra es otro uso de BIM en la ingeniería estructural. Desde la topografía hasta las formas de los distintos niveles, se pueden determinar automáticamente los movimientos del terreno. Es importante tener en cuenta que:
El proceso de importación desde CAD al terreno BIM es automático.
Este proceso solo funciona si los puntos topográficos en CAD tienen coordenadas altimétricas, es decir, una representación 3D del terreno.
Existe un cálculo automatizado entre el terreno existente y el terreno adaptado.
Análisis estructural con BIM
Otro uso clave es el análisis estructural. La conexión entre el modelo físico y el modelo analítico es fundamental. El modelo geométrico se basa en objetos individuales que se relacionan paramétricamente, enlazando toda la información del modelo. El modelo analítico absorbe esta información para trasladarla al software de cálculo estructural.
El vínculo bidireccional entre una plataforma BIM y una herramienta de análisis estructural permite al diseñador probar diferentes soluciones estructurales (en fases tempranas del proyecto) de forma rápida y automatizada. Este proceso iterativo respeta y conserva la información definida en ambos softwares.
En la imagen (no incluida aquí), a la izquierda se muestra el modelo físico (que representa la geometría) y a la derecha el modelo analítico (con tensiones, reacciones, deflexiones, desplazamientos).
Ejemplo: Revit Structure y Robot Structural Analysis: esta conexión permite a los ingenieros estructurales enviar partes del modelo estructural a herramientas de análisis y viceversa. Esta flexibilidad permite trabajar con modelos de análisis estructural por separado. Por ejemplo, se pueden dividir los cálculos entre cargas gravitatorias (cargas permanentes, temperatura, etc.) y cargas laterales (cargas sísmicas y del viento).
Situaciones comunes:
Sistemas de cargas verticales y horizontales.
Sistemas metálicos y de hormigón armado.
Evaluación de elementos específicos dentro de la estructura.
Producción automática de planos y vistas (2D/3D)
Este uso está muy avanzado en ciertos tipos de estructuras, como las estructuras metálicas, pero aún está menos desarrollado en otras, como las de hormigón. Aún queda mucho camino por recorrer hasta llegar a una producción de planos verdaderamente automática.
Extracción automática de cantidades y estimación presupuestaria
El cómputo de cantidades es muy relevante para los ingenieros estructurales, especialmente en las fases iniciales, ya que la medición precisa de los materiales de construcción es cada vez más importante. Diversos estudios han concluido que las mediciones en BIM son más fiables que los métodos tradicionales. Además, las herramientas BIM permiten medir más en menos tiempo. Gracias a BIM, se pueden obtener tanto las cantidades como el presupuesto.
Fases del proyecto (Phasing)
La ingeniería estructural a veces requiere definir fases como parte del proceso de análisis, por ejemplo, en puentes. En estos casos, cada fase de construcción debe calcularse y comprenderse correctamente para obtener valores adecuados de tensiones, deflexiones, etc. El uso del BIM 4D, vinculado con la gestión del proyecto, es otra aplicación práctica.
Coordinación multidisciplinar (3D)
La detección de interferencias (clash detection), la coordinación y la compatibilidad entre todas las disciplinas y estructuras es otro uso importante. BIM permite verificar la compatibilidad entre elementos y detectar conflictos de forma automática y anticipada, por ejemplo, entre el arquitecto y el ingeniero.
Detallado estructural
El uso de BIM para conexiones metálicas, de madera, etc., también es una posibilidad. Un ejemplo sería una estructura mixta con hormigón, acero y madera.

En conclusión, podemos afirmar que los ingenieros estructurales deberían tomar medidas deliberadas para incorporar BIM en sus flujos de trabajo estructurales. La idea es avanzar de forma colectiva y aprovechar el proceso BIM de una manera que beneficie tanto a los propios ingenieros estructurales como al proyecto en su conjunto.