BIM EN LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

Personalizaciรณn de software de Cรกlculo Estructural para entornos BIM Carlos A. Ramos Larios Julio 19,2019

¿ Tienen ustedes algunas preguntas ?

Las preguntas son lo más importante .

Son el único vehículo para llegar ¡ a las respuestas !

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En una conferencia tradicional • Exposición • Solo Algunas Preguntas • Solo Algunas Respuestas

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En esta conferencia • Exposición • con respuestas a muchas preguntas • que probablemente nunca imaginaron llegar a hacer • si no utilizaron el “pensamieno fuera de la caja”

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Hay que pensar

fuera de la caja bimset

Temas • Problemática actual de comunicación/colaboración ArquitecturaIngeniería en un entorno BIM. • Personalización de software como solución para facilitar la comunicación.

• Ejemplo de aplicación para estructuras comunes con el reglamento de construcción de CDMX 2017.

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Problemรกtica ARQ-ING con BIM

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Centro del problema de comunicaciĂłn: Tiempo transcurrido para recibir retroalimentaciĂłn de parte del estructurista hacia el arquitecto, y en ocasiones, tambiĂŠn viceversa. bimset

Todos sabemos que

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Importancia de las etapas iniciales y de las iteraciones para obtener los beneficio$ BIM

Patrick MacLeamy buildingSMART

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Flujo de Trabajo Tradicional “utópico” Entrada

Proceso

PLANOS Proyecto Arquitectónico

Ingeniería Estructural

Información completa y consistente.

Versión Definitiva.

Una sola recepción.

Salida PLANOS Proyecto Estructural

Tiempo y presupuesto suficientes para terminar el Proyecto.

Sin interacción con otras áreas del proyecto.

Información completa y consistente, No surgen dudas/aclaraciones.

Una sola entrega.

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Flujo de Trabajo Tradicional “realista” Entrada

Proceso

PLANOS Proyecto Arquitectónico

Ingeniería Estructural

Información no siempre completa y consistente.

Más de una versión durante el proceso.

Salida PLANOS Proyecto Estructural

Hay cambios. Cada cambio es un problema.

Tiempo y $ reducido. Necesidad de entregas parciales sobre la marcha.

Entregas parciales no siempre completa y consistente.

Hay dudas/aclaraciones Cada cambio es un problema.

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Flujo de trabajo BIM “ideal”

MAQUETA VIRTUAL

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Primera conclusion: • Se require de la colaboración • Temprana, • Ágil e • Iterativa • entre el ingeniero estructurista y el arquitecto para que la metodología BIM pueda alcanzar sus conocidos beneficios económicos, de tiempos de entrega, y de calidad del producto final.

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Temas • Problemática actual de comunicación/colaboración ArquitecturaIngeniería en un entorno BIM. • Personalización de software como solución para facilitar la comunicación.

• Ejemplo de aplicación para estructuras comunes con el reglamento de construcción de CDMX 2017.

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Obtener lo que se desea, a partir de lo que se encuentra disponible, aunque la forma de obtenerlo no sea tan obvia. bimset

¿Cómo puedo hacer una escultura?

Simplemente retirando del bloque de mármol todo lo que no es necesario.

Miguel Ángel Bounarroti.

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The Saturn Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) was a computer that provided the autopilot for the Saturn V rocket from launch to Earth orbit insertion. Designed and manufactured by IBM's Electronics Systems Center in Owego, N.Y.

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Preguntas frecuentes al conocer algún software Comercial de Estructuras • En general, ¿ Qué me permite hacer este software ?

• R: Lista de alcances técnicos (en ocasiones la lista es inmensa, muchos probablemente sin importancia para mi empresa)

• En especial, ¿ El software trabaja con los reglamentos vigentes aplicables en México ? (Torsión accidental en planta, por ejemplo) • R: Lista de limitaciones, y posiblemente algunas respuestas favorables • ¿Cuándo incluirá el fabricante en la caja de este software mis requerimientos específicos?

• ¿ Cuál es el costo del software ?

• R: Muy variadas

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Evaluación del software con las respuestas obtenidas a las preguntas anteriores • SÍ me es de utilidad como está • O bien • NO me es de utilidad como está

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Preguntas NO TAN frecuentes al conocer algún software Comercial de Estructuras • ¿ Qué facilidades tiene el software para comunicarse con otros programas de arquitectura, instalaciones, costeo, fabricación automática, etc. de acuerdo con la metodología BIM?

• Preguntas al pensar fuera de la caja: • ¿ Qué herramientas tiene el software para extender su funcionalidad a mis requerimientos específicos ?

• ¿Cual es la curva de aprendizaje de estas herramientas?

• Materiales, Capacitación, Asesoría, etc.

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Un secreto muy difundido, y aun así, todavía muy desconocido La personalización del Software comercial de cálculo estructural

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Herramienta de alta flexibilidad para la colaboración en un ambiente BIM: • Programación de rutinas (macros, add-ins, apps) utilizando los APIs disponibles para los diferentes productos de software.

• API: Software complementario al que se encuentra “en la caja”. Siglas de Application Programming Interface.

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Beneficios de aprovechar las API • Importante aumento en la productividad • Al automatizar trabajos repetitivos • Al extender la funcionalidad para cubrir requerimientos específicos • Al personalizar flujos de trabajo internos y externos, como la comunicación Temprana, Ágil e Iterativa entre ingenieros y arquitectos en un ambiente BIM.

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Requisitos para aprovechar las API • Conocimientos de un lenguaje de programación.

• Gusto / Experiencia en la creación de rutinas.

• Por el arquitecto, el ingeniero, o por algún especialista en computación.

• Instalación de las herramientas del API (SDK) y de las herramientas para escribir programas en el lenguaje de programación elegido (o requerido).

• SDK: Software Developer Kit

• Plantear objetivos específicos para la(s) rutinas a desarrollar.

• Consultar los multiples videos y documentos de autoaprendizaje disponibles en internet.

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Lenguajes de Programación Comunes para aprovechar las API • Visual Basic For Applications (VBA), como en Office de Microsoft • Lenguajes de Visual Studio (VB.NET, C#.NET, otros) • AutoLISP para AutoCAD • Python , Java, otros ….

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Ejemplo: Interoperabilidad “en la caja” entre los software de : • CAD: AutoCAD, SketchUp, otros • CAE: ETABS , STAAD , SAP, Robot , CYPE, ECO, RAM Analysis, otros • BIM: Revit, ArchiCAD, otros • Formatos de intercambio : DXF, IFC, Open BIM. • Realidad hoy: Comunicación bidireccional entre ellos existe, nativamente, pero no es suficiente para impactar significativamente los tiempos de respuesta necesarios entre Arquitectos e Ingenieros en un entrono de alta productividad BIM, y bajo condiciones específicas tales como reglamentos locales.

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Un nicho de oportunidad • Actualmente las APIs son muy poco aprovechadas por despachos de ingeniería estructural o de arquitectura • Se piensa erróneamente que son solo para especialistas en informática, como lo es el Desarrollo de apps para equipos móviles.

• La realidad es que muchos de estas oficinas pueden sacar porvecho importante con inversions mínimas en: • Investigación de herramientas disponibles.

• Capacitación de personal existente y/o contratación de especialista en programación.

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Segunda conclusión: • El aprovechar las facilidades de las API disponibles para personalización ofrece un aumento muy importante en la produtividad del uso del software, lo que se alinea totalmente con la metodología BIM. • Es el camino para lograr hacer con el software, lo que realmente se desea, pero que no estaba incluído en el software como llega “en la caja”

• La personalización logra impactar muy positivamente los flujos de trabajo BIM.

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Temas • Problemática actual de comunicación/colaboración ArquitecturaIngeniería en un entorno BIM. • Personalización de software como solución para facilitar la comunicación.

• Ejemplo de aplicación para estructuras comunes con el reglamento de construcción de CDMX 2017.

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Interfaz No Grรกfica Estructural para el proceso BIM I. N. G. E. BIM version preliminar

Aclaraciones • INGE es actualmente un Proyecto en curso iniciado en 2018, como respuesta a requerimientos reales del entorno BIM profesional en México.

No está concluído para los alcances iniciales planteados, por lo que no existe como producto hoy.

• INGE se presenta aquí como una invitación que motive a utilizar los API disponibles en el software comercial, para aumentar la funcionalidad requerida y específica de cada oficina, cuando ésta no está disponible en la caja del producto adquirido.

• Compartiremos algunas experiencias obtenidas durante su aplicación como prueba de concepto en algunos proyectos tanto profesionales como académicos.

• Se utilizan productos comerciales específicos de hojas de cálculo, lenguajes de programación y software CAD/CAE porque son los conocidos por el autor, pero el mensaje dentro de INGE de pensar fuera de la caja aplica igualmente a otras marcas.

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Motivación • Dentro de una realidad cambiante de la industria de la construcción hacia la adopción de la metodología BIM, la activa participación colaborativa del proyectista estructural juega un papel muy importante desde las etapas iniciales de un Proyecto.

• La tradición de involucrar al proyectista estructural solo hasta que el proyecto arquitectónico ha quedado en teoría definido y congelado, propicia que frecuentemente, después del laborioso trabajo del estructurista para desarrollar sus modelos de cálculo y la correspondiente documentación, se determine que los requerimientos de la estructura no pueden ser satisfechos con la estructuración o con las dimensiones que se encuentran indicadas en el proyecto arquitectónico original.

• Llegar a una situación como la anterior puede tener efectos muy negativos, que afectan fuertemente tanto en lo económico como en el tiempo de entrega de una construcción, y se contrapone a las mejores prácticas BIM.

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Objetivo • Crear un flujo de trabajo para obtener los beneficios de la metodología BIM, que facilite significativamente la creación de modelos tridimensionales simplificados de estructuras urbanas convencionales (edificios), para que puedan ser estudiados, analizados y aprovechados en forma inmediata desde las etapas iniciales de un proyecto por programas comerciales CAD/CAE/BIM tales como AutoCAD, Robot Structural Analysis Professional y Revit, de la empresa Autodesk.

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Beneficios • El estudio ágil de cada uno de los modelos estructurales anteriores ayuda en forma importante a arquitectos e ingenieros a tomar las mejores decisiones desde etapas muy tempranas del proyecto, así como a llevar a cabo múltiples iteraciones sobre ideas alternativas, de acuerdo al planteamiento de la metodología BIM, contando siempre con un soporte analítico para cada decisión.

• El modelo afinado por las múltiples iteraciones deberá resultar muy cercano al del Proyecto Estructural final, evitando así sorpresas al fin del cálculo definitivo, el cual puede llevarse a cabo al terminar las iteraciones anteriores con los flujos de trabajo y tiempos convencionales necesarios para diseñar todos los detalles, y para elaborar todos los planos y la documentación requerida.

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Metodología • Parametrización de las características generales de la estructura • • • • • •

Distancias entre ejes, alturas de entrepisos, topología (forma) del edificio Materiales para los elementos estructurales (concreto, acero, f´c, fy, etc) Sistemas de piso y sobre cargas (Cargas Muertas) Usos de las áreas (Cargas Vivas) Ubicación geográfica (Cargas de Viento y Sismo) Límites que permiten acotar las dimensiones de secciones transversales

• Estimación y propuesta automática de secciones de elementos • Automatización de la creación del modelo estructural mediante el aprovechamiento exhaustivo de facilidades de personalización y programación de los softwares involucrados.

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Flujo de trabajo • 1) Introducción de información paramétrica en hoja de cálculo (Excel) • 2) Preparación de información paramétrica para programa de Proceso • 3) Proceso de información paramétrica para generar archivos listos para ser leídos por • 3.1) AutoCAD • 3.2) Autodesk Robot Structural Analysis Professional

• 4) Introducción a Robot de secciones propuestas por el programa de proceso • 5) Análisis / Validación / Diseño estructural en Robot • 6) Transferencia a Revit del modelo de Robot • 7) Estudio y aprovechamiento del modelo en Revit (Reportes/Planos) • 8) Ajustes por toma de decisiones basadas en los resultados analíticos encontrados, y regreso a pasos anteriores para siguientes iteraciones.

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Duración estimada de un ciclo de trabajo que obtiene los tres modelos 3D (AC, RB, RV) • Paso 1: Llenado de la hoja de excel

• 15 a 30 minutos para la primera iteración • 5 a 10 minutos para iteraciones subsecuentes • NOTA: Esta es la UNICA información que se debe de introducir al sistema INGE BIM. De allí su nombre. No se requiere dibujar nada en AutoCAD, ni modelar nada ni en Robot ni en Revit. La automatización de INGE y las facilidades de los softwares generan estos tres modelos 100% a partir de los datos de la hoja de cálculo.

• • • • • •

Pasos 2 y 3: 5 min c/u Paso 4: 5 a 10 min, dependiendo del tamaño de la estructura Paso 5: 5 a 30 min, dependiendo de los resultados a consultar Paso 6: 5 a 10 min, dependiendo del tamaño de la estructura Paso 7: 5 a 30 min, dependiendo de los resultados a consultar PROMEDIO : 30 min a 2 hrs por iteración.

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Edificio Ejemplo

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Ejemplo Paso 1 Alimentaciรณn de Parรกmetros

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Ejemplo Paso 2 Preparciรณn de Informaciรณn

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Ejemplo Paso 3 Proceso de Informaciรณn

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Ejemplo Paso 3.1 Modelo en AutoCAD

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Ejemplo Paso 3.2 Modelo en Robot

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Ejemplo Paso 4 Introducciรณn de Secciones Propuestas

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Ejemplo Paso 5 Análisis/Diseño Estructural en Robot

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Ejemplo Paso 6 Modelo en Revit

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Paso 7 Estudio de Resultados CAD/CAE/BIM Toma de Decisiones y Posibles Cambios

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Conclusiones de la tercera parte:

• Se muestra un flujo de trabajo disruptivo (pensando fuera de la caja) para el aprovechamiento de los programas comerciales de cálculo estructural, BIM, CAE y CAD, para el trabajo colaborativo inicial entre arquitectos e ingenieros, que permite la toma de decisiones conjuntas tempranas y fundamentadas, en las etapas de Diseño Conceptual y Desarrollo del Diseño, equivalentes a etapas BIM de LOD 100 y LOD 200.

• El flujo de trabajo se alinea totalmente a los propósitos de la metodología BIM, para obtener de ella sus máximos beneficios.

• Se demuestra que es posible utilizar una alternativa para el flujo de trabajo BIM estructural consistente en Excel->Robot->Revit, que es radicalmente diferente al único flujo que convencionalmente se ha venido planteando a la fecha de Revit -> Robot -> Revit.

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Conclusiones de la tercera parte: • El uso exhaustivo de las herramientas de automatización y programación disponibles en las herramientas de software involucradas hacen una diferencia significativa en la productividad.

• El flujo de trabajo propuesto abre una oportunidad para la participación de los ingenieros estructurales activamente dentro de la metodología BIM, y para sacarle provecho al software disponible, aun cuando no se dominen todavía a detalle las facilidades de modelación 3D del software CAD 3D, CAE y/o BIM. • Si los involucrados en las etapas posteriores del Proyecto lo desean, los modelos de este flujo de trabajo pueden aprovecharse en etapas subsecuentes del Desarrollo del Diseño arquitectónico, o del Cálculo y Proyecto Estructural Definitivo.

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Conclusiรณn Final

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Hay que pensar

fuera de la caja bimset

Hablando de Personalización BIM en Ingeniería Estructural ¿ Tienen ustedes ya algunas Respuestas ? bimset

Muchas gracias

carlos . ramos @ bimset.mx

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