Proyecto TFM: Estrategia de modelado para obras viales

Proyecto TFM: Estrategia de modelado para obras viales

Arquitectura y Edificación, BIM
 20-ene-2022 | Emilio Camino

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Este interesante TFM elaborado por nuestro ex alumno Emilio Camino nos explica: cómo abordar una estrategia de modelado para obras viales proponiendo una estructura de modelado y comprobando las funcionalidades del IFC.

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Hoy en día, la metodología BIM tiene un gran desarrollo en el mundo e incluso es reconocida como una herramienta central en las políticas nacionales de ejecución de obras tanto de edificación como de infraestructura. En este sentido, existen países que ya lo consideran como obligatorio para la ejecución de proyectos. Sin embargo, esta no es una realidad que sea homogénea en todos los países. 

En Argentina, si bien existe un impulso desde 2017 con la creación del Sistema de Implementación BIM (SIBIM) y se han desarrollado documentos, proyectos pilotos, diferentes planes de adopción, aún no se observan requerimientos BIM en las licitaciones tanto públicas como privadas.

En la Dirección Nacional de Vialidad de Argentina, que es la repartición publica encargada de la construcción y mantenimiento de todas las carreteras del país, la implementación se inició en el año 2020.

En el desarrollo de cada uno de los casos de estudio y proyectos pilotos, se pudo advertir que uno de los aspectos fundamentales en este tipo de obras de infraestructuras radica en la estrategia de modelado.

En una obra vial, se va a requerir que la información del modelo viaje de un software a otro en muchas oportunidades, sin existir, muchas veces, una conexión automatizada de dicho proceso. Este aspecto resalta la importancia de planificar detalladamente la estrategia a utilizar para evitar perdidas de información o dificultades de compatibilidad cuando el modelo se encuentra en desarrollo.

Por otra parte, otro de los aspectos fundamentales para una organización publica, así como también para la privada, es la posibilidad de utilizar formatos abiertos. Esto se refiere a la posibilidad utilizar cualquier marca a la hora de realizar un modelo, como así también, permitirle a la parte publica, ahorros en los costos de las licencias con la utilización de software libres, que son ejes fundamentales a la hora de implementar BIM.

Sin embargo, en lo que se refiere a obras viales, así como también a otras infraestructuras, dichos formatos abiertos se encuentran en desarrollo. Esto no significa que no se pueda trabajar con lo existente, sino que se debe poner el foco y estudiar en detalle las posibilidades existentes.

De esta forma, este trabajo pretende abordar las dos temáticas mencionadas, proponiendo una estructura de modelado y comprobando las funcionalidades del IFC para las obras viales.

Descripción del proyecto

El trabajo consiste en realizar el modelado de un anteproyecto de una obra vial urbana acotada con la metodología BIM en la ciudad de Sarandí, Argentina.

Ilustración 1 - Entorno del Proyecto a realizar.

Ilustración 1 - Entorno del Proyecto a realizar.

Para ello se realizará un puente para conectar la rotonda del área comercial con el área residencial (flecha amarilla), generando otra rotonda de la otra margen del arroyo Sarandí y desde allí conectar con las diferentes calles urbanas.

Se propone entonces modelar el modelo digital del terreno, las diferentes vías y la rotonda, el puente de cruce, así como también las obras de drenaje transversal y la señalización, obteniendo los cómputos métricos de dicho modelo y realizando un BEP simplificado acerca de cómo fue realizado el modelo BIM a partir de las plantillas de SIBIM Argentina y, por último, generar los entregables en formato IFC, evaluando las posibilidades de este último con los avances hasta la fecha.

Consideraciones previas

Vale destacar, que para realizar este trabajo se contaba únicamente con una licencia activa de una marca determinada, por lo que, todo el desarrollo se ha realizado con los softwares de esta compañía.

Es por ello que las conclusiones y la validez de la propuesta aquí realizada se enmarca en las posibilidades que ofrecen estos programas.

Sin embargo, existen otros, que tienen diferentes virtudes y limitaciones, que funcionan de una manera distinta y que deben analizarse en detalle, para realizar otra propuesta de estrategia de modelado y para evaluar las funcionalidades de los IFC pero que excede el alcance del presente trabajo.

Objetivos y alcances

  • Elaborar un anteproyecto vial urbano acotado mediante la metodología BIM
  • Proponer una estrategia de modelado desde la concepción de la obra hasta el computo de cada uno de los ítems de obra.
  • Elaborar un BEP simplificado, donde se establezcan los principales criterios de modelado, siguiendo las plantillas del SIBIM de Argentina.
  • Generar los entregables en IFC y determinar la funcionalidad que tienen actualmente para obras viales.

Definición de CDE

Para comenzar con el modelado, se definió como entorno común de datos la nube One Drive donde se almacenarán todos los archivos, hasta su archivo y comunicación.

Dicho CDE tendrá una nomenclatura de proyecto según lo establecido en el BEP (2021-4567-01-AUA001-CONEXIÓN VIAL A° SARANDÍ).

En cuento a la Estructuración de Carpetas se realizará de la siguiente forma:

Ilustración 2 - Orden de carpetas de CDEIlustración 2 - Orden de carpetas de CDE

Estrategia de Modelado

Para realizar el modelado del proyecto que involucra desde el modelo digital del terreno hasta los cómputos métricos finales, se definió la siguiente estrategia que está compuesta de 4 módulos: SITIO, OBRA, INSTALACIONES Y COORDINACIÓN.

Ilustración 3 - Estrategia de modeladoIlustración 3 - Estrategia de modelado

Modelo de Sitio:

Ilustración 4 - Estrategia de modelado de SitioIlustración 4 - Estrategia de modelado de Sitio

Para realizar el modelo de sitio se comenzó definiendo el sistema de Coordenadas en el Civil 3D y se definió una superficie de estudio con polígonos que luego será utilizada para generar el modelo de Infraworks.

En este modelo generado se incorporaron las imágenes satelitales y rasters del Instituto Geográfico Nacional y datos GIS, y se trabajó y definió el entorno.

Ilustración 5 - Vista de Infraworks del Modelo Generado

Ilustración 5 - Vista de Infraworks del Modelo Generado

Luego, mediante formato IMX, se importó en el Civil 3D, donde se ajustaron las superficies, y se incorporaron los relevamientos topográficos, para obtener finalmente el modelo digital del terreno. Además, se incluyeron las imágenes satelitales y planimetrías de hechos existentes.

Una vez finalizadas las correcciones necesarias, la superficie, así como también el relevamiento del entorno, se incorporaron a Infraworks, donde finalmente quedó definido el emplazamiento de la obra a realizar.

Ilustración 6 - Modelo de Infraworks con el MDT y relevamiento corregido.

Ilustración 6 - Modelo de Infraworks con el MDT y relevamiento corregido.

Modelo de Obra:

Ilustración 7 - Estrategia de modelado de ObraIlustración 7 - Estrategia de modelado de Obra

A partir del Modelo Digital del Terreno y del relevamiento del entorno realizado en el modelo de sitio se incorporaron mediante shortcut a un nuevo archivo de Civil 3D, donde se realizó el diseño geométrico y obra básica de la rotonda. 

Para este fin y evitar archivos de gran extensión, se dividió esta tarea en dos, por un lado, el modelo de diseño geométrico donde se definieron las planimetrías y altimetrías y por el otro el de obra básica, donde se determinaron las estructuras de pavimentos y los perfiles tipo.

Todos estos modelos se incorporaron a Infraworks, donde a partir de las carreteras compuestas se definió el puente que cruza el arroyo Sarandí. Allí se realizó todo el predimensionado previo, se realizaron pequeñas modificaciones, y luego se exportó en IMX donde a partir de un complemento de Revit, se pudo terminar de definirlo, incorporarle información e incluso definir las armaduras.

Ilustración 8Ilustración 8 - Vista del Diseño Geométrico del Proyecto.

Ilustración 9

Ilustración 9 - Modelo de Puente en Revit

En cuanto a la coordinación de todos estos modelos, se realizó a través de Navisworks, así como también a través de Civil 3D, donde se incorporaron todas las obras de arte mayores detalladas en Revit, y se verificó que todo se encuentre correctamente definido realizando análisis de interferencias.

Modelo de Obra:

Ilustración 10 - Estrategia de modelado de InstalacionesIlustración 10 - Estrategia de modelado de Instalacionesl

Para el modelado de las obras de drenaje transversal, en una primera medida, se realizaron las familias correspondientes a los tipos de alcantarillas según los planos tipo vigentes en la Dirección Nacional de Vialidad.

Para poder colocarlos en el espacio georreferenciado correspondientes se utilizaron las coordenadas compartidas, para ello se generó en Civil 3D, otro archivo, en donde se definieron las ubicaciones de las mismas y las cotas de entrada y salida correspondientes.

Luego en Revit, se procedió a establecer las coordenadas, y se importó el cad con la información mencionada. Se colocaron las familias de alcantarilla, cada una de ellas con su correspondiente extensión y cotas.

Ilustración 11Ilustración 11 - Modelado de Alcantarilla

Modelo de Coordinación:

Ilustración 12Ilustración 12 - Estrategia de modelado de coordinaciónIlustración 12 - Estrategia de modelado de coordinación

Finalmente se proponen dos modelos de coordinación con diferentes funcionalidades. Por un lado, un Modelo Federado en Infraworks, que permitió realizar todo lo referido a visual y presentación, para la generación de videos e incluso con posibilidades de interoperar con GIS.

En dicho modelo se importaron los archivos de modelo digital del terreno, obra básica y diseño geométrico en formato .dwg, el puente en formato .imx mientras que las alcantarillas se importaron en formato .fbx.

Ilustración 13 - Modelo de coordinación en InfraworksIlustración 13 - Modelo de coordinación en Infraworksl

Por otro lado, un Modelo Federado en Navisworks que permitió realizar el análisis de interferencias, Planificación, así como también obtener el computo métrico.

Ilustración 14 - Modelo de Coordinación en NavisworksIlustración 14 - Modelo de Coordinación en Navisworks

Ilustración 15 - Cómputos en NavisworksIlustración 15 - Cómputos en Navisworksl

BIM Execution Plan

Ilustración BEP - Sin titulo
 

Junto con el modelado del proyecto de la Rotonda Urbana, se realizó el Plan de Ejecución BIM siguiendo las plantillas de SIBIM de Argentina.

Este documento en líneas generales establece la principal información del proyecto, información del modelado, información de referencia, todos los entregables a producir, la tecnología utilizada, todo lo referente al modelado, así como también un cronograma de avance. 

A los efectos del presente trabajo, se procedió a realizar dicho BEP completando aquellos aspectos fundamentales en particular en lo referido a la estrategia de modelado. 

Es importante destacar que, al día de la fecha, en la Dirección Nacional de Vialidad, aun no se cuentan con estándares ni lineamientos propios de la repartición, así como tampoco experiencia en este tipo de proyectos.

Además, la plantilla utilizada para realizar el BEP fue realizada para obras de arquitectura por lo cual, se debió realizar alguna adaptación para el caso de las obras viales que tienen sus propias características.

Formato de Intercambios Abiertos

Una vez finalizado el anteproyecto, se realizó la exportación del modelo de coordinación a través del formato abierto más utilizado y con mayor desarrollo para las obras de arquitectura que es IFC. 

El objetivo de dicho trabajo fue verificar que posibilidades exportación se pueden realizar y que capacidad de visualización tiene.

Para ello en un primer paso se realizó la exportación de los alineamientos a través de la versión IFC 4x1, que permite esta posibilidad. Sin embargo, luego de varios intentos no se pudo lograr su visualización en visualizadores de IFC.

Paso siguiente se realizó la exportación en IFC 4x1, IFC 4 e IFC 2x3 de la estructura de pavimento. Para ello el primer paso fue generar Psets de con la información del modelo y transformar dicha estructura en solidos 3D como se ve en la imagen siguiente.

Ilustración 16Ilustración 16 - Modelo de solidos para exportar en IFC

Ilustración 16 - Modelo de solidos para exportar en IFC

Luego, mediante exportar en IFC en el Civil 3D, se definieron las diferentes versiones de IFC (IFC 4x1, IFC 4 e IFC 2x3) y se pudo setear algunos parámetros generales del proyecto, como autor, empresa, repartición entre otras.

Finalmente se comenzaron a realizar pruebas de apertura de los archivos con diferentes programas para ver sus posibilidades de uso.

La importación de dicho formato abierto en visores de IFC se observa de la siguiente manera:

Ilustración 17 - Vista de IFC en Solibri

Ilustración 17 - Vista de IFC en Solibri

La visualización es correcta, los Psets configurados se observan y se mantienen, y, además, las cantidades de los diferentes objetos que conforman los modelos se encuentran correctamente incluidos. Sin embargo, no se pudieron definir IFC Entity y Type. Dichos espacios figuran como ifcBuildingelementProxy y el segundo vacío.

En el caso de apertura con Civil 3D, la visualización es correcta, sin embargo,  el solido 3d que fue exportado a IFC, es importando como Multi-View Block References. Vale mencionar que contiene toda la información seteada anteriormente.

Ilustración 18

Ilustración 18 - Vista de importación de IFC en Civil 3D

Se intentó realizar la apertura en otros softwares como Navisworks y Revit, pero se tuvieron problemas para la importación que pueden estar originados por las coordenadas del proyecto. Cuando se realizó la importación (únicamente acepta el IFC 4 y versiones anteriores) del mismo proyecto, pero desplazado, en coordenadas próximas al (0, 0, 0), se pudo realizar sin problemas.

Las principales diferencias que se observaron entre la exportación de IFC con Revit y con Civil 3d es que el primero tiene un gran reconocimiento de sus familias de los diferentes parámetros IFC, mientras que el segundo, se puede setear información externa para que quede contenida en el archivo, pero sin discriminar los diferentes parámetros IFC. Esto permite que al abrir un IFC generado en Revit se pueda continuar trabajando e incorporando información, mientras que en Civil 3D se debe reconstruir el modelo nuevamente.

Conclusiones

En la actualidad mediante una estrategia de modelado concreta y sistematizada, se pueden realizar proyectos ejecutivos de obras viales con procesos y tareas automatizadas, disminuyendo al máximo los errores de transmisión de información y los errores de tareas manuales.

Además, muchas de las herramientas más conocidas y utilizadas a nivel mundial, no se encuentran preparadas para obras lineales de gran extensión. Sin embargo, generando procesos de trabajos bien estandarizados pueden resultar muy útiles y necesarias y ser un gran complemento de las propiamente desarrolladas para este tipo de obras.

Por último, mencionar que, si bien se encuentran en desarrollo para obras lineales, los IFC son necesarios, pero no suficientes para la confección de entregables de proyectos. Estos deben estar acompañados de otros como los landxml que brindan aquella información que aún no se pueden incorporar en los anteriores (alineamientos, MDT).

De esta forma, se podría reconstruir el modelo, además de utilizarlo para las funcionalidades que se detallen en los EIR y BEPs, sin depender de ningún software en particular y sin perder información necesaria para cada una de las etapas.

 

En Structuralia agradecemos el enorme desempeño e iniciativa de Emilio Camino y su proyecto TFM. ¿Quieres desarrollar tu futuro profesional igual que Alan? Puedes ingresar a nuestra sitio de Structuralia e investigar la importante cantidad de material formativo en este sector, y adicionalmente la variedad de maestrías especializadas que necesitas para conseguir tus objetivos. 

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RESEÑA DEL AUTOR:

Foto personalEmilio Camino es Ingeniero Civil graduado de la Universidad Nacional de La Plata. Recientemente ha finalizado el Máster BIM aplicado a la Ingeniería Civil”, impartido por Structuralia y se encuentra cursando la Maestría en Planificación y Gestión de la Ingeniería Urbana en la Universidad Nacional de Buenos Aires.

Desarrolla su trabajo profesional en la Dirección Nacional de Vialidad, donde forma parte del área de estudios y proyectos y del equipo de implementación BIM. Entre las tareas que desarrolla se destacan: revisión de proyectos viales en general, evaluación de solicitaciones de obras o mejoras por otras áreas de la Repetición o terceros, análisis de documentación técnica y sus especificaciones Particulares y Generales utilizando programas específicos, evaluación de alternativas de proyectos e implementar la Metodología BIM en la repartición.

Además, es miembro activo del BIM Fórum Argentina y miembro de la comisión IRAM “Modelado de la Información en Obras de Edificación (BIM – ISO TC 59/SC13)”

TESTIMONIO DEL AUTOR:

1. ¿Qué es lo que más destacarías del máster?

"Las cuestiones más interesantes para destacar, luego de haber finalizado el Máster “BIM aplicado a la ingeniería” son la modalidad de aprendizaje y la concepción de BIM como metodología y no como software.

En cuanto a lo referido al aprendizaje, me sentí muy a gusto con la plataforma, que era muy interactiva y con los contenidos. Además, la posibilidad de ir desarrollando los contenidos en forma independiente, con un calendario global de guía, permite a aquellos que nos encontramos trabajando con una gran carga horaria poder compatibilizar nuestros estudios con lo laboral y capacitarnos en lo que nos apasiona.

Por otra parte, el curso está orientado a comprender la metodología y entender cuáles son las mejores formas de trabajar y no a generar el dominio de uno o varios softwares, que a mi criterio es lo mas importante a la hora de enfrentar los proyectos en la vida profesional."

2. ¿En crees que te va ayudar en tu desarrollo profesional?

" Este master ha sido muy útil en mi desarrollo profesional ya que me encuentro realizando la implementación BIM y a través de las diferentes materias he logrado adquirir conocimientos y experiencias de los diferentes docentes para aplicar y aprender de los errores ya cometidos en otros lugares."

3. ¿Por qué elegiste Structuralia?

" Luego de realizar un “estudio de mercado” de las diferentes opciones, que son muchas, observe que Structuralia ofrecía un programa académico muy completo, que no buscaba capacitar en software, sino entender la metodología y sus aplicaciones. Además, la posibilidad de contar con diferentes becas, me decidió en favor de Structuralia."

 

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