comportamiento dinámico de un puente aislado de losa

IMPLEMENTACIÓN DE BIM EN LA PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL BLOQUE 3 DE LA UCC SEDE NEIVA

JUAN DAVID CORONADO MORENO MARIA FERNANDA RAMIREZ BONILLA

LAURA TALIANA MERA RINCON

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL NEIVA 2019

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IMPLEMENTACIÓN DE BIM EN LA PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL BLOQUE 3 DE LA UCC SEDE NEIVA

JUAN DAVID CORONADO MORENO MARIA FERNANDA RAMIREZ BONILLA

LAURA TALIANA MERA RINCON

Informe Final de práctica social, empresarial y solidaria presentado como requisito para optar al título de INGENIERO CIVIL

Asesor

Ing. JHON ESTEBAN ARDILA GONZÁLEZ

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL NEIVA 2019

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NOTA DE ACEPTACIÓN

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Neiva, Noviembre de 2019

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AGRADECIMIENTOS

A nuestros compañeros y amigos, que nos han acompañado a lo largo de este proceso formativo, aportando nuevas experiencias y apoyo en esta etapa. Gracias por hacer mucho más agradable y placentera una de las mejores fases de nuestras vidas. A nuestras familias, por todo el amor, apoyo y esperanzas que en el transcurso de nuestro paso por la Universidad nos brindaron. Muchas gracias por haber hecho posible el inicio de un gran sueño que pronto vera sus frutos. A nuestros docentes, por la dedicación y tiempo que invirtieron en transmitirnos sus conocimientos y anécdotas, para evitar que cometamos algunos errores ya cometidos. Gracias por hacer parte de nuestro proceso formativo como profesionales. Y, por último, a nuestro Coordinador de proyecto el Ingeniero Jhon Esteban Ardila, muchas gracias por todo el apoyo y conocimiento transmitido en el paso por la Universidad. Gracias por hacer de nuestro proceso académico, una llamativa invitación a la investigación y orientación de nuestros objetivos, siempre en búsqueda de más.

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CONTENIDO

Pág.

INTRODUCIÓN 11

1. JUSTIFICACIÓN 13 2. OBJETIVOS 15

2.1 OBJETIVO GENERAL 15

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 15

3. MARCO TEORICO 16 3.1 SOFTWARE 20 3.2 DEPENDENCIAS DE BIM 21 3.3 LOD (LEVEL OF DEVELOPMENT OR LEVEL OF DETAIL) 23 4. METODOLOGÍA 26

4.1 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO 27

5. RESULTADOS DE PRE DISEÑO 29 5.1 MATERIALES 30 5.2 CARGAS MUERTAS 30 5.3 CARGAS VIVAS 31 5.4 PRE DISEÑO DE COLUMNAS 33 5.5 PRE DISEÑO DE VIGAS 36

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6. RESULTADOS EN REVIT 38

6.1 ESTRUCTURAL 38

6.1.1 Cimentaciones 38

6.1.2 Columnas 39

6.1.3 Vigas 40

6.1.4 Viguetas 40

6.1.5 Uniones 41

6.1.6 Placa entrepiso aérea 45

6.1.7 Remates de cubierta 46

6.1.8 Estructura en madera 47

6.2 ARQUITECTONICO 47

6.2.1 Muros 48

6.2.2 Puertas 48

6.2.3 Cubierta verde 48

6.3 SANITARIO 49

7. VENTAJAS 51 8. DESVENTAJAS 52

9. CONCLUSIONES 53 BIBLIOGRAFÍA 54

ANEXOS 56

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Proyectos de gran impacto con tecnología BIM 18

Tabla 2. Descripción LOD 23

Tabla 3. Parámetros del espectro de diseño 30

Tabla 4. Valores mínimos alternativos 30

Tabla 5. Carga muerta aplicada al pre diseño planteado 31

Tabla 6. Cargas vivas uniformemente distribuidas 31

Tabla 7. Carga viva aplicada al prediseño planteado 31

Tabla 8. Sobrecarga aplicada, a causa de la cubierta verde 32

Tabla 9. Datos básicos para diseño de columnas 33

Tabla 10. Cálculos de verificación por pandeo 34

Tabla 11. Inercia de columna y viga en el eje Y. 34

Tabla 12. Datos básicos para calcular la resistencia a flexión 36

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LISTA DE ILUSTRACIONES

Pág.

Ilustración 1. Diagrama de acción de BIM 17

Ilustración 2. Luminary: construcción libre de choques 18

Ilustración 3. Modelo de museo del futuro. 19

Ilustración 4. Modelodel estadio Ronald Garros. 19

Ilustración 5. Modelo de la estación de energía nuclear Hinkley Point C. 19

Ilustración 6. Modelo de la planta Jewl Fine Foods. 20

Ilustración 7. Proyecto laboratorio BIM 20

Ilustración 8. Softwares más utilizados, según el uso de cada diseñador 21

Ilustración 9. Representación de un miembro anónimo de LOD 100 23

Ilustración 10. Representación de un miembro anónimo de LOD 200. 24

Ilustración 11. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 300 24


Ilustración 13. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 400. 25

Ilustración 14. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 500. 25


Ilustración 16. Tabla A.2.4-1; NSR10, Clasificación de los perfiles de suelo 27

Ilustración 17. Valores de Aa y de Av para la ciudad de Neiva 27

Ilustración 18. Espectro Elástico Aceleraciones Diseño como fracción de g 28

Ilustración 19. Espectro elástico de diseño 29

Ilustración 20. Visualización de la estructura pre diseñada en ETABS. 32

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Ilustración 21. Diagrama de deriva en el eje Y 32 Ilustración 22. Diagrama de deriva del eje X. 33 Ilustración 23. Estructuras arriostradas con desplazamiento lateral 35 Ilustración 24. Render del sistema estructural con REVIT. 38 Ilustración 25. Detalle de zapatas y vigas de cimentación con REVIT. 38 Ilustración 26. Dimensiones de la zapata 39 Ilustración 27. Detalle armadura acero de vigas de cimentación con REVIT. 39 Ilustración 28. Dimensiones y forma de la columna tubular SHS con REVIT 40 Ilustración 29. Dimensiones y forma de las vigas IPE 400 con REVIT. 40 Ilustración 30. Dimensiones de las viguetas IPE 200 con REVIT. 41 Ilustración 31.Detalle uniones viga - vigueta y viga – columna con REVIT 41 Ilustración 32. Detalle de soldadura de las vigas y viguetas con REVIT 42 Ilustración 33. Distribución de los tornillos 42 Ilustración 34. Dimensiones de la platina. 43 Ilustración 35. Dimensiones de los rigidizadores 43 Ilustración 36. Detalle de distribución de tornillos con REVIT 43 Ilustración 37. Detalle de unión zapata – columna con REVIT 44 Ilustración 38. Dimensiones de la platina en forma de L 44 Ilustración 39. Distribución de tornillos 44 Ilustración 40. Detalle de distribución de tornillos y platina con REVIT 45 Ilustración 41. Detalle unión zapata - columna con platina tipo L con REVIT. 45 Ilustración 42. Detalle de placa entre piso con REVIT. 46

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Ilustración 43. Detalle de bordillo perimetral con REVIT. 46

Ilustración 44. Render estructural con LUMION. 47

Ilustración 45. Render arquitectónico con LUMION. 47

Ilustración 46. Familia de cubierta verde 49

Ilustración 47. Detalle de tuberías con REVIT. 50

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INTRODUCIÓN

El trabajo de ingeniería civil, siempre se ha realizado de la forma tradicional, en donde ya se tiene un orden establecido en la mayoría de los procesos, en donde los arquitectos hacen un diseño, los ingenieros hacen los respectivos cálculos de las estructuras y se realiza un plano del cual se guiarán los maestros y obreros para llevar a cabo la construcción. Lo cual ha sido un método muy efectivo, pero que tiene algunas falencias, ya que siempre a lo largo del proceso, existen cambios físicos en la obra, que son difíciles de prever y que estos cambios tampoco se ven reflejados en los planos de la obra sobre la cual se hace. Aun teniendo herramientas de software, que hace más fácil ver estos modelos, una vez que los planos están hechos es muy difícil hacer estos cambios, por lo cual se pasan por alto. Pero día a día la tecnología está en constante cambio, pero más que esto, está en constante avance por lo cual se han diseñado métodos que permiten que los diseñadores de una obra estén más en contacto con las personas y que estos a su vez tengan información detallada y actualizada de la obra que están realizando. Esto es básicamente la tecnología BIM, en donde por un sistema de software, se realizan los diseños y se puede ver paso a paso cada etapa de producción, pero esto no es lo relevante, aparte de que mejora mucho en aspecto simulado, ya que permite visualizar gran cantidad de factores que posiblemente antes no se podía, también esta información se puede compartir por otros medios digitales, tales como computadoras, tabletas, o teléfonos inteligentes, lo que permite que esta información se pueda transmitir fácilmente a los constructores de una obra, haciendo que estos también, tengan el modelo simulado, muy similar a lo que están haciendo realmente. Esto ofrece ventajas, en lo que se mencionó, que, si existe algún cambio en el diseño, este se va a actualizar en todos los sistemas portadores, además de que mostrará también las consecuencias en el diseño y siempre estará actualizado. Haciendo que las construcciones se realicen de manera más rápida y efectiva. Lo mencionado anteriormente hace referencia a que este nuevo sistema o tecnología, facilitará y mejorará los procesos, por lo cual se ahorrara tiempo, pero esto también implica un ahorro de dinero, ya que a menor tiempo, menor gasto de dinero, también existirá un buen presupuesto ya que allí se tendrán las mejores opciones y se preverá o se dará el uso a los materiales indicados y a mejor precio, todo esto hace que la obra se agilice y se lleve a cabo dentro de las especificaciones y sin mayor número de contratiempos. Por lo cual, para el presente trabajo, se propone el uso de la tecnología BIM en la construcción del bloque 3 de la Universidad Cooperativa, en donde con este nuevo sistema, se espera que se tenga un mejor tiempo de construcción y un ahorro de dinero por las razones mencionadas anteriormente. Por lo cual será lo que se presente a lo largo del trabajo, la forma en que se implementará este sistema en la obra mencionada, el cómo se trabajará para que sea efectivo y si es viable o no trabajar con el mismo, basándose en la investigación realizada. Lo que

12

determinará si en un lugar como nuestra ciudad (NEIVA), cuenta con los recursos suficientes para poder trabajar adecuadamente con este tipo de sistemas. Ya que como se sabe, estas tecnologías apenas están llegando y aún no se tiene experiencia en ellas, entonces todo se hace a manera de pruebas, buscando siempre los mejores resultados1.

1 KENSEK, K. M. Building information modeling. Building Information Modeling, 2014. 1–285. https://doi.org/10.4324/9781315797076

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1. JUSTIFICACIÓN

Para el presente trabajo se tiene en cuenta la necesidad de la construcción de un nuevo bloque para la universidad, por lo cual, se buscan nuevos métodos, diferentes a los tradicionales que permitan realizar esta obra en un tiempo no muy lejano, de forma rápida, o por lo menos en los tiempos establecidos, ahorrando la mayor cantidad de dinero posible. Pero para esto se necesita invertir, en estos nuevos sistemas de diseño y construcción por lo que se necesita o se propone la implementación de la tecnología o el sistema BIM en la construcción de la obra tratada. Teniendo en cuenta de que no hace mucho tiempo el sector de la construcción después de la crisis que vivió entendió que se tenía que cambiar el modelo con el que venía trabajando y empezaron a tomar decisiones para mejorar esta rentabilidad, pero cuando decidieron hacer esto se encontraron con la resistencia al cambio, ¿Si todo está funcionando porque cambiarlo?, no toda la organización se involucra de la misma manera cuando de cambiar se trata, la cadena de proveedores también genera resistencia, debemos saber cómo enfrentarse a eso. La situación actual, acentuada en el sector de la construcción, hace pensar que es el momento de tomar un cambio positivo, un cambio que nos permita evolucionar en la forma de trabajo tradicional de nuestro país, y que permita dar un salto cualitativo en los procesos de la concepción, planificación, ejecución y construcción de una edificación. Es evidente que antes de la crisis de la industria de la construcción, no se alcanzó la cima de su modernización y automatización de los procesos, era entonces común ver proyectos en los que las fallas en la representación y ejecución eran comunes; resaltando que los errores en la ejecución de las obras, si bien se pueden atribuir en ciertos casos a la mala concepción de la obra, en otros muchos podemos atribuirlo a la falta de coordinación entre los involucrados a lo largo de todo el proyecto. Por tanto, es muy común en nuestro sector que el proyecto pase de técnico en técnico y a la vez cada uno implementa su parte de trabajo, encontrando proyectos con infinidad de fallas e incoherencias entre documentos, probablemente, esto se deba a la falta de coordinación que suele existir entre los distintos agentes intervinientes. En definitiva, para evitar la falta de coordinación y sus posibles consecuencias se crea el concepto de BIM (Building Information Modeling), una nueva metodología de trabajo que centra en una única base de datos toda la información de un proyecto involucrando a todas las disciplinas que se ven de manera directa afectadas en el desarrollo de proyectos de construcción. Esta es la base que se tiene para la implementación de este nuevo sistema en la construcción mencionada, por lo cual, se tendrán en cuenta todos los parámetros mencionados para llevar a cabo la misma. Haciendo o llegando a crear una necesidad, en donde en todas las construcciones se necesite de este sistema, modificando la resistencia que tienen muchas personas al cambio, pero esto se va a realizar, mostrando resultados, que es por lo que principalmente surge este proyecto. En donde se harán los estudios necesarios para llevarlo a cabo, implementando la tecnología y haciendo que sea efectivo en la mayor parte de los campos, tanto en ahorro de tiempo y dinero, pero

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a su vez que se cumplan todos y se realicen todos los diseños, planos y demás, pero que estos siempre estén actualizados, para que no exista ningún tipo de inconveniente ni retraso y la obra se pueda llevar a cabo en su totalidad.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL Proponer un mejoramiento de las instalaciones del Bloque 3 de la universidad UCC, realizando un prediseño estructural para la construcción de una cubierta verde haciendo uso de la metodología BIM. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar un estudio previo, para dimensionar los elementos estructurales como tales como: vigas y columnas, en base a la norma colombiana (NSR10).

Implementar la tecnología BIM para la remodelación del bloque 3 de la universidad.

Realizar la distribución de la segunda planta implementando un sistema de piso verde, para que se utilice como zona de esparcimiento.

Determinar el costo directo de la obra propuesta, realizando análisis de precios unitarios APUS.

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3. MARCO TEORICO

El origen de la tecnología BIM nace como una forma de facilitar la intersección grafica de las diferentes formas y elementos suministrados en cada una de las diferentes ramas de la ingeniería civil2. Partiendo con su lanzamiento en 1984, con el programa ARCHICAD que fue el primer software utilizado para la implementación de esta tecnología; la cual es seguida en el 2002 por AUTODESK quien retoma esta iniciativa y decide implementar y lanzar REVIT con el primer proyecto BIM en Finlandia. En el año 2007 los Estados Unidos generan la guía para implementación de BIM en sus proyectos de construcción. De igual manera en 2010 Inglaterra, decide implementar BIM en todos los proyectos de obras públicas. Debido a esto en el 2015 España, Chile, México, entre otros países adoptan planes para la implementación de la tecnología BIM en el desarrollo de los proyectos constructivos3. BIM significa modelado de información de construcción; la cual se define como un conjunto de tecnología y estándares que permiten construir, diseñar y operar estructuras de forma colaborativa e infraestructuras de forma participativa bajo entornos virtuales4. Los beneficios que se obtienen al implementar BIM en los proyectos constructivos son los siguientes:

Disminución en la duración de los proyectos de un 7%.

Fácil visualización del proyecto.

Disminución de las interferencias de diseño.

Apoyo en la toma de decisiones.

Rápida actualización de los cambios.

Un ahorro del 20% en el tiempo para la planificación y visualización de los planos.

Reducción del 40% de los cambios no presupuestados.

Ahorro del 80% del tiempo para generar una estimación de costos. Todos los beneficios mencionados se obtienen a partir de los softwares determinados, los cuales permiten realizar un modelado paramétrico para

2 NAWARI, N. O., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., DELFIN, L., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., & DELFIN, L. 201). BIM in Structural Design Education, 2143–2150. 3 VELA, R. R. E. Pontificia universidad católica del perú. 2015.

4 PIC, E. C. Introducción a la tecnología bim. 2008

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edificaciones, obteniendo modelos 3D que contengan el mayor número de elementos que conforman un edificio, de igual manera información asociada a estos5. Una vez el modelo ha culminado, es posible realizar tareas de gestión, análisis, procesos constructivos y procesamiento de información. Ilustración 1. Diagrama de acción de BIM Fuente: pic 2008

El grafico mostrado anteriormente, muestra la secuencia e interrelación entre cada una de las partes de ingeniería que se complementan6. La información que es transmitida por medio de la aplicación del BIM, permite contener los reportes necesarios para una de las partes, pues parte de la información es importante y esencial para el diseño estructural, pero que en la parte arquitectónica u otras no es requerida; Por ello cada una de las disciplinas elabora sus diseños, pero BIM

5 NAWARI, N. O., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., DELFIN, L., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., & DELFIN, L. 201). BIM in Structural Design Education, 2143–2150. 6 GONZÁLEZ SATO, J. Análisis y Evaluación de la tecnología (BIM) Building Information Modeling,

2018. 184. Retrieved from http://oa.upm.es/51788/1/TFG_JAVIER_GONZALEZ_SATO.pdf

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se encarga de unir todas las partes, para hacer funcional la organización del proyecto y llevar así una secuencia de todo lo elaborado7. La parte esencial del BIM, es la de usar un lenguaje estándar para el correcto flujo de las actividades, enfocando la información, retroalimentándola son los diseños y análisis emitidos, obteniendo una fácil coordinación, aplicando los cambios que se hagan necesarios, según cada documento proporcionado por cada especialista, evitando las interferencias que puedan presentarse durante la parte de ejecución y de esta manera producir los planos, programación y costos finales8. A continuación, se relaciona un cuadro de muestra sobre estructuras de gran impacto, elaboradas con tecnología BIM: Tabla 1. Proyectos de gran impacto con tecnología BIM

PROYECTOS DE GRAN IMPACTO CON TECNOLOGIA BIM

PAIS MUESTRA DEL PROYECTO

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Ilustración 2. Luminary: Construcción libre de choques

FINLANDIA

El edificio multiforme LUMINARY, está compuesto por 21 pisos y tiene exigencias de tolerancias muy estrictas, debido a su gran altura y método constructivo. Está compuesto por hormigón prefabricado, los techos, escaleras y monorrieles están compuestos de acero. Los modelos IFC y DWG de arquitectura y otras disciplinas se utilizaron como referencia. El modelo Tekla produjo 3070 dibujos en total y el modelo contiene aproximadamente 220,000 objetos. En el año 2018 el proyecto LUMINARY, gano la categoría comercial de Tekla Global BIM Awards como el mejor proyecto BIM. (Tekla, n.d.-e).

7 PIC, E. C. Introducción a la tecnología bim. 2008 8 A. M. Andres,, OLIVARES, J. L., & CURSO, B. (2018). Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA GEODÉSICA CARTOGRÁFICA Y TOPOGRÁFICA GRADO EN INGENEIRÍA GEOMÁTICA Y TOPOGRÁFICA Autor: Tutor, 2017–2018. Retrieved from https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/106713/MONTAGUD - Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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Continuación Tabla 1



DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Ilustración 3. Modelo de museo del futuro.

DUBAI

El museo del futuro es uno de los proyectos más complejos del mundo debido a su geometría; cuya estructura base es de concreto y sobre esta se posa una estructura diagrid de acero con losas de piso de concreto compuesto. Debido a la compleja geometría, la implementación de BIM fue vital para la identificación y solución de choques con otros oficios en la parte de diseño. (Tekla, n.d.-a).

Ilustración 4. Modelo del estadio Ronald Garros

FRANCIA

El estadio Ronald Garros fue construido en 1928 en Paris, utilizado para el tenis. El proyecto de renovación incluye una nueva cancha, rodeado por cuatro invernaderos compuestos de acero, vidrio y aluminio. Los modelos IFC y STEP de otras disciplinas sirvieron como elementos de referencia. Todo el proyecto fue modelado en Tekla Structures. (Tekla, n.d.-c).

Ilustración 5. Modelo de la estación de energía nuclear Hinkley Point C.

REINO UNIDO

HINKLEY POINT C es una nueva estación de energía nuclear, siendo uno de los proyectos más grandes del mundo; en el cual se encuentran involucradas más de 30.000 personas incluyendo a 80 técnicos BIM. Gracias a BIM, los contratistas han podido establecer una compra temprana de barras de refuerzo y crear declaraciones de métodos detalladas como insumo para el diseño. En el año 2018 ganó el premio Tekla Global BIM Awards en la categoría mejor proyecto industrial. (Tekla, n.d.-b).

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Ilustración 6. Modelo de la planta Jewl Fine Foods.

AUSTRALIA

Este proyecto consiste en modernizar un almacén para albergar una planta de procesamiento y envasado de alimentos para Jewl Fine Foods. El equipamiento incluyo nuevos cuartos fríos, áreas de cocción, líneas de producción entre otros. La implementación del BIM, permitió completar el proyecto con precisión y sin choques; modelando puntos de diseño pre posicionados para conectar la estructura de acero existente y el concreto. (Tekla, n.d.-d).

Ilustración 7. Proyecto de laboratorio BIM.

CHILE

Sebastián Medina, Subgerente de Arquitectura e Ingeniería, destaca que esta metodología mejora el acceso a la información. Por lo cual se está trabajando en la elaboración de un documento estándar BIM para proyectos públicos, aplicable a sectores públicos y privados. (“Revista EMB Construcción - BIM en Chile y sus proyecciones,” n.d.).

Fuente: autores

3.1 SOFTWARE

Para la implementación del BIM a los procesos constructivos, existen múltiples softwares que permiten a los especialistas elaborar sus diseños, sin embargo, los más utilizados aparecen en la Ilustración 8. En proceso tradicional de diseño, se conceptualiza la idea en 3D, pero para hacer más fácil el proceso se organiza la información den 2D para generar el flujo documental. Es por ello, que BIM, es el que coordina los proyectos de forma específica, correlacionando los diseños proporcionados por los diseñadores de cada área.

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Ilustración 8. Softwares más utilizados, según el uso de cada diseñador Fuente: autores

Los programas relacionados anteriormente, son los que los especialistas de diseño utilizan mayormente. Iniciando por la parte de diseño, mostrando los softwares utilizados por la parte arquitectónica, la cual es transmitida a los estructurales y a la parte de producción; siguiendo con la parte estructural, utilizando algunos de los softwares señalados, generan sus correspondientes reportes, los cuales son transmitidos a la parte de fabricación y producción. La parte de producción enlaza y modela partiendo de la información suministrada por cada parte, para pasar a los programas de coordinación y explotación del proyecto; en los cuales se define el flujo y programación que se llevará a cabo en cada actividad, apoyándose en otros softwares que facilitan la producción final. 3.2 DEPENDENCIAS DE BIM Los ciclos de vida de los proyectos, inician con una idea que se plasma sobre bosquejos, para luego hacerla realidad. Por lo cual este ciclo se clasifica en siete etapas que se determinan como dependencias de BIM9. Las dependencias indican lo que contiene el modelo y el trabajo que en él se realiza.; a medida que se va avanzando y añadiendo información, mejor serán los análisis que se pueden elaborar sobre el modelo10.

9 FORERO, A. A., GUTIERREZ-BUCHELI, L. A., & PONZ-TIENDA, J. L. Bim Para El Mantenimiento: Más Planeación Menos Sobrecostos. 2019. Journal Bim & Construction Management, 1(1), 10–20. Retrieved from https://journalbim.org/index.php/jb/article/view/5 10 PIC, E. C. Introducción a la tecnología bim. 2008

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Adicionalmente, el avance de las dependencias, permite una integración y colaboración entre distintos grupos de trabajo. Las dependencias, son las que se nombran a continuación: 1D: la dependencia 1D, parte como la idea, en la cual se definen las condiciones iniciales, la localización del proyecto, la superficie sobre la cual se trabajará; y se realiza el plan de ejecución11. 2D: en la dependencia 2D, se plantea el bosquejo del proyecto a diseñar en el programa de modelamiento; adicionalmente se eligen los materiales a utilizar y se determinan las cargas que se plantea aplicar al proyecto12. 3D: la dependencia 3D, se propone el modelo con la información de la estructura, con base en toda la información obtenida y dispuesta para tal fin, se genera el modelo 3D; El cual es el soporte para la continuación del ciclo de vida del proyecto. En este, se añade toda la información referente a dimensiones, materiales y demás, que permiten la continuidad del proceso de BIM13. 4D: en la dependencia 4D, se define el tiempo de ejecución del proyecto; En el cual se definen las etapas y la planificación, para de esta manera elaborar simulaciones de las variables tenidas en cuenta en el ciclo de vida del proyecto14. 5D: ya en la dependencia 5D, se plantean los costos o gastos estimados del proyecto y su correspondiente inspección de cantidades. Esta dependencia, busca generar una visión estimada de gastos, dando tiempo a ajustarlos según sea necesarios los beneficios o rentabilidades requeridas con el proyecto15. 6D: en la dependencia 6D, se elabora la simulación del proyecto, en la cual se

plantean las diversas alternativas que se pueden presentar en el proyecto, para de esa forma, poder tomar una decisión sobre la alternativa más conveniente, antes de la ejecución de la obra como tal.

11 Vivienda, U. N. A., & Con, U. Bim, proyecto y obra de arquitectura. 2018 12 Vivienda, U. N. A., & Con, U. Bim, proyecto y obra de arquitectura. 2018 13 GONZÁLEZ SATO, J. Análisis y Evaluación de la tecnología (BIM) Building Information

Modeling, 2018. 184. Retrieved from http://oa.upm.es/51788/1/TFG_JAVIER_GONZALEZ_SATO.pdf 14 GONZÁLEZ SATO, J. Análisis y Evaluación de la tecnología (BIM) Building Information

Modeling, 2018. 184. Retrieved from http://oa.upm.es/51788/1/TFG_JAVIER_GONZALEZ_SATO.pdf 15 Vivienda, U. N. A., & Con, U. Bim, proyecto y obra de arquitectura. 2018

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7D: por último, y por tanto la más importante de todas, reposa la dependencia 7D,

en la cual se organiza y elabora el manual de instrucciones que se debe seguir posterior a la ejecución del proyecto, para consultas sobre las instalaciones y poder realizar los mantenimientos y reparaciones que con el tiempo sean necesarias. Este es el documento soporte de todo lo elaborado durante la obra, con materiales, ubicaciones determinadas y todo lo realizado en el proceso constructivo16. 3.3 LOD (LEVEL OF DEVELOPMENT OR LEVEL OF DETAIL) LOD se interpreta como el nivel de desarrollo o de detalle de un proyecto, corresponde a la evolución y cantidad de información de los procesos del proyecto y el desarrollo de la información que tiene cada parte del proyecto17. Los niveles de detalles, contemplados entre el nivel 300 y 400, han sido considerados como los LOD con la información y detalles suficientes para la verificación y manejo de la organización de varias disciplinas18. La descripción de los LOD es nombrada a continuación: Tabla 2. Descripción LOD

LOD 100 Ilustración 9. Representación de un miembro anónimo de LOD 100

En el nivel LOD 100 se tiene la representación básica de los elementos, en donde se tienen cantidades y detalles aproximados. Estos elementos suelen ser representados por una forma básica, sin información de la localización exacta, ni información gráfica suficiente para determinar el funcionamiento completo del elemento.19

16 Ibid 17 MADRID, J. A. Nivel de desarrollo LOD. Definiciones, innovaciones y adaptación a España.

Building Smart JAM, 6(2–3), 2014. 17. https://doi.org/10.33338/ef.83846 18 Ibid. 19 MADRID, J. A. Nivel de desarrollo LOD. Definiciones, innovaciones y adaptación a España. Building Smart JAM, 6(2–3), 2014. 17. https://doi.org/10.33338/ef.83846

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LOD 200 Ilustración 10. Representación de un miembro anónimo de LOD 200.

Ya en este nivel, se indican más detalles o características graficas del elemento, buscando semejanza con el objeto real. La información, localización y ubicación de este tipo de elementos, es aproximada, pero contiene dimensiones y forma similar al objeto definitivo. Al igual que el LOD 100, se toma como un nivel de detalle aproximado20.

LOD 300 Ilustración 11. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 300

En el nivel LOD 300, se especifica el elemento de forma gráfica, su ubicación, orientación, dimensiones y cantidades, de forma precisa. Al elemento puede realizársele un análisis de funcionamiento e información gráfica básica propia del elemento21.


Es la continuación de forma avanzada del LOD 300, debido a que el nivel de detalle y las conexiones entre distintos elementos es mejor, ya que permite la detección de cruce o interferencia entre los elementos; además de incluir los soportes de cada elemento22.

20 KREIDER, R. G., & MESSNER, J. I. The uses of BIM. Classifying and Selecting BIM, Pennsylvania State University (9th Version), (September), 2013. 0–22 21 LATIFFI, A. A., BRAHIM, J., MOHD, S., & FATHI, M. S. Building Information Modeling ( BIM ):

Exploring Level of Development ( LOD ) in Construction Projects, 2015. 933–937. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.773-774.933 22 LATIFFI, A. A., BRAHIM, J., MOHD, S., & FATHI, M. S. Building Information Modeling ( BIM ):

Exploring Level of Development ( LOD ) in Construction Projects, 2015. 933–937. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.773-774.933

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LOD 400 Ilustración 13. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 400.

El nivel LOD 400, esta detallado de forma tal, que permite la construcción del elemento, a partir de los componentes que hacen parte de este23.

LOD 500 Ilustración 14. Esquema gráfico de niveles de desarrollo LOD 500.

El nivel LOD 500, está relacionado directamente con las características de los anteriores LOD, en los que se incluye todo el detalle de los elementos del modelo; adicional a ello, este nivel de detalle, permite diagnosticar el estado presente del modelo, con sus especificaciones y mantenimientos, incluyendo en este, la gestión y posibles o futuras renovaciones y modificaciones necesarias24.


Este nivel, incluye la parte energética que proviene del reciclado de los materiales que se producen a lo largo de la ejecución de la obra; en el cual se incluye el uso y mantenimiento del reciclaje, en cada una de las etapas del proyecto, tomando la clasificación de los desechos, su peso, volumen, recolección, transporte, costo y disposición final de los mismos25.

Fuente: autores

23 A. M. Andres,, OLIVARES, J. L., & CURSO, B. (2018). Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA GEODÉSICA CARTOGRÁFICA Y TOPOGRÁFICA GRADO EN INGENEIRÍA GEOMÁTICA Y TOPOGRÁFICA Autor: Tutor, 2017–2018. Retrieved from https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/106713/MONTAGUD - Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil.pdf?sequence=1&isAllowed=y 24 MADRID, J. A. Nivel de desarrollo LOD. Definiciones, innovaciones y adaptación a España.

Building Smart JAM, 6(2–3), 2014. 17. https://doi.org/10.33338/ef.83846 25 MADRID, J. A. Nivel de desarrollo LOD. Definiciones, innovaciones y adaptación a España.

Building Smart JAM, 6(2–3), 2014. 17. https://doi.org/10.33338/ef.83846

26

4. METODOLOGÍA

Se realiza el pre-dimensionamiento de los elementos estructurales que aportan resistencia sísmica a la estructura para la construcción del bloque tres de la Universidad Cooperativa de Colombia en la ciudad de Neiva, la cual consta de dos niveles. Los cuales cuentan con una separación entre piso de 3.5 metros. El pre dimensionamiento de los elementos que hacen parte del sistema de resistencia sísmica controlando derivas, se realiza utilizando el análisis de fuerza horizontal equivalente, el cual permite dimensionar el espectro elástico del diseño. Las herramientas que fueron utilizadas para la implementación BIM, fueron las siguientes: ETABS; para realizar la verificación y cumplimiento de derivas de la estructura, asi como los cálculos del espectro de respuesta, momentos, cortantes y posibles desplazamientos, debido a fuerzas externas aplicadas según los parámetros contemplados en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente. REVIT; fue utilizado para el modelamiento estructural, arquitectónico, sanitario y eléctrico del proyecto, asi como la estimación de cantidades de materiales requeridos, luego de introducir los establecidos. LUMION; se utilizó, para realizar un renderizado que permitió ambientar cada parte del modelo, dando unos cavados mejorados. OBRAS; el programa obras, es un software diseñado para el cálculo de presupuesto y APU. Se utilizó introduciendo los datos de cantidades de materiales obtenidos por medio de REVIT; los precios tenidos en cuenta para los costos ingresados en el programa, fueron los que proporciona la gobernación del Valle del Cauca, y algunos consultados por los estudiantes. Se utilizaron dichos costos, debido a que son similares a los del Huila de acuerdo con consultas realizadas en los diferentes establecimientos de distribución de materiales, y debido a que la gobernación del Huila, no tiene en sus bases de datos un listado de precios. Según los parámetros de diseño obtenidos para el proyecto descrito anteriormente. La universidad a construirse, se encuentra en una zona de amenaza sísmica alta con coeficiente de aceleración pico efectiva de Aa=0,25 y velocidad pico efectiva de Av=0,25 expresadas en términos de aceleración del sismo de diseño de acuerdo a las zonas de amenaza sísmica, Tabla A.2.3-2 (NSR-10); su coeficiente de amplificación en periodos cortos es de Fa=1.3 expresada en la Tabla A.2.4-3 (NSR-10) y coeficiente de amplificación en periodos intermedios Fv=1.9 expresada en la Tabla A.2.4-4 (NSR-10); cuyo índice de importancia es I=1.25 debido a que la universidad, se encuentra en el grupo III de

27

edificaciones de atención a la comunidad, reglamentada en la Tabla A.2.5.1.2V de la NSR-10. Para determinar el tipo de suelo, se utilizan los parámetros de los 1.5 metros superiores del perfil, medidos cerca del sitio. Para este caso se utilizará el perfil de suelo tipo D que cumpla con cualquiera de las dos condiciones definidas en la siguiente tabla a partir de la NSR-10 (Colombiano, 1997a). Ilustración 16. Tabla A.2.4-1; NSR10, Clasificación de los perfiles de suelo Fuente: autores

4.1 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO Ilustración 17. Valores de Aa y de Av para la ciudad de Neiva Fuente: autores

28

Luego de obtener los valores anteriores, se realizan los cálculos necesarios para la elaboración del espectro elástico de diseño; partiendo de las formulas dadas para hallar los periodos de vibraciones y así poder obtener el espectro de aceleraciones (Colombiano, 1997a). Ilustración 18. Espectro Elástico Aceleraciones Diseño como fracción de g Fuente: autores

29

5. RESULTADOS DE PRE DISEÑO

Aplicando las formulas anteriores, encontradas en A.2.6 Espectro de diseño de la NSR-10, se obtienen los valores del periodo de vibración inicial de aceleraciones constantes, el periodo de vibración correspondiente para periodos cortos, y el periodo de vibración correspondiente al inicio de la zona de desplazamiento para periodos largos. De igual manera se halla el valor del espectro de aceleración, utilizando el valor del periodo de vibración fundamental aproximado. La cual se encuentra en la NSR-10 A.4.2-3

Ta=Cthα Con esta fórmula, en la cual se relaciona el periodo fundamental con el espectro de aceleración, es posible determina la gráfica del espectro de diseño26. (Colombiano, 1997a). Ilustración 19. Espectro elástico de diseño Fuente: autores Parámetros del espectro de diseño.

26 Colombiano, R. b. NSR-10 Titulo F, 1997. 530–827

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 1 2 3 4 5 6

Sa[g]

30

Tabla 3. Parámetros del espectro de diseño

Ciudad Neiva

Tipo de suelo: D

Tipo de uso: Universidad

Aa= 0.25

Av= 0.25

Fa= 1.3

Fv= 1.9

I= 1.25

To= 0.15

Tc= 0.70

TL= 4.56

Fuente: autores 5.1 MATERIALES

Los materiales utilizados son:

Acero: 𝑓𝑦 = 350 𝑀𝑃𝑎

Módulo de elasticidad: 𝐸𝑐 = 200000 𝑀𝑃𝑎

Concreto de 24 MPa. 5.2 CARGAS MUERTAS

Las cargas muertas tenidas en cuenta, fueron las de los elementos permanentes de construcción, incluyendo el peso propio de la estructura. Tabla 4. Valores mínimos alternativos De carga muerta de elementos no estructurales cuando no se efectúe un análisis más detallado.

Fuente: autores

31

De la tabla anterior, tomada de la NSR10, titulo B, se eligieron los valores de fachadas y particiones, asi como los de afinado de piso: Tabla 5. Carga muerta aplicada al pre diseño planteado FACHADAS Y PARTICIONES 2 [KN/m2]

AFINADO DE PISO 1,5 [KN/m2]

TOTAL CARGA APLICADA 3,5 [KN/m2]

Fuente: autores 5.3 CARGAS VIVAS

Las cargas vivas aplicadas, fueron tomadas de la tabla B.4.2.1-1 de la NSR10 Titulo B, producto del uso y ocupación de la edificación, que en el caso de estudio es una Universidad; dicha tabla se relaciona a continuación: Tabla 6. Cargas vivas uniformemente distribuidas Fuente: autores Se tomaron los valores de salones, corredores y escaleras; para ser aplicados a la estructura del prediseño, promediándolas para tomar un valor de carga viva así: Tabla 7. Carga viva aplicada al prediseño planteado SALONES 2 [KN/m2]

CORREDORES Y ESCALERAS 5 [KN/m2]

TOTAL CARGA APLICADA 3,50 [KN/m2]

Fuente: autores Debido a que en el modelo se planteó el prediseño de una cubierta verde, se añade una sobre carga de esta con el siguiente valor:

32

Tabla 8. Sobrecarga aplicada, a causa de la cubierta verde

TOTAL 180 [Kg/m2]

Fuente: autores Teniendo claras las cargas que se aplicaron al pre diseño, se modela en ETABS para verificar que la estructura cumpla con las derivas. Ilustración 20. Visualización de la estructura pre diseñada en ETABS. Fuente: autores Del modelo anterior se obtuvo la deriva máxima en el eje Y que es del 0.01, lo que indica que si está cumpliendo. Ilustración 21. Diagrama de deriva en el eje Y Fuente: autores

33

Del modelo anterior se obtuvo la deriva máxima en el eje X que es del 0.008, lo que indica que si está cumpliendo. Ilustración 22. Diagrama de deriva del eje X. Fuente: autores

5.4 PRE DISEÑO DE COLUMNAS

Para el dimensionamiento de las columnas, se utiliza un perfil metálico SHS debido a que son elementos susceptibles a daños debido a grandes deflexiones. (Clement, 2010) Por lo cual se relaciona la siguiente imagen de la forma y dimensiones de esta: Datos básicos para iniciar los cálculos: Tabla 9. Datos básicos para diseño de columnas

T = 1 [cm]

R = 2 [cm]

B = 21 [cm]

H = 21 [cm]

L = 4000 [mm]

Ag = 44100 [mm2]

Fuente: autores

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En donde: t: Es el espesor del perfil metálico. r: Radio de conformación de la sección. b: Ancho del perfil metálico. h: Altura del perfil metálico. L: Longitud del perfil metálico. Ag: Es el área total de la sección transversal. Se realiza una verificación por pandeo de las secciones de los perfiles metálicos utilizados para las columnas, para los cuales se utilizan las siguientes formulas: (Clement, 2010)

λ = 𝑡

𝑏

λr = 1.4 ∗ √𝐸

𝐹𝑦

Tabla 10. Cálculos de verificación por pandeo

Verificación por pandeo

λ = 21 [mm] = Compacto

λr = 33,47 [mm]

Fuente: autores

Con lo cual se determina que el perfil metálico a utilizar es compacto, según los parámetros establecidos en la NSR 10 (Colombiano, 1997b).

𝑃𝑎𝑛𝑑𝑒𝑜 = 4.71 ∗𝐸

𝐹𝑦

De igual manera, se debe obtener la inercia del perfil metálico para continuar con los cálculos. Tabla 11. Inercia de columna y viga en el eje Y.

INERCIA EN Y

columna SHS 7567 [cm^4]

viga IPE 400 1320 [cm^4]

Fuente: autores

Para el cálculo de las columnas se verifica el pandeo critico cada columna, con las formulas expresadas a continuación.

35

𝐺𝑏 =

𝐼𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑆𝐻𝑆𝐿

𝐼𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝐼𝑃𝐸400𝐿 𝑉𝑖𝑔𝑎 +

𝐼𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝐼𝑃𝐸400𝐿 𝑉𝑖𝑔𝑎 … …

El valor de K se obtiene con la siguiente tabla, el cual está en función de la rigidez de las vigas que llegan a cada uno de los extremos de la columna (Clement, 2010). Ilustración 23. Estructuras arriostradas con desplazamiento lateral Fuente: autores

Ga = Al emplear el anterior monograma, se recomienda, para la columna conectada a una fundación mediante una articulación, para la que Ga sería teóricamente infinito, se tome el valor de 10 (Clement, 2010).

𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 = 𝐾 ∗ 400

𝑟 ∗ 10

𝐹𝑒 =𝜋2 ∗ 𝐸

𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧2

Para verificar si existe pandeo lateral en las columnas, se debe cumplir con el siguiente requerimiento: Si la esbeltez es menor o igual al dato de pandeo obtenido indica que, si existe, de lo contrario no.

𝐹𝑐𝑟 = 0.658𝐹𝑦𝐹𝑒 ∗ 𝐹𝑦

𝜑𝑃𝑛 = 0.9 ∗ 𝐴𝑔 ∗ 𝐹𝑐𝑟

Al realizar la sumatoria de 𝜑𝑃𝑛 obtenido de cada columna, se obtiene un valor

final de pandeo critico de 1.0786 ∗ 10−63.

36

5.5 PRE DISEÑO DE VIGAS

Para el dimensionamiento de las vigas, se utiliza la luz más larga debido a que son elementos susceptibles a daños a causa de grandes deflexiones (Colombiano, 1997b). Datos básicos para iniciar los cálculos de resistencia a flexión: Tabla 12. Datos básicos para calcular la resistencia a flexión

Φb = 0,9

E = 200000 [Mpa]

Fy = 350 [Mpa]

Zx = 1307 [cm3]

Ry = 21 [mm]

H = 331 [mm]

Tw = 8,6 [mm]

D = 400 [mm]

B = 180 [mm]

Bf = 13,5 [mm]

Sx = 1156 [cm3]

Fuente: autores

En donde: φb: Factor de reducción de resistencia. E: Modulo de elasticidad para el acero. Fy: Esfuerzo de fluencia del material. Zx: Modulo plástico de la sección. ry: Radio de giro de la sección con respecto al eje débil. h: Distancia libre entre las aletas. tw: Espesor del alma. d: Peralte total del perfil. b: Longitud de la base. bf: Ancho de la aleta. Sx: Modulo elástico de la sección. Se realiza la relación ancho espesor, para los elementos que se encuentran a compresión en aletas de perfiles laminados en I a flexión; (Colombiano, 1997b) Por lo cual, se utilizan las siguientes formulas:

λ = 𝑏

𝑡

valores límite de la relación ancho espesor, según tabla F.2.2.4-1b de la NSR10 título F:

37

λp = 0.38 ∗ √𝐸

𝐹𝑦

λr = 1 ∗ √𝐸

𝐹𝑦

Donde:

λp = Se aplica a secciones compactas o no compactas. λr = Se aplica a secciones no compactas y/o esbeltas. De lo cual se dedujo, que la sección parte del análisis, es esbelta y compacta,

debido a que la relación ancho espesor excede el limite λr, se considera esbelta, y la relación ancho espesor no excede el limite λp, por lo cual se considera compacta. Para el cálculo del pandeo lateral – torsional de las vigas, se verifica de la siguiente manera:

la resistencia nominal a la flexión, 𝑀𝑛, se tomará como el menor entre los valores obtenidos para los estados límites de plastificación de la sección y pandeo lateral – torsional (Colombiano, 1997b).

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 = 𝐹𝑦𝑍𝑥

Cuando 𝐿𝑏 ≤ 𝐿𝑝, no se aplica el estado límite de pandeo lateral – torsional; que

para el caso en cuestión se cumple dicha propiedad, por lo cual se sigue con la resistencia de diseño, debido a que no se requieren más cálculos (Colombiano, 1997b).

𝐿𝑝 = 1.76𝑟𝑦√𝐸

𝐹𝑦

Donde:

𝐿𝑏 = longitud comprendida entre dos puntos que están arriostrados ya sea contra el desplazamiento lateral de la aleta a compresión o contra la torsión de la sección transversal. 𝐿𝑝 = longitud proyectada del ramal que traslapa sobre la cuerda.

La resistencia de diseño, se calcula de la siguiente manera: (Clement, 2010)

φ𝑏 ∗ 𝑀𝑛 Al realizar el cálculo de la resistencia de diseño obtenido de cada viga, se obtiene

un valor final de pandeo critico de 3.178.385 𝑁 ∗ 𝑚𝑚.

38

6. RESULTADOS EN REVIT

6.1 ESTRUCTURAL Ilustración 24. Render del sistema estructural con REVIT. Fuente: autores

6.1.1 Cimentaciones

El proyecto cuenta con 37 zapatas de 600 x 600 x 400 mm y con 381.5 m de vigas de amarre de 400 x 400 mm. Ilustración 25. Detalle de zapatas y vigas de cimentación con REVIT. Fuente: autores

39

Ilustración 26. Dimensiones de la zapata Fuente: autores

La cuales se modelaron con seis (6) barras de acero número cuatro (4) longitudinalmente, transversamente llevarán estribos con barra número tres (3) distribuidos cada 800 mm en la zona de confinamiento y cada 1500 mm en la zona no confinada, según como se indica en la NSR-10 capitulo C.10.6. Para toda la cimentación se utilizó un concreto de 24 MPa. Ilustración 27. Detalle armadura acero de vigas de cimentación con REVIT. Fuente: autores

Las medidas anteriormente nombradas se determinaron a criterio de los estudiantes, debido a que se desconocen datos del suelo, pues en ningún documento de la Universidad reposa información de soporte sobre estudios de suelo. 6.1.2 Columnas El proyecto cuanta con 37 columnas en perfil estructural tubular SHS de 300 x 300 mm con un espesor de 12 mm en acero galvanizado, con las características ASTM 500 grado C, el cual trae un esfuerzo de fluencia de 350 Mpa. Las dimensiones utilizadas, fueron las proporcionadas por el catálogo de Colmena.

40

Ilustración 28. Dimensiones y forma de la columna tubular SHS con REVIT Fuente: autores

6.1.3 Vigas

El proyecto cuenta con 65 vigas IPE 400, las cuales están fabricadas con acero al carbón de alta resistencia y de calidad estructural. Estas se fabrican bajo el criterio de la ASTM A572 grado 50. Deben tener un grado de resistencia a tracción de 450 MPa y con un límite mínimo de fluencia de 350 MPa. Las dimensiones utilizadas, fueron las proporcionadas por el catálogo de Colmena. Ilustración 29. Dimensiones y forma de las vigas IPE 400 con REVIT. Fuente: autores

6.1.4 Viguetas

El proyecto cuenta con 73 viguetas IPE 200, las cuales están fabricadas con acero al carbón de alta resistencia y de calidad estructural. Estas se fabrican bajo el criterio de la ASTM A572 grado 50. Deben tener un grado de resistencia a tracción de 450 MPa y con un límite mínimo de fluencia de 350 MPa.

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Ilustración 30. Dimensiones de las viguetas IPE 200 con REVIT. Fuente: autores

6.1.5 Uniones

En el proyecto se utilizaron uniones, con el fin de garantizar un trabajo en conjunto de los miembros que componen la estructura, es decir; vigas, viguetas, columnas y zapatas. Para este caso, se utilizaron uniones empernadas, compuestas por un vástago roscado y nueve tornillos de ¾” grado ocho; los cuales son pernos de alta resistencia que se aprietan, induciendo en estos una carga de tensión alta que es general al 70% de falla. Para asegurar las uniones de los elementos, vigueta – viga y viga – columna; se utilizaron platinas de 12 mm, en forma de L, donde cada uno de sus lados tiene 100 mm. La platina lleva tres pernos en cada una de sus alas, espaciado cada 5 mm. Ilustración 31.Detalle uniones viga - vigueta y viga – columna con REVIT Fuente: autores

42

Adicionalmente, se reforzó con soldadura en cada uno de los extremos de las vigas y viguetas, tal como se puede apreciar en la siguiente imagen: Ilustración 32. Detalle de soldadura de las vigas y viguetas con REVIT Fuente: autores

Para la conexión entre columna – zapata, la NSR10 en el apartado F.2.10.8 define la resistencia de diseño, para el modelo se plantearon dos tipos de uniones; la primera consiste en una platina de 600 x 600 x 12 mm, la cual va anclada con ocho tornillos tipo J de 410 mm de longitud, dichos tornillos son grado ocho. De forma complementaria, se agregaron cuatro rigidizadores en cada uno de los lados de la columna; con una altura de 450 mm y una base de 150 mm. Ilustración 33. Distribución de los tornillos Fuente: autores

43

Ilustración 34. Dimensiones de la platina. Fuente: autores

Ilustración 35. Dimensiones de los rigidizadores Fuente: autores

Ilustración 36. Detalle de distribución de tornillos con REVIT Fuente: autores

44

Ilustración 37. Detalle de unión zapata – columna con REVIT Fuente: autores

La segunda unión consiste en una platina en forma de L con las siguientes medidas: Ilustración 38. Dimensiones de la platina en forma de L Fuente: autores

Ilustración 39. Distribución de tornillos Fuente: autores

45

Estas uniones se pre diseñaron con esa forma, debido a que la zapata es excéntrica, pero sigue conservando las mismas propiedades que la anterior; a excepción de los rigidizadores. Ilustración 40. Detalle de distribución de tornillos y platina con REVIT Fuente: autores

Ilustración 41. Detalle unión zapata - columna con platina tipo L con REVIT. Fuente: autores

6.1.6 Placa entrepiso aérea

Se pre diseñó una placa de entrepiso aligerada con metaldeck grado 50, la cual consiste en una lámina de acero preformada y una losa de concreto vaciada sobre esta de manera monolítica, lo cual forma una losa compuesta. De igual manera se establecieron las características del modelo, definiendo 15 cm de espesor y un

46

concreto de 24 MPa; adicionalmente se le agregó una malla electro soldada de 300 x 300 mm con barra número tres (3). Ilustración 42. Detalle de placa entre piso con REVIT. Fuente: autores

6.1.7 Remates de cubierta

Se pre diseño un bordillo en el perímetro de toda la cubierta con el fin, de contener la cubierta verde. Este posee las unas dimensiones de 150 mm de base por 150 mm de altura, utilizando bloques de ladrillo número cien (100), y un repello sobre el mismo. Ilustración 43. Detalle de bordillo perimetral con REVIT. Fuente: autores

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6.1.8 Estructura en madera

Se elaboró una estructura en madera, con la función de proveer sombra con un sistema de plantas sobre este. La estructura consta de columnas de 114 x 114 mm, vigas y viguetas de 76 x 140 mm. Para el renderizado de la parte estructural se utilizó LUMION, para apreciar mejor los materiales y ambientar el espacio. Ilustración 44. Render estructural con LUMION. Fuente: autores

6.2 ARQUITECTONICO

Ilustración 45. Render arquitectónico con LUMION. Fuente: autores

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En el pre diseño arquitectónico, se aplicó una adaptación contextual, debido a la necesidad de satisfacer las necesidades de organización de los laboratorios y oficinas de la facultad de ingeniería, amenizando el entorno de forma práctica y estética; integrando la parte técnica del modelo con la parte natural; cuyo objeto principal es ofrecer mayor confort, con el ambiente fresco que logra dicha unión. La parte arquitectónica está dividida en tres secciones principales, que permiten dar tranquilidad y su correspondiente espacio, tanto a docentes, como alumnos y al público que requiera la atención por parte de la secretaría. Está compuesta por seis laboratorios, dos baños para docentes, un baño para discapacitados, dos baños públicos para damas y dos para caballeros; de igual manera se dispuso de siete oficinas para el personal administrativo, un espacio para fotocopiadora, otro pequeño espacio para una cafetería, sala de profesores y en la parte superior se determinó que su uso sea para esparcimiento. Adicionalmente se agregó el mobiliario básico, para el uso y comodidad del personal administrativo y académico. 6.21 Muros

Los laboratorios llevan muros de cristal templado 10 mm, con la finalidad de que los visitantes puedan observar las practicas que se llevan a cabo en cada uno de los laboratorios. La gran mayoría de muros internos, son de superboard, los muros externos son en mampostería; por tanto, se recomienda demoler los muros actuales, para la construcción de los muros pre diseñados. 6.2.2 Puertas Los laboratorios, cuentan con una puerta industrial de apertura rápida, que permite optimizar el flujo de tráfico, ahorrando energía. Este tipo de puertas, están hechas con un material flexible, que permite su correcto enrollamiento. Las puertas para la sala de profesores y laboratorios son de dos hojas en aluminio; las puertas de las oficinas y los baños son de una sola hoja en aluminio. 6.2.3 Cubierta verde Para la cubierta se realizó un modelamiento sobre la placa entrepiso aérea, que consiste en la aplicación de una manta protectora y retenedora de raíces, que

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permeabiliza la placa; sobre esta se aplica una capa de drenaje, continuando con una capa de sustrato para jardín. Por último, se aplica el césped o las plantas elegidas27. Ilustración 46. Familia de cubierta verde 28

. Fuente: autores

Este tipo de cubierta verde transitable, se utilizó con el fin de aislar la temperatura, siendo las plantas buenas reguladoras y de permitir un espacio de esparcimiento cómodo para toda la comunidad académica; adicionalmente ayudan al medio ambiente con la reducción de CO229. 6.3 SANITARIO

Para el modelamiento de lo correspondiente a la parte sanitaria, se utilizó tubería de tres (3) pulgadas para el alcantarillado, que baja a siete (7) cajillas de inspección de 60 x 60 mm, y tubería de tres cuartos (3/4) pulgadas para el suministro de agua en cada una de las partes necesarias modeladas; tales como baños, cafetería y laboratorios. Y para el manejo de aguas lluvias se utilizó tubería de pulgada y media (1 1/2).

27 Zinco Cubiertas Ecológicas, S. L. Sistemas para cubiertas verdes extensivas Oasis verdes en espacios urbanos. 2018. Life on Roofs, 1 28 BIMOBJECT. SISTEMA CUBIERTA URBANSCAPE (Knauf Insulation) Objeto BIM gratuito para Revit | BIMobject. 2019 29 Zinco Cubiertas Ecológicas, S. L. Sistemas para cubiertas verdes extensivas Oasis verdes en espacios urbanos. 2018. Life on Roofs, 1

50

Ilustración 47. Detalle de tuberías con REVIT. Fuente: autores

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7. VENTAJAS

Entre los múltiples beneficios que brinda BIM a la parte de la industria de la construcción, permitiendo un proceso dinámico eficaz y activo. Algunas de las ventajas más representativas son30:

Permite que todas las partes que hacen parte del proceso de diseño y coordinación, trabajen de forma colaborativa, emitiendo un diseño conceptual claro.

Facilita la comunicación entre todas las partes interesadas.

Es una herramienta que reduce la cantidad de errores presentes en los diseños y sus correspondientes correcciones al momento de ejecutar el proyecto.

Tiene una aplicabilidad variada, que permite la programación de las tareas a seguir.

Es fácil estimar las cantidades y costos de obra.

Puede utilizarse como publicidad para los proyectos.

Facilita la comprensión de las tareas y actividades.

Disminuye los tiempos y costos de ejecución de los proyectos. Las ventajas nombradas anteriormente, permiten dimensionar la capacidad de mejora que tiene el BIM para todas las etapas del proceso constructivo31.

30 PIC, E. C. Introducción a la tecnología bim. 2008

31 A. M. Andres,, OLIVARES, J. L., & CURSO, B. (2018). Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA GEODÉSICA CARTOGRÁFICA Y TOPOGRÁFICA GRADO EN INGENEIRÍA GEOMÁTICA Y TOPOGRÁFICA Autor: Tutor, 2017–2018. Retrieved from https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/106713/MONTAGUD - Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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8. DESVENTAJAS

La implementación de BIM, genera muchos cambios en los grupos de trabajo, pues debe llevarse un orden para las actividades y sus respectivas asignaciones, que hace que los involucrados cumplan los roles asignados de manera correcta y en conjunto. Sin embargo, existen compañías renuentes a la aplicación de nuevas tecnologías, pues por la experiencia y avance que han tenido en el tiempo, les da la confianza suficiente para continuar con sus labores y, por el contrario, desconfiar de los programas que consideran están incumpliendo con los parámetros establecidos, cambiando el orden jerárquico que se ha llevado empleando con el tiempo32. Por ello cabe resaltar algunas de las desventajas que son tenidas en cuenta a la hora de pensar en realizar la introducción del BIM a sus organizaciones; algunas de ellas son33:

Una de las grandes desventajas para el correcto uso del BIM, son las limitaciones en cuanto al ordenador; pues para su correcta ejecución, se requiere un equipo con grandes capacidades de almacenamiento, una muy buena tarjeta gráfica y procesador.

Los costos de las licencias, pues debido a que BIM funciona con la implementación de varios programas, se requiere la adquisición de licencias y capacitaciones para el correcto uso, lo que incrementa los costos para las organizaciones.

La compatibilidad entre las versiones de los programas, puede perjudicar el proceso, atrasándolo a causa de las actualizaciones que se deben realizar.

32 KENSEK, K. M. 2014. Building information modeling. Building Information Modeling, 1–285. https://doi.org/10.4324/9781315797076 33 Vivienda, U. N. A., & Con, U. Bim, proyecto y obra de arquitectura. 2018.

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9. CONCLUSIONES Con base en lo escrito por varios autores y lo que de primera mano se pudo verificar con el uso del BIM, se han podido apreciar las características principales que aplica y la metodología que se implementa, pues su base es la unión de herramientas y recursos, haciéndolos interactuar entre sí, logrando un trabajo colaborativo y completo en cada proyecto que se ejecute esta metodología. De igual manera la unión de las múltiples disciplinas en BIM, logran la reducción de tiempo y costos con el trabajo de un modelo global que permite una visualización completa de todos los elementos, haciendo más fácil la comercialización de los productos proyectados, mucho antes de ser ejecutados y así analizar la viabilidad de este y las mejoras que se puedan implementar. Luego de realizar el estudio de la metodología aplicada en BIM y de haberlo puesto en práctica mediante la aplicación y uso de 4 software, que se complementaron e interrelacionaron entre ellos; se apreció las posibles mejoras que se le pueden realizar a uno de los bloques de la Universidad Cooperativa de Colombia, y los recursos que se pueden utilizar, para brindar un mejor servicio a la comunidad académica; ya que se representó de forma gráfica, parte de lo que muchos estudiantes esperan ver se convierta este ente educativo, que tanto aporta y orienta a los futuros profesionales. Cabe destacar que el trabajo realizado para la remodelación del Bloque Tres de la Universidad, es únicamente un pre diseño, en el que se contemplaron los cálculos básicos y los renders suficientes para crear una apreciación de lo que a futuro puede realizarse. Por último, es importante que en la parte académica se inicie la aplicación de nuevas tecnologías a los estudiantes, puesto que ya en muchos países esta clase de metodología es aplicada de forma obligatoria. Si bien en Colombia apenas se está hablando del tema, es importante que desde ya se capacite a los futuros profesionales, pues esta es una competencia que todos deben adquirir, ya que probablemente a corto plazo se empezaran a manejar los proyectos de construcción con metodología BIM.

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BIBLIOGRAFÍA

A. M. Andres,, OLIVARES, J. L., & CURSO, B. (2018). Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA GEODÉSICA CARTOGRÁFICA Y TOPOGRÁFICA GRADO EN INGENEIRÍA GEOMÁTICA Y TOPOGRÁFICA Autor: Tutor, 2017–2018. Retrieved from https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/106713/MONTAGUD - Metodología BIM para Proyectos de Ingeniería Civil.pdf?sequence=1&isAllowed=y BIMOBJECT. SISTEMA CUBIERTA URBANSCAPE (Knauf Insulation) Objeto BIM gratuito para Revit | BIMobject. 2019 CLEMENT, G. V. (2010). DISEÑO BÁSICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO DE ACUERDO CON NSR-10. (E. C. de Ingeniería, Ed.) (Primera ed). Bogota. Colombiano, R. 1997a. NSR-10 Titulo A. Colombiano, R. b. NSR-10 Titulo F, 1997. 530–827. FORERO, A. A., GUTIERREZ-BUCHELI, L. A., & PONZ-TIENDA, J. L. Bim Para El Mantenimiento: Más Planeación Menos Sobrecostos. 2019. Journal Bim & Construction Management, 1(1), 10–20. Retrieved from https://journalbim.org/index.php/jb/article/view/5 GONZÁLEZ SATO, J. Análisis y Evaluación de la tecnología (BIM) Building Information Modeling, 2018. 184. Retrieved from http://oa.upm.es/51788/1/TFG_JAVIER_GONZALEZ_SATO.pdf KENSEK, K. M. 2014. Building information modeling. Building Information Modeling, 1–285. https://doi.org/10.4324/9781315797076 KREIDER, R. G., & MESSNER, J. I. The uses of BIM. Classifying and Selecting BIM, Pennsylvania State University (9th Version), (September), 2013. 0–22. LATIFFI, A. A., BRAHIM, J., MOHD, S., & FATHI, M. S. Building Information Modeling ( BIM ): Exploring Level of Development ( LOD ) in Construction Projects, 2015. 933–937. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.773-774.933 MADRID, J. A. Nivel de desarrollo LOD. Definiciones, innovaciones y adaptación a España. Building Smart JAM, 6(2–3), 2014. 17. https://doi.org/10.33338/ef.83846

55

NAWARI, N. O., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., DELFIN, L., CHICHUGOVA, T., MANSOOR, S., & DELFIN, L. 201). BIM in Structural Design Education, 2143–2150. PIC, E. C. Introducción a la tecnología bim. 2008 Revista EMB Construcción - BIM en Chile y sus proyecciones. (n.d.). Retrieved June 18, 2019, from http://www.emb.cl/construccion/articulo.mvc?xid=4115 TEKLA. (N.D.-A). Cómo el Museo del Futuro está superando los límites de la ingeniería estructural | Tekla. Retrieved June 18, 2019, from https://www.tekla.com/la/referencias/cómo-el-museo-del-futuro-está-superando-los-límites-de-la-ingeniería-estructural TEKLA. (N.D.-B). Como Hinkley Point C pudo activarse con BIM | Tekla. Retrieved June 18, 2019, from https://www.tekla.com/la/referencias/como-hinkley-point-c-pudo-activarse-con-bim TEKLA. (N.D.-C). El estadio Roland Garros modernizado con BIM | Tekla. Retrieved June 18, 2019, from https://www.tekla.com/la/referencias/el-estadio-roland-garros-modernizado-con-bim TEKLA. (N.D.-D). El scaneo 3D para el proyecto de las nuevas instalaciones de Jewel Fine Foods | Tekla. Retrieved June 18, 2019, from https://www.tekla.com/la/referencias/el-scaneo-3d-para-el-proyecto-de-las-nuevas-instalaciones-de-jewel-fine-foods TEKLA. (N.D.-E). Luminary: Construcción libre de choques con un trabajo basado en modelos | Tekla. Retrieved June 18, 2019, from https://www.tekla.com/la/referencias/luminary-construcción-libre-de-choques-con-un-trabajo-basado-en-modelos VELA, R. R. E. Pontificia universidad católica del perú. 2015. Vivienda, U. N. A., & Con, U. Bim, proyecto y obra de arquitectura. 2018. Zinco Cubiertas Ecológicas, S. L. Sistemas para cubiertas verdes extensivas Oasis verdes en espacios urbanos. 2018. Life on Roofs, 1.

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ANEXOS

ANEXOS

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Anexo A. Render Render arquitectónico con LUMION. Render de la cubierta verde con LUMION.

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Render de la cubierta con LUMION Render de la distribución de la cubierta con LUMION

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Render de la parte superior del modelo con LUMION Distribución de los laboratorios en LUMION

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Render de la planta arquitectónica con LUMION

comportamiento dinámico de un puente aislado de losa

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