Modelado BIM de obra lineal. Parte II

Parte II: Ejemplo de modelado de túnel

Hoy en día existen distintas herramientas de software capaces de modelar túneles siguiendo la metodología BIM. A efectos meramente ilustrativos, y dado que hay que emplear alguna para mostrar el ejemplo, se usará a continuación Revit (software de edición BIM) y Dynamo (software de programación visual sobre Revit). Los autores consideran que no es el único software disponible para realizar este modelo, y es mostrado únicamente a modo de ejemplo.

En el caso mostrado se considera un túnel sobre una curva circular. Para casos en los que el túnel esté en otras alineaciones o inclinaciones, el usuario simplemente deberá programar las ecuaciones de trazado correspondientes.

1.1 Datos de trazado

En primer lugar hay que obtener los datos de trazado del eje en el que se modelará el túnel. Para cada alineación del eje, hay que obtener:

• Pk, azimut e inclinación inicial de la alineación.
• Radio de la curva, o bien Radio inicial de la clotoide.
• Parámetro del acuerdo vertical.

Estos datos se obtienen del software de trazado.

1.2 Modelado del eje

La introducción de estos datos en Dynamo (herramienta de programación de Revit) puede hacerse con las siguientes opciones:

• Manual: La introducción es más sencilla, pero requiere ser actualizada manualmente si se cambian los parámetros de trazado (ver Figura 1).
• Automática: Se puede programar una lectura automática de los parámetros de trazado presentes en el archivo de salida del software de trazado, típicamente en formato LandXML. Esta opción es más compleja, pero permite una actualización automática del modelo frente a cambios de trazado.

Figura 1. Ejemplo de introducción manual de datos de trazado para una alineación curva.
Las ecuaciones de trazado son programadas en Dynamo, a partir de las herramientas matemáticas habituales (Figura 2).

Figura 2. Ejemplo de programación de ecuaciones de trazado (alineación curva e inclinación) en Dynamo.

Conectando las ecuaciones de trazado con el listado de PKs de replanteo de cada elemento del túnel, el eje de trazado queda restituido en Revit mediante Dynamo. El listado de Pks puede leerse de una hoja de cálculo mediante los comandos correspondientes de Dynamo (Figura 3).

Figura 3. Creación del eje de trazado en Revit a partir de las ecuaciones de trazado.

1.3 Creación de elementos

Elementos como dovelas, anillos, emboquilles, elementos de inyección, bulones y cerchas de refuerzo pueden ser modelados fácilmente en software BIM. No tienen ningún aspecto especial respecto a cualquier otro tipo de objeto. Sin embargo, al plantear su creación, hay que tener en cuenta lo siguiente:

• Su punto de inserción en el modelo debe ser coherente con el punto de replanteo del eje modelado anteriormente.
• Deben tener capacidad de girar en planta, mediante un parámetro de azimut.
• Deben tener capacidad de girar en alzado, mediante un parámetro de inclinación.
• Deben tener capacidad de girar en su eje longitudinal, simulando la posición de la dovela clave. Para ello se puede emplear un parámetro de posición de dovela clave o ángulo.

A continuación se muestra la edición de un anillo de túnel incluyendo su dovela clave (Figura 4) y la parametrización de dicha familia (Figura 5)

Figura 4. Ejemplo de familia de anillo en Revit, con capacidad de girar en planta y alzado, y con capacidad de girar en su eje longitudinal.

Figura 5. Parametrización de la familia de anillo. Puede comprobarse que se trata de una familia muy sencilla. Únicamente son necesarios 3 parámetros de giro, uno por cada eje.

1.4 Colocación de elementos

Crearemos un ejemplar de cada objeto (familia en caso de Revit) del epígrafe anterior, colocándolo en su Pk correspondiente. Las ecuaciones de trazado introducidas en Dynamo nos permitirán pasar de Pk a coordenadas x, y, z globales (Figuras 6 y 7):

Figura 6. Colocación de dovelas en el modelo según los puntos de trazado evaluados anteriormente.

Figura 7. Dovelas colocadas en el modelo. Nótese que el azimut, inclinación y giro longitudinal de cada dovela todavía no presenta los valores correctos, en el próximo paso se alimentará a los parámetros del anillo.

1.5 Modificación de parámetros

El último paso para el modelado del túnel es asignar a cada objeto los valores de los parámetros de azimut, inclinación y giro longitudinal. Los dos primeros han sido calculados en Dynamo mediante las ecuaciones de trazado (Figura 8). Para el giro longitudinal puede leerse la hoja de cálculo en el que se almacena ese dato, o bien el archivo de trazado (Figura 9). Con este proceso se consigue el túnel en su geometría final (Figura 10).

Figura 8. Comando empleado en Dynamo para fijar la rotación en planta, asignando el azimut del Pk correspondiente.

Figura 9. Comando empleado en Dynamo para fijar la inclinación y el giro longitudinal.

Figura 10. Geometría final del túnel, las dovelas han sido colocadas y orientadas mediante los parámetros de giro correspondientes.

1.6 Consideraciones finales

Se ha presentado un caso sencillo para facilitar la explicación de la metodología. Sin embargo, este mismo proceso puede ser replicado para la colocación del resto de elementos del túnel.

Por ejemplo, para aquellos elementos que presenten retranqueos respecto del eje de replanteo del túnel pueden emplearse coordenadas locales que ayuden a fijar su posición. Estas coordenadas se introducirán en el modelo con la misma lógica que la empleada para el giro longitudinal.

Ante los retos de modelado BIM de obra lineal, se ha intervenido ya en casos reales con las siguientes acciones concretas:

• Programar las herramientas de modelado BIM para poder aprovechar la información de los archivos de trazado.
• Estandarizar las fuentes de información empleadas para alimentar los modelos BIM, por ejemplo, las hojas de cálculo empleadas por los equipos de análisis estructural.
• Generar una biblioteca de contenido tridimensional que sea auto-documentable, es decir, que contenga a su vez objetos 2D para la obtención y gestión eficiente de planos.
• Crear una serie de programaciones en las herramientas de modelado BIM para poder automatizar la creación de planos.
• Crear una serie de programaciones en las herramientas de modelado BIM para poder automatizar la extracción de mediciones.
• Empleo de herramientas colaborativas para la gestión de tareas, detección de interferencias, gestión de incidencias y gestión documental.
• Formación en el marco normativo y de gestión de la metodología BIM, y correcta especificación de las necesidades del cliente.
• Elaboración del marco de gestión BIM, fundamentado en el Plan de Ejecución BIM (BEP por sus siglas en inglés)
• Elaboración de proyectos piloto para estimación de rendimientos y métricas de trabajo.

Si aún no has leído la primera parte de este artículo, Modelado BIM de Obra lineal: Contexto y Retos, puedes hacerlo ahora aquí.

Autor: Oriol Vidal