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PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
Uso de la metodología BrIM (Bridge
Information Modeling) como herramienta
para la planificación de la construcción de un
puente de concreto en Colombia
Juan Sebastián Gaitán Cardona
09/12/2013
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
CIVIL BOGOTÁ D.C.
Page 3
Presentado por:
Juan Sebastián Gaitán Cardona
C.C. 1.030.576.413 de Bogotá
Director:
Adriana Gómez Cabrera
I.C., M.I.C.
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
Diciembre de 2013
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Dedicatoria A mi familia y amigos, gracias por contar con su apoyo.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
I
Tabla de contenido Tabla de contenido .................................................................................................................. I
Listado de Figuras ................................................................................................................ III
Listado de Tablas ................................................................................................................... V
1 Introducción ................................................................................................................... 1
2 Objetivos ........................................................................................................................ 3
2.1 Objetivos específicos ............................................................................................... 3
3 Estado del arte ................................................................................................................ 5
4 Marco teórico ................................................................................................................. 7
4.1 Definición de BrIM (Bridge Information Modeling) .............................................. 8
4.2 Cuantificación de costos y materiales ..................................................................... 9
4.3 Definición de 4D Y 5D ......................................................................................... 10
4.4 Programas empleados ............................................................................................ 10
4.4.1 Autodesk® Revit Structure® 2012 ................................................................ 10
4.4.2 Autodesk® Revit Structure Extensions® 2012 ............................................. 10
4.4.3 Autodesk® Navisworks® 2012 ..................................................................... 11
4.4.4 Autodesk® Quantity Takeoff® 2012 ............................................................. 11
5 Marco Práctico ............................................................................................................. 13
5.1 Localización geográfica del puente ....................................................................... 13
5.2 Tipología del puente .............................................................................................. 14
5.3 Descripción de la estructura .................................................................................. 14
5.3.1 Superestructura ............................................................................................... 14
5.3.2 Subestructura .................................................................................................. 15
5.3.3 Cimentación ................................................................................................... 15
6 Metodología ................................................................................................................. 17
6.1 Elaboración de modelo paramétrico (3D) ............................................................. 17
6.1.1 Modelación de superficie topográfica ............................................................ 18
6.1.2 Modelación de elementos estructurales ......................................................... 20
6.1.2.1 Viga, creación y sustitución de los elementos ............................................ 24
6.1.2.2 Pedestal, topes y tapas, creación y sustitución de los elementos................ 28
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
II
6.1.2.3 Estribo, creación y sustitución de los elementos ........................................ 31
6.1.2.3.1 Viga cabezal, espaldar ............................................................................ 31
6.1.2.3.2 Aletas ...................................................................................................... 33
6.1.2.3.3 Apoyo y losa de aproximación ............................................................... 34
6.1.2.4 Cimentación, creación e introducción de los elementos ............................ 37
6.2 Modelación del refuerzo estructural de acero ....................................................... 39
6.2.1 Plantilla de refuerzo estructural ..................................................................... 39
6.2.2 Consideraciones preliminares del modelado del refuerzo de acero ............... 41
6.2.2.1 Anfitriones de refuerzo validos .................................................................. 41
6.2.2.2 Recubrimiento de armadura ....................................................................... 41
6.2.3 Modelado del refuerzo de acero ..................................................................... 42
6.3 Simulación del proceso constructivo en el tiempo (4D) ....................................... 48
6.4 Cuantificación de materiales y costos (5D) ........................................................... 55
7 Análisis ......................................................................................................................... 63
7.1 Análisis del modelo topográfico ............................................................................ 64
7.2 Análisis del modelo conceptual ............................................................................. 64
7.3 Análisis de la modelación del refuerzo estructural de acero ................................. 65
7.4 Análisis de la simulación del proceso constructivo ............................................... 66
7.5 Análisis de la cuantificación de materiales y costos ............................................. 66
8 Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................... 69
9 Referencias ................................................................................................................... 71
10 Anexos ......................................................................................................................... 73
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
III
Listado de Figuras Figura 1 – Ubicación general del puente (Google Earth) _________________________________________ 13
Figura 2 – Ubicación del puente (Google Earth) ________________________________________________ 14
Figura 3 – Menú extensión RevitStructure 2012 para puentes _____________________________________ 17
Figura 4 – Integración del modelo Civil 3D con RevitStructure _____________________________________ 18
Figura 5 – Filtro de la superficie y corredor del modelo Civil 3D ____________________________________ 18
Figura 6 – Configuración y delimitación del corredor ____________________________________________ 18
Figura 7 – Configuración de la geometría horizontal ____________________________________________ 18
Figura 8 – Configuración de la geometría vertical ______________________________________________ 19
Figura 9 – Configuración de las secciones _____________________________________________________ 19
Figura 10 – Configuración de la superficie topográfica __________________________________________ 19
Figura 11 – Representación del modelo topográfico ____________________________________________ 19
Figura 12 – Generación del terreno y calzada en Revit ___________________________________________ 20
Figura 13 – Ubicación de la posición de las pilas y estribos _______________________________________ 20
Figura 14 – Dimensionamiento de la losa _____________________________________________________ 21
Figura 15 – Dimensionamiento de la calzada __________________________________________________ 21
Figura 16 – Dimensionamiento de las barreras de trafico ________________________________________ 21
Figura 17 – Dimensionamiento secundario de las barreras de trafico _______________________________ 22
Figura 18 – Distribución de conjunto de vigas __________________________________________________ 22
Figura 19 – Dimensionamiento de viga _______________________________________________________ 22
Figura 20 – Dimensionamiento de pedestales__________________________________________________ 23
Figura 21 – Dimensionamiento de estribo 1 y 2 ________________________________________________ 23
Figura 22 – Modelo 3D generado por la extensión de Revit _______________________________________ 24
Figura 23 – Vigas empleadas _______________________________________________________________ 24
Figura 24 – Secciones trasversales típicas de la viga ____________________________________________ 25
Figura 25 – Transición de secciones __________________________________________________________ 25
Figura 26 – Distribución y transición de secciones en la viga ______________________________________ 26
Figura 27 – Sustitución de vigas en el modelo __________________________________________________ 27
Figura 28 - Pedestales empleados ___________________________________________________________ 28
Figura 29 – Sección pedestal, tope y tapa externo ______________________________________________ 28
Figura 30 – Sección pedestal interno _________________________________________________________ 29
Figura 31 – Distribución de pedestales _______________________________________________________ 29
Figura 32– Sustitución de apoyos en el modelo ________________________________________________ 30
Figura 33 – Estribo, viga cabezal y espaldar ___________________________________________________ 31
Figura 34–Viga cabezal y espaldar, elementos del barrido _______________________________________ 32
Figura 35 – Viga cabezal y espaldar, formas sólidas y vacías ______________________________________ 32
Figura 36 – Viga cabezal y espaldar, forma vacía superior _______________________________________ 33
Figura 37 – Estribo, aletas _________________________________________________________________ 33
Figura 38 – Aleta, perfil parametrizado _______________________________________________________ 34
Figura 39 – Estribo, apoyo y losa de aproximación ______________________________________________ 34
Figura 40 – Apoyo y losa de aproximación, perfil _______________________________________________ 35
Figura 41 – Apoyo y losa de aproximación, elementos del barrido _________________________________ 35
Figura 42 – Sustitución de estribos en el modelo _______________________________________________ 36
Figura 43 – Caisson, módulo de anillo ________________________________________________________ 37
Figura 44 – Caisson, matriz lineal ___________________________________________________________ 38
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
IV
Figura 45 – Incorporación de cimentación ____________________________________________________ 38
Figura 46 – Herramienta, Editor de familias ___________________________________________________ 40
Figura 47 – Herramientas para dibujo y parametrización de las familias de refuerzo estructural _________ 40
Figura 48 – Parámetros de forma de armadura ________________________________________________ 40
Figura 49 – Navegador de formas de armaduras _______________________________________________ 41
Figura 50 – Recubrimiento y ubicación de armadura ____________________________________________ 42
Figura 51 – Herramienta de modelación de refuerzo plano _______________________________________ 42
Figura 52 – Corte transversal y longitudinal del refuerzo en uno de los extremos de la viga _____________ 43
Figura 53– Refuerzo de acero en viga 1 _______________________________________________________ 44
Figura 54 – Refuerzo de acero en viga 2 ______________________________________________________ 44
Figura 55 – Refuerzo de acero en viga3 _______________________________________________________ 45
Figura 56 – Exportación del modelo Revit a Navisworks. _________________________________________ 48
Figura 57 – Cronograma de construcción _____________________________________________________ 49
Figura 58 – TimeLiner – Navisworks® ________________________________________________________ 50
Figura 59 – Elemento enlazado, TimeLiner ____________________________________________________ 50
Figura 60 – Elementos presentes en la simulación. ______________________________________________ 51
Figura 61 – Construcción de los caissons 1 y 4. _________________________________________________ 51
Figura 62 – Construcción de los caissons 2 y 5. _________________________________________________ 51
Figura 63 – Construcción de los caissons3 y 6. _________________________________________________ 52
Figura 64 – Construcción de los estribos 1 y 2. _________________________________________________ 52
Figura 65 – Construcción de los pedestales, tapas y topes de los estribos 1 y 2. _______________________ 52
Figura 66 – Construcción de la viga 1. ________________________________________________________ 53
Figura 67 – Construcción de la viga 2. ________________________________________________________ 53
Figura 68 – Construcción de la viga 3. ________________________________________________________ 53
Figura 69 – Construcción de la viga 4. ________________________________________________________ 54
Figura 70 – Construcción de losa. ___________________________________________________________ 54
Figura 71 – Construcción de las barreras de tráfico. _____________________________________________ 54
Figura 72 – Construcción de la calzada sobre el puente __________________________________________ 55
Figura 73 – Ventana Takeoff _______________________________________________________________ 56
Figura 74 – Ventana de propiedades para cuantificación ________________________________________ 56
Figura 75 – Ventana Workbook _____________________________________________________________ 58
Figura 76 – Modelo5D - Quantity Takeoff _____________________________________________________ 58
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
V
Listado de Tablas Tabla 1 – Tabla de evolución (Dibujo Manual, CAD, BIM) _________________________________________ 7
Tabla 2 – Ubicación geográfica del puente ____________________________________________________ 13
Tabla 3 – Procedimiento para la generación de la superficie topográfica y calzada ____________________ 19
Tabla 4 – Procedimiento para la generación preliminar del modelo 3D del puente ____________________ 23
Tabla 5 – Diámetro barras de refuerzo _______________________________________________________ 39
Tabla 6 – Longitudes y curvaturas de barras de refuerzo _________________________________________ 39
Tabla 7 – Tabla de barras acero para viga de 20 m _____________________________________________ 46
Tabla 8 – Modelo 4D para simulación de proceso constructivo, paso a paso _________________________ 55
Tabla 9 – Resumen de APU empleados _______________________________________________________ 57
Tabla 10 – Reporte de cantidades y presupuesto _______________________________________________ 60
Tabla 11 – Presupuesto final _______________________________________________________________ 62
Tabla 12 – Consolidado de la implementación de la modelación de los elementos ____________________ 63
Tabla 13 – Comparación de cuantificaciones de elementos en concreto _____________________________ 67
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
VI
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
1
1 Introducción
En los próximos años la construcción de infraestructura aumentará de forma considerable,
debido al plan de concesiones viales 1 promovido por el gobierno, que consiste en el
desarrollo de 30 proyectos viales que dispondrán de 44 billones de pesos para su
realización. La importancia de realizar una gestión correcta de la planificación, diseño,
construcción y mantenimiento de estos proyectos, es evidente.
A nivel internacional se han desarrollado investigaciones para la implementación de nuevas
tecnologías que permiten gestionar integralmente los proyectos, en específico los
relacionados a la construcción de puentes (Shin, Lee, Oh, & Chen, 2011), (Shim, Yun, &
Song, 2011), (Halfawy, Hadipriono, Duane, & Larew, 2005).Finlandia es un país que
durante los últimos años ha mantenido indicadores altos de competitividad en temas de
infraestructura2, esto se debe a la calidad e innovación que presentan sus investigaciones en
sistemas que facilitan la participación, colaboración, comunicación y coordinación de todos
los participantes en el análisis de cada etapa del proyecto. Estos sistemas están liderados
por un grupo denominado “5D-Bridge” (Teemu Kivimäki, 2010), que encabeza parte del
desarrollo de metodologías innovadoras debido al trabajo en equipo de compañías privadas,
instituciones del estado, consultores, contratistas y fabricantes de software que se ocupan de
brindar las pautas para la modelización de puentes y la gestión que se debe realizar durante
las etapas del proyecto.
Estas investigaciones dan como resultado metodologías enfocadas directamente a la
integración de todas las etapas de construcción de un puente, pasando desde el diseño y
construcción hasta el mantenimiento y operación de la estructura. Este proceso de
generación y gestión de datos durante el ciclo de vida del puente se conoce como BrIM
(Bridge Information Modeling).
El uso de BrIM se basa en la generación de una representación inteligente de los
componentes de la estructura que acogen información detallada y necesaria de todas las
etapas del ciclo de vida del puente.
Usando esta metodología, planificar la construcción de la estructura tendría un cambio
radical debido a que las herramientas disponibles permiten visualizar en el tiempo la
ejecución del proceso constructivo y realizar la estimación de cantidades y costos (Rauno
Heikkilä, 2005), (Marzouk & Hisham, 2012). Procesos laboriosos que están propensos a
errores de apreciación, omisiones e inexactitudes debido a la metodología tradicionalmente
empleada, que tiene como procedimiento la extracción de información de representaciones
bidimensionales. Escenario que se revierte al hacer uso de un modelo 5D, que se puede
1Elespectador. "Arranca plan de concesiones de cuarta generación, anuncia Gobierno", [en línea]. Septiembre
2012, Mayo 2013, Disponible en la Web: http://www.elespectador.com/economia/articulo-375624-arranca-
plan-de-concesiones-de-cuarta-generacion-anuncia-gobierno 2Informe de Competitividad Global del Foro Económico Mundial 2012-2013
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
2
utilizar para la planificación, diseño, construcción y operación de la estructura apoyado en
una forma innovadora para el diseño virtual (Azhar, 2011) del puente.
La elaboración de este proyecto de grado permitirá indicar los beneficios de la metodología
BrIM, para mejorar el rendimiento y desarrollo de la etapa de planificación, necesaria para
ejecutar la construcción del puente, y como esta podría llegar a satisfacer las necesidades de
la industria constructora, que son: mejorar la calidad, reducir costos, dar herramientas para
un control adecuado de la construcción, acortar los tiempo de diseño y producción.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
3
2 Objetivos
Implementar las metodologías BrIM para la planeación del proceso constructivo de un
puente en concreto, determinando las ventajas y desventajas del desarrollo de un modelo
5D en este tipo de proyectos.
2.1 Objetivos específicos
Visualizar el proyecto de construcción en un modelo 3D elaborado en Autodesk®
Revit para encontrar posibles incompatibilidades contra los diseños y planos
obtenidos.
Cuantificar los materiales requeridos en el proceso constructivo, apoyado en la
herramienta Autodesk® Quantity Takeoff.
Representar el orden del proceso constructivo del puente en un modelo 4D, virtual
en el tiempo, apoyado en la herramienta Autodesk® Navisworks.
Simular en el tiempo los costos asociados a la construcción de cada uno de los
elementos del modelo paramétrico, obteniendo un modelo 5D, apoyado en la
herramienta Autodesk® Navisworks.
Analizar las ventajas y desventajas del uso de la metodología BrIM.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
4
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
5
3 Estado del arte
Durante las utlimas decadas el desarrollo de investigaciones en relación a la planificación
de la construcción de un puente ha sido potenciado por el progreso de las diversas
herramientas informaticas para apoyar los diversos aspectos (por ejemplo, planificación,
diseño, detalle, cálculo, fabricación, gestión de proyectos, operaiblidad)relacionados al
ciclo de vida de construcción de un proyecto. Aspectos que suelen ser afrontados
individulamente generando complicaciones por la necesidad tediosa y propensa a errores de
reprocesar información. (Shirole, y otros, 2009)
A continuación se presentan algunas investigaciones relacionadas al uso de las
metodologías BrIM:
Bridge Information Modeling (BrIM) and model utilization at worksites in
Finland (Teemu Kivimäki, 2010)
Presenta la organización y análisis de la experiencia adquirida en la aplicabilidad de la
metodología BrIM, y su influencia en los presentes y futuros diseños elaborados para la
construcción de puentes en Finlandia.
Concluyendo en que aunque el diseño y gestión de la construcción de puentes a través
de modelos virtuales está disponible desde hace varios años, su utilización reiterada se
evidenciara en la transición inevitable para el uso masificado de BrIM, lo que implicara
el aumento de información disponible a emplear en los modelos (familias) y mayores
avances en el desarrollo de los programas.
Analysis and Design of Reinforced Concrete Bridge Column Based on BIM (Shin,
Lee, Oh, & Chen, 2011)
En este estudio, el sistema de análisis y diseño se propuso a través de la aplicación de
PLM (Project Lifecycle Management) 3 y BIM (Building Information Modeling)
aplicado a un puente de concreto reforzado. Hay varias tareas y pasos en la industria de
la construcción, que puede unificar y controlar bajo el sistema PLM, en tanto BIM es
clave, porque es un método de modelado 3D que incluye información sobre los
procesos de trabajo consecutivos, la planificación, diseño, construcción y
mantenimiento. Concluyendo que la aplicación de tecnologías mejora la productividad
y que la clave está en fortalecer la interoperabilidad entre diferentes diseños y de
modelos para mejorar las practicas actuales. Sugiriendo una guía de diseño de modelos
de información 3D.
3Product Lifecycle Management (PLM), en español: Gestión del Ciclo de Vida de Productos: es el proceso
que administra el ciclo de vida completo de un producto desde su concepción, pasando por su diseño y
fabricación, hasta su servicio y eliminación.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
6
Application of 3D Bridge Information Modeling to Design and Construction of
Bridges (Shim, Yun, & Song, 2011)
Se analizó el uso de un modelo de objetos 3D como mecanismo para incorporar
elementos paramétricos para el análisis de la estructura y el proceso de diseño.
Proporcionando información para desarrollar un sistema de automatización sobre los
procedimientos requeridos para la buena ejecución de la metodología en el diseño y
construcción de un puente.
Se analizaron modelos digitales paramétricos en 4D y 5D durante cuatro años para
sugerir una guía de diseño para la implementación de la metodología, para que los
cambios actuales en los programas y procesos sean eficaces en el mejoramiento de las
técnicas de construcción de puentes.
Applications of Building Information Modeling in Cost Estimation of
Infrastructure Bridges (Marzouk & Hisham, 2012)
En el documento se presenta el uso de BrIM en los cálculos detallados de estimación de
costos y flujo de efectivo. Para las estimaciones detalladas de los costos, se presenta una
metodología que depende de la información de los elementos del modelo. Se incorpora
información a los elementos referente a: nombre del contratista / subcontratista /
proveedor, la numeración de material, etc. Mediante el uso de un programa desarrollado
por el lenguaje C#, la información añadida es exportada a una hoja de Excel, además de
otros atributos inteligentes de los elementos del modelo, como ID, volumen, longitud, el
tipo de material, etc. Facilitando la ejecución de estimaciones detalladas para su
posterior revisión. Para finalizar realizan la vinculación de la información obtenida en
la hoja de Excel mediante un macro a un modelo 4D, para simular el flujo de efectivo
empleado a una fecha definida.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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4 Marco teórico
La metodología BrIM (Bridge Information Modeling) se fundamenta en el extenso uso que
se ha hecho de BIM (Building Information Modeling). Aunque tienen los mismos
fundamentos y objetivos su principal diferencia radica en el desarrollo y evolución de las
herramientas disponibles para la ejecución del modelado de información, debido a las
notorias diferencias en cuanto a la tipología de estructuras. Adicionalmente la experiencia
derivada del uso de estas a nivel global tiene una gran discrepancia, mientras que BIM lleva
años siendo aplicada a proyectos de construcción, BrIM surgió de la necesidad de mejorar
el trabajo de planeación y control sobre los proyecto de infraestructura.
Estas metodologías surgen como solución a los inconvenientes que se han presentado
durante la elaboración de diseños durante las últimas décadas, a causa que las herramientas
empleadas han evolucionado, desde el dibujo manual técnico al dibujo asistido por
computador, a razón de los avances tecnológicos.
A continuación se presenta una tabla de evolución que compara aspectos relevantes de las
metodologías implementadas para la representación de diseños de construcción:
Dibujo Manual CAD BIM/BrIM
Era Antes 1982 1982 al actual Posterior al 2000
Herramienta Triangulo y escuadra AutoCAD software Revit
Producto Dibujo a mano técnico Dibujo digital técnico Base de datos en objetos
constructivos
Método
Líneas, arcos, círculos,
sombreado y texto
Líneas, arcos, círculos,
sombreado y texto
Paredes, vigas,
columnas, ventanas,
puertas
Formato
2D y vistas isométricas 2D, 3D y objetos sólidos 2D, 3D, 4D (tiempo), 5D
(balance económico y
tiempo), nD (energía,
materiales, etc.)
Resumen del
producto
No hay datos calculado
en el dibujo técnico
descrito
No hay datos calculado
en el dibujo técnico
descrito
Base de datos en la
estructura de forma
digital, que puede
interactuar con otros
modelos y en
aplicaciones BIM
Manera en que
la información
es utilizada
Profesionales altamente
capacitados y calificados
deben interpretar y
utilizar la información
manualmente
Profesionales altamente
capacitados y calificados
deben interpretar y
utilizar la información
manualmente
Profesionales altamente
capacitados y calificados
en utilizar la
información en un
formato informatizado
con BIM Tabla 1 – Tabla de evolución (Dibujo Manual, CAD, BIM) 4
4Autodesk Currículo Estructural 2013 – Unidad 1: Introducción del BIM Estructural
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
8
4.1 Definición de BrIM (Bridge Information Modeling)
Se podria definir BrIM como el conjunto de sistemas, métodos y medios de
almacenamiento digital utilizable para generar el modelo de información de un puente que
permite combinar la información asociada con el diseño y construcción desde varias
disciplinas. BrIM permite a los usuarios acceder y ver la información asociada a un
proyecto usando diferentes modelos, tales como; geométrico, estructural, fisico, y
constructivo(Herman, Trotta, & Peterson, 2012).
Los siguientes modelos son lo que hacen parte de la integración que tiene como fin obtener
un modelo común, aportando la información que luego será interrelacionada en un conjunto
consolidado de datos, y con posibilidad de ser empleada de una manera practica en la
actividades de construcción:
El modelo geométrico proporciona una conexión entre el diseño de la carretera y el
diseño del puente. El modelo geométrico es la columna vertebral de BrIM, ya que
representa los atributos espaciales más básicos del modelo. Componentes y
perspectivas son controlados por este modelo. Un modelo geométrico se compone
de elementos que describen la distribución horizontal y vertical de las
características estructurales dentro de la estructura del puente. Por ejemplo, las
vigas se pueden representar como un elemento que se ajusta al diseño horizontal de
la vía que puede ser de una tangente horizontal, curvada o segmentos de espiral.
Cada segmento de este elemento está influenciada por la geometría vertical
predefinida para producir una ubicación final en el espacio. Por lo general, los
elementos descritos se limitan a las líneas de referencia que representan una
colección de subcomponentes. Por ejemplo, una línea de referencia viga controla la
ubicación, colocación y dimensiones de los elementos secundarios relacionados
(aisladores, placas de brida, refuerzos, etc.) dentro del modelo.(Herman, Trotta, &
Peterson, 2012)
El análisis estructural requiere una disposición estricta de los componentes que
contienen una multitud de atributos para almacenar las propiedades físicas, para el
posterior análisis del diseño. El análisis estructural y el modelo de diseño incluyen
aquellos componentes que pueden incluir suposiciones hechas sobre las
características físicas de la estructura. Un modelo de análisis estructural del puente
puede ser representado por una amplia variedad de detalles y/o componentes. En el
pasado, este modelo se ha mantenido independiente de puntos de vista geométrico,
físico o de la construcción. A veces se simplifica el modelo basado en la
complejidad de la estructura que se está construyendo. Esto se debe, en parte, a la
potencia de cálculo disponible para el ingeniero. Los modelos más complejos
requieren más tiempo para crear y requieren más potencia computacional para
procesar. El tipo y nivel de detalle del modelo en las realizaciones se escala
fácilmente para ayudar al usuario en función de la aplicación de los datos. Por
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
9
ejemplo, mediante BrIM se podría utilizar el modelo para crear un análisis de
elementos finitos mediante herramientas externas.(Herman, Trotta, & Peterson,
2012)
El modelo físico es una representación geométrica 3D precisa de los componentes
estructurales dentro de la estructura del puente. Este modelo puede incluir
componentes con detalles hasta del elemento más pequeño de la estructura de un
puente. En algunos casos, este detalle será suficiente para calcular las cantidades
volumétricas para la estimación de costos y la planeación de la construcción. Los
modelos de este tipo podrían ser transformados para su uso en representaciones en
3D, animaciones o entornos virtuales.(Herman, Trotta, & Peterson, 2012)
Los modelos de construcción, están revolucionando el sector de la ingeniería civil
debido a la transferencia de datos a los equipos y maquinaria de construcción. El
modelo de construcción incluiría, por ejemplo, los datos indicando la información
del modelo geométrico y las dimensiones estructurales del puente al detalle, de
manera unificada. Tradicionalmente, todo lo necesario para diseñar y construir la
estructura del puente se encuentra en planos, fragmentado la información que es
suministrada a los involucrados en la construcción, etc. Además parte de la
información presentada en la documentación tradicional, se está volviendo
innecesaria. Por ejemplo, el gran número de secciones transversales presentadas
de la carretera puede ser información obsoleta, ya que la maquinaria puede ser
programados directamente a cambiar su movimiento de la cuchilla para seguir un
modelo digital del terreno (DTM) a través de unos dispositivos de control digitales
programables.(Herman, Trotta, & Peterson, 2012)
Como se puede concebir, BrIM proporciona un sistema de modelado que permite utilizar la
información completa, organizada y coordinada de varios aspectos del diseño y
construcción de un puente. Dicha información sería aprovechada por los distintos usuarios
involucrados en la concepción de un proyecto, según disponga los requerimientos
particulares de cada uno de los implicados.
4.2 Cuantificación de costos y materiales
Durante el proceso de estimación de costos, los responsables de cuantificar las cantidades y
costos suelen comenzar con la lectura e interpretación de los dibujos presentados en los
planos. Este método aumenta la posibilidad de error humano y sigue cualquier inexactitud
que pueda haber en los dibujos originales. El tiempo empleado en la cuantificación varía
según el proyecto, bajo los procedimientos tradicionales la gran parte del tiempo de
elaboración de un presupuesto, se invierte únicamente en la cuantificación de materiales.
Por lo que sería una gran ventaja la utilización de modelos virtuales para la estimación de
costos, a razón de que las mediciones, conteos y cálculos se generan directamente de la
información consolidad del modelo, y no únicamente de dibujos. Considerar el uso de los
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
10
programas que aplican esta metodología, dosifica el esfuerzo realizado cuando se debe
reprocesar la información a causa de modificaciones dimensionales o características de los
elementos, reduciendo el error humano debido a que los cambios ejecutados repercuten
automáticamente en las cantidades contenidas del modelo. (Marzouk & Hisham, 2012)
4.3 Definición de 4D Y 5D
El modelo que permite realizar la planificación constructiva del proyecto se denomina 4D y
el que facilita la cuantificación de cantidades y costos del proyecto se denomina 5D.
Los modelos 4D y 5D son compuestos por el modelo 3D que representa la combinación de
la geometría para métrica de los objetos con la programación y el análisis de costos
respectivamente.
Como se mencionó anteriormente el modelo 4D, consta del modelo 3D combinado con la
programación o programaciones del proyecto. Lo que permite visualizar las fases
constructivas a las personas involucradas en la planificación y construcción de la obra,
mediante la simulación prevista. Documentando el proceso de construcción para la libre
consulta, evaluación y modificación de los interesados en la organización y coordinación de
las actividades a realizar.
El modelo 5D consta del modelo 3D combinado con los análisis de costos y cantidades del
proyecto, lo que permite visualizar el progreso de las actividades de construcción y sus
costos relacionados con el tiempo de ejecución de estas.
4.4 Programas empleados
A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los programas empleados para
el desarrollo del proyecto.
4.4.1 Autodesk® Revit Structure® 2012
El software Autodesk® Revit Structure® integra un modelo físico editable para desarrollar
el análisis, diseño y documentación de alguna estructura a construir.
Permite crear modelos propios o importados de otro software, conformando conexiones
entre modelos que facilitan la gestión de cambios del diseño a partir de los elementos
paramétricos con que se construye el modelo virtual.
4.4.2 Autodesk® Revit Structure Extensions® 2012
La extensión de Revit® permite ampliar las capacidades de Autodesk® Revit Structure®
en aspectos importantes para la construcción del modelo virtual que incluye: análisis
estructural, modelado de refuerzo, interoperabilidad y la documentación de construcción.
Adicionalmente facilita el modelado de puentes a partir de los criterios definidos por el
usuario, tales como la creación o importación de la geometría de la carretera y la definición
de los parámetros básicos de la conformación estructural del puente, entre ellos la forma y
disposición de estribos, pilares, barandas, vigas, etc.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
11
4.4.3 Autodesk® Navisworks® 2012
El software Autodesk® Navisworks® constituye un modelo basado en diseños 3D con las
herramientas de visualización y programación para compartir información detallada del
proyecto, a cada una de las partes que contribuyen en este durante el tiempo de
construcción, creando un modelo 4D.
El modelo 4D generado por el programa permite integrar distintos modelos en uso solo, a
través del cual se pueden detectar potenciales dificultades al simular el proceso constructivo
con el fin de prever y evitar inconvenientes, falencias e inconsistencias antes del comienzo
de la obra.
4.4.4 Autodesk® Quantity Takeoff® 2012
El software Autodesk® Quantity Takeoff ® combina la información del modelo virtual de
un proyecto con datos relacionados a la cuantificación de costos y cantidad de materiales
referentes a los elementos integrantes de la construcción planificada.
Utilizando el programa se aprovechan los datos concernientes a las propiedades de los
elementos paramétricos empleados para medir, contar y asignar los precios a los objetos del
proyecto.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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5 Marco Práctico
5.1 Localización geográfica del puente
El proyecto corresponde a la construcción de la doble calzada entre la ciudad de Bogotá y
Villavicencio. En el sector del Tablón en el PK37.2 de la vía existente.
Coordenadas geográficas
Latitud 4°21'49.98"N
Longitud 73°53'58.74"O
Datum BOGOTÁ y MAGNA-SIRGAS
Tabla 2 – Ubicación geográfica del puente
Figura 1 – Ubicación general del puente (Google Earth)
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 2 – Ubicación del puente (Google Earth)
El puente se encuentra ubicado en el alineamiento denominado Desvió 3, que concierne a
una calzada paralela a la vía existente. Se planea el diseño y construcción con el objetivo de
darle continuidad a la calzada debido a la topografía que ha sido generada por un obstáculo
natural correspondiente a una quebrada que desemboca en el rio negro.
5.2 Tipología del puente
Los puentes de vigas rectas representan la tipología sencilla y más usada, en proporción con
otros tipos de puentes. Esto debido a la poca complejidad del diseño, dada la amplia
experiencia y uso recurrente de este tipo de puentes en los proyectos de construcción vial y
la amplia variedad de sistemas de construcción que se han implementado para solventar las
necesidades particulares de cada proyecto.
El comportamiento estructural de esta tipología se fundamenta en la forma como las vigas
rectas soportan las cargas a través de las tensiones internas provocadas por la flexión del
elemento, que a su vez transmiten las cargas a los apoyos que pueden ser estribos o pilas,
dependiendo de la cantidad de tramos planificados.
5.3 Descripción de la estructura
La estructura es un puente recto de vigas simplemente apoyadas de una luz de 20.0m, que
se requiere para el paso de la vía sobre un cauce existente.
5.3.1 Superestructura
La superestructura está conformada por:
Una losa con un ancho de 12.8m que sostiene; la calzada, dos barreras de trafico
tipo new jersey, y un andén peatonal de 1.20m con su respectiva baranda de
seguridad.
Una calzada de 10.9m, con un espesor de 0.05m.
Cada barrera de trapico tiene una altura 0.90m y una anchura de 0.35m.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Cuatro vigas rectas en forma de I, con una altura de 1.15m, separadas entre ejes una
distancias de 3.15m.
5.3.2 Subestructura
La subestructura está compuesta por dos estribos de concreto con similar configuración,
conformadas por:
Un espaldar con un espesor de 0.30m.
Una viga cabezal de 1.20m de altura por 1.80m de base.
Cuatro pedestales alineados con cada una de las vigas.
Dos topes ubicados en la parte externa de las vigas exteriores.
Dos tapas ubicadas en los extremos del estribo.
Dos aletas ubicadas a los costados de la estructura, con paredes de 0.35m y cuya
geometría varía dependiendo de las condiciones del terreno.
5.3.3 Cimentación
Seis caissons de concreto de 1.50m de diámetro que hacen parte del apoyo de la
viga cabezal, tres en cada estribo.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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6 Metodología
Se implementaron los programas para la generación del modelo y manipulación de este
para obtener la información relacionada a la construcción del puente. El proceso de
construcción del modelo y manipulación de este es presentado a continuación.
6.1 Elaboración de modelo paramétrico (3D)
La construcción del modelo inicia a partir del diseño geométrico de un proyecto de
infraestructura, que en determinados lugares sugiera la construcción de una estructura que
permita el libre paso de los vehículos a circular. En este caso un puente.
A partir del proyecto vial generado y representada en Auto CAD Civil 3D® se obtiene
información relevante para el diseño como lo es la ubicación de los elementos estructurales
en abscisado, topografía, peraltes de tramo, etc.
La principal herramienta para generar la representación del puente en un modelo 3D, se
obtiene a partir de las extensiones que Autodesk® tiene disponible es su plataforma virtual.
En este caso particular se usa Autodesk Revit Software Extensions para Autodesk® Revit®
Structure 20125, el cual permite aumentar las opciones de operatividad del programa para
realizar labores de manera más sencilla como el modelado, el refuerzo de concreto, la
interoperabilidad y la documentación de toda la construcción del proyecto.
Figura 3 – Menú extensión RevitStructure 2012 para puentes
5https://students.autodesk.com/?nd=revit_extensions
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
18
6.1.1 Modelación de superficie topográfica
Se dispuso de la extensión de Revit Structure 2012 para le representación del terreno y
calzada del proyecto. Se realizó la integración con el proyecto de Civil 3D, la extensión
permitió extraer las superficies y calzadas presentes en el modelo Civil. Es necesario
mantener los dos programas en ejecución durante la integración del modelo.
Luego de la integración, se debe manipular la información extraída para generar el modelo.
Es importante estar familiarizado con la geometría y el diseño de la vía para la correcta
introducción de la información que se realiza mediante el siguiente procedimiento:
Figura 4 – Integración del modelo Civil 3D con
RevitStructure
Figura 5 – Filtro de la superficie y corredor del modelo
Civil 3D
1. El proyecto en Civil 3D se ejecuta a la vez que el proyecto en Revit Structure. Mediante la
herramienta de integración entre los programas mencionados se cargan las superficies y
corredores existentes en el modelo Civil al modelo Revit, luego se debe realizar un filtro del
corredor(es) y superficie(s) que se deseen utilizar.
Figura 6 – Configuración y delimitación del corredor
Figura 7 – Configuración de la geometría horizontal
2. Al importar el corredor, se importan todas
sus propiedades como el abscisado, se puede
delimitar la zona de trabajo de la calzada
seleccionando el inicio y fin de algún
3. Del tramo de corredor seleccionado se puede
verificar la geometría horizontal.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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segmento del corredor.
Figura 8 – Configuración de la geometría vertical
Figura 9 – Configuración de las secciones
4. Del tramo de corredor seleccionado se
puede verificar la geometría vertical, y
seleccionar el terreno que representara la
topografía del sitio.
5. En cada una de las secciones del tramo
seleccionado anteriormente, se establece las
propiedades de la calzada. Como son los
peraltes respectivos, el ancho y la distancia
al eje de la estructura del puente. Donde el
(1) representa el costado izquierdo y el (2) el
costado derecho.
Figura 10 – Configuración de la superficie topográfica Figura 11 – Representación del modelo topográfico
6. Se configura la representación de la
topografía adyacente al corredor,
limitándola y/o seleccionando la respectiva
superficie.
7. Se consolida la representación del modelo
topográfico en coordenadas reales y con la
respectiva superficie establecida.
Tabla 3 – Procedimiento para la generación de la superficie topográfica y calzada
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 12 – Generación del terreno y calzada en Revit
6.1.2 Modelación de elementos estructurales
La extensión de Revit Structure 2012 además de generar la topográfica y calzada, permitió
modelar el puente. Para lograrlo fue necesario tener claridad sobre la tipología y
dimensiones básicas del diseño de los componentes del puente.
Para este proyecto en particular, se tenía como base la documentación (planos y memorias
estructurales) elaborada de manera tradicional, lo que facilito la concepción de la estructura
y su posterior representación en el modelo 3D.
Por defecto la extensión tiene incorporadas familias para la generación del modelo. En
varios casos estos elementos no alcanzaban a representar el detalle esperado, lo que limita
la concepción e inventiva del diseñador en el momento de seleccionar el tipo de
componentes a emplear. Para solucionar esto fue necesario crear nuevos elementos que se
ajustaran a las especificaciones del diseñador y hacer inclusión de estos posteriormente.
La generación del modelo 3D del puente se presenta a continuación;
Figura 13 – Ubicación de la posición de las pilas y estribos
1. Se define la cantidad de estribos y pilas del puente, para este proyecto el puente únicamente
está apoyado en estribos.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 14 – Dimensionamiento de la losa
2. Para el tablero del puente se establece el espesor y ancho de la losa en general, pero en las
zonas donde se ubican las vigas se incorporan unos parámetros adicionales. El ancho total de la
losa se debe definir por las distancias entre los bordes de la calzada y de la losa.
Figura 15 – Dimensionamiento de la calzada
3. Se debe indicar el espesor, un sobre ancho en cada costado de la calzada y la extensión de esta
a partir del eje de estribo.
Figura 16 – Dimensionamiento de las barreras de trafico
4. A las barreras de tráfico seleccionadas se les asigna un dimensionamiento básico, en relación a
su altura y anchura. En el caso de la barrera de tráfico tipo new jersey es necesario especificar
parámetros adicionales que describan la geometría de la cara interna de misma.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 17 – Dimensionamiento secundario de las barreras de trafico
5. Para definir los parámetros adicionales se accede a la opción “More parameters”, el cual
ejecuta una ventana adicional que permite la incorporación de alturas y anchos de cada uno de
los puntos de quiebre de la cara interna de la barrera.
Figura 18 – Distribución de conjunto de vigas
6. La distribución del conjunto se vigas se define a partir de las distancias que deben tener el eje
de las vigas exteriores en relación a los bordes de la calzada y la extensión de estas a partir del
eje de los estribos.
Figura 19 – Dimensionamiento de viga
7. Se utiliza uno de los elementos por defecto que utiliza la extensión de Revit, en este caso una
viga de concreto en I, en la cual se indican los parámetros de la viga a emplear. Pero estos
elementos serán reemplazados posteriormente debido a que no representan exactamente la viga
que se desea utilizar para este proyecto. Proceso que será descrito más adelante.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 20 – Dimensionamiento de pedestales
8. Los pedestales están representados en 2 partes, la parte superior que representa el neopreno y
la parte inferior representa la caja de concreto que parte de la cara superior del estribo y ajusta
su altura en razón de la posición de la viga.
Figura 21 – Dimensionamiento de estribo 1 y 2
9. Los estribos indicados solo fueron generados para darle continuidad a la generación del
modelo mediante la extensión, ya que ninguna de las familias por defecto podía representar el
tipo de estribo sugerido por el diseñador. Tabla 4 – Procedimiento para la generación preliminar del modelo 3D del puente
El modelo generado aunque representa la estructura de un puente, queda a consideración
del equipo de estructuras realizar las modificaciones requeridas en el modelo para satisfacer
los criterios de diseño empleados. Entre los que esta la sustitución de elementos.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 22 – Modelo 3D generado por la extensión de Revit
Los elementos resaltados (vigas, pedestales, estribo) debieron ser reemplazados para
cumplir con el diseño propuesto originalmente, debido a que los componentes que la
extensión contiene por defecto no permitieron representar de manera eficaz el diseño
planificado. Adicionalmente falta incluir la cimentación profunda.
A continuación se desarrollara el proceso de creación y sustitución de cada uno de los
elementos.
6.1.2.1 Viga, creación y sustitución de los elementos
Al generar el modelo mediante la extensión, se utiliza la viga por defecto de sección
uniforme. Es de gran importancia que al introducir la información del dimensionamiento de
la sección transversal sea igual en los parámetros comunes (altura, ancho) a la viga de
diseño, ya que durante el proceso de creación del modelo algunos componentes del puente
requieren las dimensiones de la viga, debido a que afectan la posición y tamaño de
elementos, como por ejemplo, la altura de los pedestales y/o la posición de la viga cabezal.
Figura 23 – Vigas empleadas
Viga por defecto de
sección uniforme
Viga generada de
sección variable
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Fue necesaria la creación de la viga de sección variable para representar de la mejor manera
la geometría de la viga recomendada por el diseñador. Para la creación de este elemento es
necesario utilizar la plantilla de “Armazón estructural”.
Como base se utilizó la familia de la viga de sección uniforme en la que se realizaron las
modificaciones para generar una viga de sección variable. Estas modificaciones
consistieron en que la sección trasversal de la viga fuera de forma rectangular. (Extremos y
parte central), y los demás tramos mantuvieran la sección en forma de I. Debido a esto se
conforman zonas de transición entre secciones.
Figura 24 – Secciones trasversales típicas de la viga
La creación de la viga con sección variable se logró mediante el uso de “fundido de
barrido”, que consiste en establecer la sección inicial y final (previamente parametrizadas)
de un elemento y establecer los parámetros del recorrido (camino) entre una sección y otra.
Figura 25 – Transición de secciones
Este procedimiento se repite a lo largo de la viga modificando las secciones de inicio y fin
del barrido. Luego, se establecen las longitudes de transición de cada tramo.
Adicionalmente se incluirán orificios en los tramos macizos de los extremos de la viga para
facilitar la inserción de elementos para el posterior posicionamiento de las vigas.
El proceso de sustitución inicialmente fue de cargar la familia al proyecto e insertar la viga
de sección variable a un costado del puente y cambiar los parámetros para que concuerden
la inclinación de la viga con la pendiente de la calzada. Luego se desplazaba a la posición
correcta de manera manual sobre cada pedestal. Este procedimiento genero problemas ya
que se generaban pequeñas imprecisiones del posicionamiento y contacto de los extremos
de la viga.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 26 – Distribución y transición de secciones en la viga
Por tal motivo se resolvió, emplear un procedimiento alterno que consistía en cambiar el
nombre dentro del proyecto del elemento tipo viga con el nombre que se identifica la viga
de sección variable. Inmediatamente se procede a cargar la familia, a lo cual el programa
advertirá si desea reemplazar la familia ya existente, se realiza la confirmación. Este
proceso permite que los parámetros incluidos en las vigas generadas por la extensión, se
trasladen a las vigas incluidas por el usuario, impidiendo errores de transcripción de datos y
reduciendo el esfuerzo de desplazar las vigas a una posición de forma manual.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 27 – Sustitución de vigas en el modelo
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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6.1.2.2 Pedestal, topes y tapas, creación y sustitución de los elementos
Al igual que la generación de las vigas, la extensión genera unos elementos para los
pedestales por defecto, fue necesaria la creación de un componente para representar de la
mejor manera la geometría de los pedestales, topes y tapas recomendada por el diseñador.
Figura 28 - Pedestales empleados
Para la creación de este elemento se usó como base la plantilla de “Modelo Genérico”
A diferencia de los pedestales creados por defecto a través de la extensión de Revit®, que
son elemento sin conexión entre sí, la familia generada los agrupa en un solo elemento. La
diferencia principal radica en la adición de las tapas y topes ubicados al costado exterior de
los pedestales que soportan las vigas externas.
La creación se logró mediante el uso de “fundido”, que consiste en establecer una sección
inicial (previamente parametrizadas) de un elemento y establecer el parámetro de recorrido
(camino) de la sección. Procedimiento realizado para los pedestales internos y externos,
Figura 29 – Sección pedestal, tope y tapa externo
Pedestales, Topes, Tapas
generadas
Pedestales simples por
defecto
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Figura 30 – Sección pedestal interno
Adicionalmente a estos elementos se les añadieron parámetros para realizar su correcta
distribución sobre el respectivo estribo, de tal forma que la separación entre los elementos
modelados fuera coincidente con la distribución de las vigas.
Figura 31 – Distribución de pedestales
El procedimiento para incorporar esta componente al modelo, consistió en extraer de los
pedestales creados por la extensión, la altura total de cada uno. La cual sería asignada al
respectivo pedestal de la familia creada. Se insertó el componente y se ubicó sobre la viga
cabezal del estribo. Se hicieron los ajustes necesarios del tamaño y distribución de los
pedestales, topes y tapas. Por último se incorporaron los neoprenos.
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Figura 32– Sustitución de apoyos en el modelo
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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6.1.2.3 Estribo, creación y sustitución de los elementos
Para realizar la generación de una familia que representara los diferentes componentes del
estribo, se debió realizar el modelado de cada elemento de manera diferente, e
incorporarlos en un solo conjunto.
A continuación se explica el proceso de creación del estribo separado en los siguientes
elementos.
Viga cabezal y espaldar
Aletas
Apoyo y losa de aproximación
6.1.2.3.1 Viga cabezal, espaldar
Figura 33 – Estribo, viga cabezal y espaldar
La construcción de este elemento debió ser compleja debido a los parámetros que influyen
en su dimensionamiento. Por lo que se utilizó una metodología de intersección de diferentes
formas para generar los elementos.
La viga cabezal y el espaldar del estribo se generaron a partir del mismo elemento
compuesto por una forma sólida generada con la herramienta “barrido”, que consiste en un
perfil transversal parametrizado. Esta sección se reproduce a lo largo de un camino de
longitud constante, con lo que se genera un elemento sólido.
Para delimitar la geometría final del elemento, se usaron formas vacías que cumplen la
función de crear formas negativas, que cortan geometría sólida. Las formas vacías que se
generaron a los costados cumplieron la función de ajustar el largo total del barrido
anteriormente creado, y la forma vacía superior permite definir la altura del espaldar en el
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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eje del estribo y además realizar el ajuste para representar las inclinaciones de la parte
superior del estribo que deben concordar con el peralte de la calzada.
Figura 34–Viga cabezal y espaldar, elementos del barrido
Figura 35 – Viga cabezal y espaldar, formas sólidas y vacías
Camino de barrido
Perfil
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 36 – Viga cabezal y espaldar, forma vacía superior
6.1.2.3.2 Aletas
Figura 37 – Estribo, aletas
La construcción de este elemento se generó a partir de la herramienta “extrusión”. Las
aletas del estribo se generaron a partir del mismo elemento que consiste en un perfil
parametrizado, que permite modificar libremente la geometría de la aleta para ajustarse
fácilmente a las condiciones del terreno.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
34
Figura 38 – Aleta, perfil parametrizado
6.1.2.3.3 Apoyo y losa de aproximación
Figura 39 – Estribo, apoyo y losa de aproximación
La losa de aproximación y su respetivo apoyo se generaron a partir del mismo elemento
compuesto por una forma sólida generada con la herramienta “barrido”, que consiste en un
perfil transversal parametrizado. Esta sección se reproduce a lo largo de un camino de
longitud variable, limitado en sus extremos por las cara interna de las aletas, con lo que se
genera un elemento sólido.
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Figura 40 – Apoyo y losa de aproximación, perfil
Figura 41 – Apoyo y losa de aproximación, elementos del barrido
Para finalizar, después de haber generado cada uno de los elementos del estribo por
separado, se consolidan y se relacionan los parámetros comunes. Dando como resultado el
estribo establecido en el diseño.
Se repite el procedimiento de sustitución antes descrito para la sustitución de algún
elemento del modelo, como en su momento se realizó para la inserción de las vigas de
sección variable.
Con esto se finaliza la concepción estructural de la superestructura y la subestructura.
Camino de barrido
Perfil
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Figura 42 – Sustitución de estribos en el modelo
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6.1.2.4 Cimentación, creación e introducción de los elementos
La cimentación sugerida consistió en la implementación de caissons, conformados por
módulos de un metro (1m) de altura.
El objeto creado consistió en una estructura que representaría el anillo externo de
contención de la excavación, que posteriormente seria rellenado.
Figura 43 – Caisson, módulo de anillo
El anillo exterior se generó a partir de una intersección de formas, con la herramienta
“fundido” se concibió una forma sólida que cambia a lo largo de una longitud, fundiéndose
desde una forma inicial a una forma final, en este caso las formas eran circunferencia de
diferente diámetro, para concebir la forma final de anillo hueco se utilizar la misma
herramienta pero aplicada a la creación de una forma vacía. El proceso se repite para
representar el relleno del anillo.
Finalizada la concepción del módulo se procede a generar el caisson, el cual implementara
el modulo creado para multiplicarlo y ajustar su tamaño al sugerido para la cimentación.
El proceso de multiplicación se realizó a través de la herramienta “matriz lineal” que
permite reproducir una cantidad establecida de algún elemento a una separación definida.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 44 – Caisson, matriz lineal
Se inserta la familia del caisson en el modelo, para luego realizar la ubicación de cada uno
de estos. Se define la cantidad de módulos en función de la longitud de la cimentación
sugerida.
Figura 45 – Incorporación de cimentación
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
39
6.2 Modelación del refuerzo estructural de acero
Para la generación del refuerzo estructural se describirá a continuación el procedimiento
utilizado, usando las herramientas disponibles del programa.
6.2.1 Plantilla de refuerzo estructural
Parte fundamental de lograr un dibujo eficiente y preciso de los elementos de refuerzo
estructurales la definición de las propiedades básicas de la figuración y tamaño, como lo
son los diámetros comerciales, los radios de curvatura y la longitud de los ganchos.
Esto se debe configurar en la plantilla utilizada para realizar los dibujos de las armaduras
estructurales.
En la siguiente tabla se presentan los diámetros y codificación de las barras de refuerzo
utilizadas:
Código Diámetro
mm Pulgadas
#3 9.50 3/8”
#4 12.70 1/2”
#5 15.90 5/8”
#6 19.10 3/4"
#7 22.20 7/8”
#8 25.40 1” Tabla 5 – Diámetro barras de refuerzo
En la siguiente tabla se presentan las curvaturas y longitudes de los ganchos en función del
diámetro y ángulo para las barras de refuerzo utilizadas:
Código
Diámetro
de
curvatura
(mm)
Ganchos
90° 135° 180°
D. Curvatura
(mm)
Longitud
(mm)
D.
Curvatura(mm)
Longitud
(mm)
D. Curvatura
(mm)
Longitud
(mm)
#3 60.0 60.0 150.0 40.0 105.0 60.0 125.0
#4 80.0 80.0 200.0 50.0 115.0 80.0 150.0
#5 95.0 95.0 250.0 65.0 140.0 95.0 175.0
#6 115.0 115.0 300.0 115.0 205.0 115.0 200.0
#7 135.0 135.0 375.0 135.0 230.0 135.0 250.0
#8 155.0 155.0 425.0 155.0 270.0 155.0 275.0 Tabla 6 – Longitudes y curvaturas de barras de refuerzo
Con las herramientas de dibujo se crearon cada una de las formas de los refuerzos
estructurales a emplear, a cada elemento se le coloco una acotación para especificar los
parámetros de la forma diseñada, y a cada acotación se le adjudico una etiqueta, de no hacer
esto las barras no se podrían considerar paramétricos. De igual forma en la ventana de
parámetros de forma se especifica el ángulo con que termina y empieza el dibujo, además
de los otros parámetros dimensionales previamente creados u asignados.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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La forma principal de verificar si el refuerzo dibujado cumple los requisitos para ser
utilizado en el modelo, es usando la herramienta “Estado de forma”, que al no reportar
algún error o inconsistencia indica la correcta y completa construcción del dibujo.
Figura 46 – Herramienta, Editor de familias
Figura 47 – Herramientas para dibujo y parametrización de las familias de refuerzo estructural
Figura 48 – Parámetros de forma de armadura
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Terminada la creación del dibujo de los refuerzos diseñados, se cargan las familias al
modelo, dando disponibilidad inmediata para el uso de estas.
Figura 49 – Navegador de formas de armaduras
6.2.2 Consideraciones preliminares del modelado del refuerzo de acero
Para iniciar el dibujo del refuerzo es necesario hacer la verificación y definición de los
siguientes aspectos:
6.2.2.1 Anfitriones de refuerzo validos
Para lograr dibujar el refuerzo se deben tener las siguientes consideraciones en relación con
el anfitrión:
1. Un anfitrión de refuerzo es válido si la familia tiene asignada en el parámetro
“Material” en el modelo este configurado como concreto.
2. Los siguientes tipos de familias son válidos como anfitriones: Armazón estructural,
Pilares estructurales, Cimentación estructural, Conexiones estructurales, Suelos, Muros,
Losa de cimentación, Cimentación de muro, Borde de losa.
3. Los elementos del tipo de familia, modelo genérico podrán alojar refuerzo la sección
transversal siempre y cuando esta opción sea permitida.
6.2.2.2 Recubrimiento de armadura
El recubrimiento de la armadura se define con relación a las caras del anfitrión
correspondiente, y lo que permiten es controlar el desfase interno de la armadura con
relación a las caras expuestas del elemento. Es importante definir correctamente este
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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parámetro debido a que puede afectar considerablemente la geometría final de las
armaduras.
Figura 50 – Recubrimiento y ubicación de armadura6
6.2.3 Modelado del refuerzo de acero
La modelación del refuerzo de la estructura se realizó mediante las herramientas básicas de
Revit®.
Figura 51 – Herramienta de modelación de refuerzo plano
Procedimiento de cómo se realiza el dibujo del refuerzo estructural en los elementos
anfitriones:
1. Se debe crear una vista en corte del elemento a reforzar.
2. Empleando la herramienta “Armadura” .
3. Al seleccionar la herramienta se activa el navegador de formas de armaduras, del
cual se escoge la forma de armadura a utilizar.
4. De la pestaña “Orientación de colocación”, seleccionar alguno de las siguientes
opciones;
Paralela a plano de trabajo
Paralela a recubrimiento
Perpendicular a recubrimiento
El cual definirá la forma como se alinea el refuerzo colocado en el anfitrión
5. La armadura se ajustara a la sección utilizada, para revisar y editar longitudes y/o
propiedades del refuerzo se deben usar otras vistas creadas.
6 Manual del usuario, Revit Structure 2011, Pag 415
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
43
El procedimiento anterior aplica para la ubicación de un único refuerzo, en caso de que este
elemento se replique a lo largo del anfitrión, la mejor manera de agilizar el proceso de
adición, es el uso de las herramientas del “Conjunto de armaduras”, cuyas opciones se
describen brevemente a continuación:
Número fijo: Número de barras es constante e introducido por el usuario, el
espaciado entre refuerzos es ajustable.
Espaciado máximo: Espaciado máximo de barras es constante e introducido por el
usuario, el número de barras cambia según la distancia de desarrollo del conjunto de
barras.
Número con espaciado: Número de barras y el espaciado son introducidos por el
usuario.
Espaciado libre mínimo: Espaciado mínimo de barras es constante e introducido
por el usuario, el número de barras cambia según la distancia de desarrollo del
conjunto de barras.
Estos procedimientos se aplican en todo el elemento a reforzar, creando gran variedad de
vistas para la creación de la totalidad del refuerzo.
Es recomendable tener experiencia en el dibujo bidimensional del refuerzo de estructuras,
ya que esto facilitara la concepción y creación de las vistas y cortes que se deben emplear
para dibujar de manera correcta el refuerzo del elemento, ya que proporcionalmente al
avance del dibujo estructural, la visibilidad de los conjuntos de armaduras implicara un
grado más alto de complejidad debido a la concentración de dibujos.
Figura 52 – Corte transversal y longitudinal del refuerzo en uno de los extremos de la viga
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
44
Figura 53– Refuerzo de acero en viga 1
Figura 54 – Refuerzo de acero en viga 2
Se presenta a continuación la tabla de barras de acero para la viga de sección variable que
fue reforzada.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
45
Figura 55 – Refuerzo de acero en viga3
Tabla de barras de acero para viga de 20m
Forma Diámetro de
barra Cantidad
Longitud
barra Peso total
Forma
Diámetro de
barra Cantidad
Longitud
barra Peso total
Forma de armadura 1 1/2" 5 3.07 m 15.26 kg
V4 1/2" 9 3.60 m 32.21 kg
Forma de armadura 1 1/2" 5 3.07 m 15.26 kg
V5 1/2" 4 1.01 m 4.02 kg
Forma de armadura 1 1/2" 5 3.08 m 15.31 kg
V5 1/2" 4 1.36 m 5.41 kg
Forma de armadura 1 1/2" 5 3.08 m 15.31 kg
V5 1/2" 4 1.37 m 5.45 kg
V1 1/2" 3 1.74 m 5.19 kg
V5 1/2" 4 1.38 m 5.49 kg
V1 1/2" 3 1.81 m 5.40 kg
V7 1/2" 1 3.79 m 3.77 kg
V1 1/2" 3 1.85 m 5.52 kg
V7 1/2" 1 3.81 m 3.79 kg
V1 1/2" 3 1.89 m 5.64 kg
V7 1/2" 1 3.84 m 3.82 kg
V1 1/2" 4 1.88 m 7.48 kg
V7 1/2" 1 3.87 m 3.85 kg
V1 1/2" 4 1.89 m 7.52 kg
V7 1/2" 1 3.88 m 3.86 kg
V1 1/2" 4 1.92 m 7.64 kg
V7 1/2" 1 3.88 m 3.86 kg
V1 1/2" 13 1.59 m 20.55 kg
V7 1/2" 1 3.90 m 3.88 kg
V1 1/2" 13 1.60 m 20.68 kg
V7 1/2" 1 3.91 m 3.89 kg
V1 1/2" 14 1.88 m 26.17 kg
V7 1/2" 1 3.92 m 3.90 kg
V1 1/2" 14 1.89 m 26.31 kg
V7 1/2" 1 3.92 m 3.90 kg
V3 1/2" 1 2.94 m 2.93 kg
V7 1/2" 1 3.92 m 3.90 kg
V3 1/2" 1 2.95 m 2.94 kg
V7 1/2" 1 3.94 m 3.92 kg
V3 1/2" 1 3.11 m 3.10 kg
V7 1/2" 1 3.94 m 3.92 kg
V3 1/2" 1 3.11 m 3.10 kg
V7 1/2" 1 3.95 m 3.93 kg
V3 1/2" 1 3.24 m 3.23 kg
V7 1/2" 1 3.95 m 3.93 kg
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
46
V3 1/2" 1 3.25 m 3.24 kg
V7 1/2" 1 3.96 m 3.94 kg
V3 1/2" 1 3.32 m 3.31 kg
V7 1/2" 1 7.27 m 7.23 kg
V3 1/2" 7 2.94 m 20.46 kg
V7 1/2" 1 7.27 m 7.23 kg
V3 1/2" 7 2.94 m 20.46 kg
V7 1/2" 1 7.43 m 7.39 kg
V3 1/2" 7 2.95 m 20.53 kg
V7 1/2" 1 7.54 m 7.50 kg
V3 1/2" 7 2.95 m 20.53 kg
V7 1/2" 1 7.54 m 7.50 kg
V3 1/2" 28 2.94 m 81.83 kg
V7 1/2" 1 7.57 m 7.53 kg
V3 1/2" 28 2.95 m 82.11 kg
V7 1/2" 1 7.57 m 7.53 kg
V4 1/2" 1 2.85 m 2.84 kg
V7 1/2" 1 7.58 m 7.54 kg
V4 1/2" 1 2.85 m 2.84 kg
V7 1/2" 1 7.59 m 7.55 kg
V4 1/2" 1 3.01 m 3.00 kg
V7 1/2" 1 7.59 m 7.55 kg
V4 1/2" 1 3.01 m 3.00 kg
V7 1/2" 1 8.99 m 8.94 kg
V4 1/2" 1 3.11 m 3.10 kg
V7 1/2" 1 8.99 m 8.94 kg
V4 1/2" 1 3.11 m 3.10 kg
V7 1/2" 1 9.00 m 8.95 kg
V4 1/2" 1 3.20 m 3.19 kg
V7 1/2" 1 9.00 m 8.95 kg
V4 1/2" 1 3.20 m 3.19 kg
V7 1/2" 1 9.00 m 8.95 kg
V4 1/2" 1 3.30 m 3.29 kg
V7 1/2" 1 9.01 m 8.96 kg
V4 1/2" 1 3.30 m 3.29 kg
V7 1/2" 1 9.02 m 8.97 kg
V4 1/2" 1 3.38 m 3.36 kg
V7 1/2" 10 1.07 m 10.64 kg
V4 1/2" 1 3.38 m 3.36 kg
V7 1/2" 11 0.49 m 5.36 kg
V4 1/2" 1 3.47 m 3.45 kg
V9 1/2" 7 1.35 m 9.40 kg
V4 1/2" 1 3.47 m 3.45 kg
V9 1/2" 7 1.35 m 9.40 kg
V4 1/2" 1 3.55 m 3.53 kg
V9 1/2" 7 1.37 m 9.54 kg
V4 1/2" 1 3.56 m 3.54 kg
V9 1/2" 7 1.38 m 9.61 kg
V4 1/2" 9 3.60 m 32.21 kg
V9 1/2" 27 1.35 m 36.24 kg
V4 1/2" 9 3.60 m 32.21 kg
V9 1/2" 27 1.38 m 37.04 kg
V4 1/2" 9 3.60 m 32.21 kg
Peso total del acero = 994.25 kg
Tabla 7 – Tabla de barras acero para viga de 20 m
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
48
6.3 Simulación del proceso constructivo en el tiempo (4D)
La simulación representara secuencialmente el orden constructivo de los componentes de la
estructura.
El primer paso consistió en exportar el modelo Revit® a un formato compatible con
Navisworks®. Esto se realizó con el fin de poder vincular los componentes a un
cronograma.
Figura 56 – Exportación del modelo Revit a Navisworks.
La planificación de la construcción consistió en representar cada uno de los elementos
modelados como una actividad, en un cronograma relacionando la duración necesaria para
la construcción de dicho elemento. Lo cual fue realizado mediante Project® y presentada a
continuación.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
49
Figura 57 – Cronograma de construcción
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
50
Luego de haber exportado el modelo e importado a Navisworks®, se debe realizar lo
mismo para incorporar el cronograma, esto se realiza a través de la herramienta TimeLiner.
Esta herramienta despliega una ventana que permitirá realizar el enlace y configuración de
la simulación. En la pestaña de “Orígenes de datos”, se debe hacer el enlace con la o los
cronogramas necesarios para el completo desarrollo de la obra. En la pestaña “Tareas”, se
realiza y constituye el vínculo entre el cronograma y el modelo, lo que implica enlazar los
elementos del puente que se han de construir a cada una de las tareas consignadas en el
cronograma, que adicionalmente requieren la especificación del tipo de tarea (construcción,
temporal, demolición).
Figura 58 – TimeLiner – Navisworks®
Figura 59 – Elemento enlazado, TimeLiner
El resultado de la simulación es presentado a continuación, a través de la secuencia de
construcción de cada uno de los elementos modelados anteriormente:
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 60 – Elementos presentes en la simulación.
Figura 61 – Construcción de los caissons 1 y 4.
Figura 62 – Construcción de los caissons 2 y 5.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
52
Figura 63 – Construcción de los caissons3 y 6.
Figura 64 – Construcción de los estribos 1 y 2.
Figura 65 – Construcción de los pedestales, tapas y topes de los estribos 1 y 2.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Figura 66 – Construcción de la viga 1.
Figura 67 – Construcción de la viga 2.
Figura 68 – Construcción de la viga 3.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
54
Figura 69 – Construcción de la viga 4.
Figura 70 – Construcción de losa.
Figura 71 – Construcción de las barreras de tráfico.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
55
Figura 72 – Construcción de la calzada sobre el puente
Tabla 8 – Modelo 4D para simulación de proceso constructivo, paso a paso
6.4 Cuantificación de materiales y costos (5D)
Para realizar la cuantificación de cantidades y el cálculo de costos se empleó el programa
Autodesk Quantity Takeoff®.
El primer paso consistió en exportar las visualizaciones del modelo Revit® a un formato
compatible (*.dwf), con el que se regenera el proyecto en Quantity Takeoff ®. Los
elementos que se deseen cuantificar deben ser visibles al momento de realizar la
exportación, en caso contrario los elementos no visibles no serán cuantificados.
Al crear un nuevo proyecto se debe especificar la configuración referente al sistema de
unidades (métrico) y la moneda a emplear ($). Para luego seleccionar el catálogo con que se
definirá la estructura organizativa del proyecto, el cual contiene agrupaciones
preestablecidas para contener los objetos del modelo, con lo que se facilitara la definición
de materiales y medidas para la cuantificación de cada elemento. Se enlaza el archivo de
extensión *.dwf generado anteriormente, con lo que se procede a crear el proyecto.
Se debe seleccionar la visualización del modelo 3D que contenga todos los elemento a
cuantificar, con el propósito de agregarlos al catálogo definido. En este punto depende del
usuario si desea utilizar la estructura organizativa preestablecida o definir la libre
distribución de los objetos en grupos. Se realizó la agrupación por tipo de familia, con el fin
de representar las agrupaciones.
Consolidada la información en las respectivas agrupaciones, se procede a definir como se
cuantificaran los objetos. En la ventana “Takeoff”, se define el tipo de cuantificación
(Count, Linear, Area, Volume), que va en conjunto con el parámetro que indicara la
cantidad. Este parámetro está conectado a las propiedades de cada objeto, las cuales fueron
definidas durante la creación de las respectivas familias en el modelo de Revit®.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
56
Figura 73 – Ventana Takeoff
Para incorporar los precios se debe ingresar a las propiedades de cada categoría u elemento,
en la pestaña de costos se ingresa el valor del análisis de costos para cada uno de los
procedimientos (Materiales, Mano de obra, Transporte, Equipos), y cuyo valor debe estar
relacionado a la cuantificación respectiva.
Figura 74 – Ventana de propiedades para cuantificación
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
57
Los precios asignados a cada elemento se relacionan en la siguiente tabla, que presenta los costos desglosados de cada uno de los
análisis de precios unitarios (APU) requeridos.
Resumen Análisis de Precio Unitario - DICIEMBRE 2008
ITEM Descripción un Equipo Material Transporte Mano de Obra Total
1.4.020 Base asfáltica - incluye imprimación m3 $ 15,653.00 $ 312,374.00 $ 39,445.00 $ 38,868.00 $ 406,340.00
2.2.010 Pilote de concreto fundido in situ, de diámetro 1.50 metros m3 $ 175,684.00 $ 444,246.00 $ 9,915.00 $ 240,927.00 $ 870,772.00
2.2.030 Concreto Clase A -f'c = 350 Kg/cm2 (vigas) m3 $ 212,768.00 $ 401,142.00 $ - $ 47,950.00 $ 661,860.00
2.2.040 Concreto Clase C -fc = 280 Kg/cm2 (tableros) m3 $ 148,483.00 $ 384,499.00 $ - $ 18,889.00 $ 551,871.00
2.2.050 Concreto Clase D -fc = 210 Kg/cm2 (estructuras) m3 $ 170,537.00 $ 280,274.00 $ - $ 29,668.00 $ 480,479.00
2.3.010 Acero de Refuerzo (Grado 37 Y 60) kg $ - $ 2,923.00 $ - $ 381.00 $ 3,304.00
2.3.011 Acero de refuerzo #47 ml $ - $ 2,905.46 $ - $ 378.71 $ 3,284.18
2.5.005 Neopreno Dureza D 60 60*40*3 cm sencillo un $ - $ 476,409.00 $ - $ 5,075.00 $ 481,484.00
2.5.009 Neopreno Dureza D 60 55x35x6 cm 3 capas platinas 1/8" un $ - $ 957,957.00 $ - $ 5,075.00 $ 963,032.00
Tabla 9 – Resumen de APU empleados
7Nota: Para el ítem Acero de refuerzo #4 (2.3.011), debido a la complejidad para la cuantificación del ítem a través del peso, debió ser relacionado con la
longitud, ajustando los precios del APU (2.3.010) Acero de refuerzo (Grado 37 y 60) a un metro (1m) de barra de refuerzo #4 (0.994 kg/ml).
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
58
Para finalizar en la ventana “Workbook”, se visualiza el reporte final que relaciona la
cuantificación de cada uno de los elementos presentes en el modelo con sus respectivos
costos de construcción. En esta etapa se pueden realizar de ser necesario los ajustes
directamente a los precios e ir controlando el presupuesto total de la construcción
modelada.
+ Figura 75 – Ventana Workbook
Figura 76 – Modelo5D - Quantity Takeoff
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
59
El reporte puede ser exportado y ajustado a criterio del usuario en relación a la información que se desee presentar. A continuación se
presenta el reporte del presupuesto para el puente modelado.
WBS ITEM Descripción Cantidad EQUIPO MATERIAL TRANSPORTE MANO DE OBRA
Costo Total Costo Un Costo Costo Un Costo Costo Un Costo Costo Un Costo
PTE 2 $ 260,962,742.22
PTE 2.Cimentación $ 136,054,305.38
PTE 2.Cimentación.Caissons
profundos $ 136,054,305.38
PTE 2.Cimentación.Caissons
profundos.Caisson 1.50 2.2.010 Caisson 156.246 m³ $ 175,684.00 $ 27,449,854.37 $ 444,246.00 $ 69,411,488.83 $ 9,915.00 $ 1,549,175.26 $ 240,927.00 $ 37,643,786.93 $ 136,054,305.38
PTE 2.Masas conceptuales $ 9,297,416.90
PTE 2.Masas
conceptuales.Barrera de trafico $ 4,734,082.66
PTE 2.Masas
conceptuales.Barrera de
tráfico.New Jersey
2.2.050 Barreras 9.853 m³ $ 170,537.00 $ 1,680,273.76 $ 280,274.00 $ 2,761,494.85 $ 0.00 $ 0.00 $ 29,668.00 $ 292,314.05 $ 4,734,082.66
PTE 2.Masas
conceptuales.Calzada $ 4,563,334.24
PTE 2.Masas
conceptuales.Calzada.Capa de
rodadura
1.4.020 Capa de
rodadura 11.23 m³ $ 15,653.00 $ 175,788.43 $ 312,374.00 $ 3,508,064.60 $ 39,445.00 $ 442,980.56 $ 38,868.00 $ 436,500.65 $ 4,563,334.24
PTE 2.Masas conceptuales.Losa $ 0.00
PTE 2.Masas
conceptuales.Losa.Losa 2.2.050 Losa 0 m³ $ 148,483.00 $ 0.00 $ 384,499.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 18,889.00 $ 0.00 $ 0.00
PTE 2.Modelos genéricos $ 65,161,836.42
PTE 2.Modelos
genéricos.Apoyos $ 4,642,541.03
PTE 2.Modelos
genéricos.Apoyos.Pedestales,
Topes, Tapas
2.2050 Pedestales,
Topes, Tapas 6.211 m³ $ 170,573.00 $ 1,059,366.24 $ 280,274.00 $ 1,740,678.84 $ 0.00 $ 0.00 $ 296,668.00 $ 1,842,495.95 $ 4,642,541.03
PTE 2.Modelos
genéricos.Estribo $ 60,519,295.38
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
60
PTE 2.Modelos
genéricos.Estribo.Estribo 1 2.2.050 Estribo 1 50.175 m³ $ 170,573.00 $ 170,573.00 $ 280,274.00 $ 14,062,866.34 $ 0.00 $ 0.00 $ 296,668.00 $ 14,885,442.22 $ 29,118,881.56
PTE 2.Modelos
genéricos.Estribo.Estribo 2 2.2.050 Estribo 2 54.13 m³ $ 170,573.00 $ 170,573.00 $ 280,274.00 $ 15,171,217.22 $ 0.00 $ 0.00 $ 296,668.00 $ 16,058,623.60 $ 31,400,413.83
PTE 2.Neoprenos $ 9,630,192.00
PTE 2.Neoprenos.Neopreno
ppal $ 7,704,256.00
PTE 2.Neoprenos.Neopreno
ppal.Neopreno 1 2.5.009
Neopreno
principal 8 ea $ 0.00 $ 0.00 $ 957,957.00 $ 7,663,656.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 5,075.00 $ 40,600.00 $ 7,704,256.00
PTE 2.Neoprenos.Neopreno sec $ 1,925,936.00
PTE 2.Neoprenos.Neopreno
sec.Neopreno 2 2.5.005
Neopreno
lateral 4 ea $ 0.00 $ 0.00 $ 476,409.00 $ 1,905,636.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 5,075.00 $ 20,300.00 $ 1,925,936.00
PTE 2.Refuerzo Estructural $ 15,876,135.13
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero $ 15,876,135.13
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V1 2.3.011
#4 : Forma
V1 555.38 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 1,613,378.48 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 210,488.96 $ 1,823,867.44
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V2 2.3.011
#4 : Forma
V2 245.918 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 714,392.87 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 93,203.06 $ 807,595.93
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V3 2.3.011
#4 : Forma
V3 1077.355 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 3,129,717.49 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 408,317.70 $ 3,538,035.19
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V4 2.3.011
#4 : Forma
V4 725.605 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 2,107,882.79 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 275,004.33 $ 2,382,887.12
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V5 2.3.011
#4 : Forma
V5 119.824 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 348,089.05 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 45,413.34 $ 393,502.39
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V7 2.3.011
#4 : Forma
V7 1661.792 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 4,827,505.89 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 629,819.18 $ 5,457,325.07
PTE 2.Refuerzo
Estructural.Acero.V9 2.3.011
#4 : Forma
V9 448.515 m $ 0.00 $ 0.00 $ 2,905.00 $ 1,302,934.95 $ 0.00 $ 0.00 $ 379.00 $ 169,987.04 $ 1,472,921.99
PTE 2.Vigas $ 24,942,856.40
PTE 2.Vigas.Viga 20m $ 24,942,856.40
PTE 2.Vigas.Viga 20m.Viga
20m 2.2.030 Viga 37.686 m³ $ 212,768.00 $ 8,018,374.99 $ 401,142.00 $ 15,117,437.68 $ 0.00 $ 0.00 $ 47,950.00 $ 1,807,043.73 $ 24,942,856.40
Costo Total $ 38,724,803.78 $ 145,386,441.87 $ 1,992,155.81 $ 74,859,340.76 $ 260,962,742.22
Tabla 10 – Reporte de cantidades y presupuesto
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
62
El costo de la obra debió ser ajustado de acuerdo a la inflación observada en el lapso
comprendido entre Diciembre del 2008, época en que se establecieron los precios de los
análisis de precios unitarios empleados en el presupuesto, a Septiembre del 2013, periodo
en el que se está construyendo el puente.
Subtotal DIC-2008 $ 260,962,722.22
Subtotal SEP-20138 $ 296,166,593.45
Administración 10.00% $ 29,616,659.34
Imprevistos 3.00% $ 8,884,997.80
Utilidad 8.00% $ 23,693,327.48
I.V.A. / Utilidad 16.00% $ 3,790,932.40
TOTAL OBRA $ 362,152,510.47 Tabla 11 – Presupuesto final
8IPC (Dic 2008 – Sep. 2013) = 13.49%
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7 Análisis
El modelado de información se puede convertir en una herramienta valiosa para la
planificación, diseño y construcción de puentes. La experiencia adquirida en relación a
nuevas metodologías de trabajo que se podrían implantar en el trabajo de la ingeniería civil
enfocada al ciclo de vida de la construcción de un puente, fueron la integración y
socialización de información bajo parámetros establecidos que facilitan el análisis de todos
los que componen el proyecto, además de que cada parte puede usar el mismo modelo para
examinar y realizar sus respectivas actividades, lo que impide la propagación de errores
cuando cada parte trabaja con información fragmentada o desactualizada.
La principal dificultad quedo evidenciada en la destreza para el buen uso de las
herramientas que los programas tienen a disposición. Debido a que las plataformas de
trabajo tradicionales, varían considerablemente con las plataformas de trabajo que están
enfocadas en el uso del modelado de información, lo que genera obstáculos para el fácil
entendimiento y un libre desarrollo de la creación de objetos y su disposición espacial. Lo
que evidencia que para el uso de estos programas es importante contar con experiencia y/o
estudios, que permitan usar explorar el potencial real de la metodología y los programas
empleados.
La siguiente tabla consolida la información sobre los componentes del puente que han sido
modelados durante este proyecto. Indicando el alcance y la implementación en cada uno de
los respectivos modelos:
(N.A.) No Aplica
(X) Elemento modelado e implementado en el respectivo modelo
Componente
Modelación conceptual Modelación
de refuerzo
Simulación
4D
Cuantificación
y costos 5D Extensión
Revit Usuario
Estribos x x
x x
Cimentación
x
x x
Vigas x x x x x
Neoprenos x x N.A. x x
Apoyos (Pedestales,
topes y tapas) x x
x x
Losa x
N.A. x
Barrera de trafico x
N.A. x x
Calzada x
N.A. x x
Tabla 12 – Consolidado de la implementación de la modelación de los elementos
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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7.1 Análisis del modelo topográfico
El modelo topográfico se basó en la información proveniente del modelo Civil 3D®, para
este proyecto su uso fue poco relevante, principalmente por el alcance establecido.
Mientras se desarrolló el proyecto se encontraron ejemplos de la modificación del terreno
para la planificación de las obras que se tendrían que realizar. En un proyecto más complejo
que tenga en cuenta las obras secundarias relacionadas al movimiento de tierras, la
visualización de los cambios en la topografía del terreno, presentara virtualmente los
posibles cambios del terreno en un lapso de tiempo definido, el cual podría afectar en la
concepción de las obras posteriores.
A modo de ejemplo, se evidencia en el dimensionamiento de las aletas de acompañamiento
del estribo, que tienen la función de confinar el material próximo a la estructura. Al
efectuar la excavación de la cimentación y la construcción de los estribos es necesario
realizar modificaciones en la topografía, tales modificaciones deberían ser indicadas antes
de iniciar la etapa de construcción, con lo que se evitaría que la disposición final del terreno
estuvieran a criterio del equipo constructor, cuyas decisiones podrían estar afectando el
dimensionamiento final de las aletas y generando imprevistos en obras contiguas.
7.2 Análisis del modelo conceptual
El modelo conceptual se generó con la extensión Revit® y con aportes del usuario. La
creación de este modelo es transcendental debido a que representa el núcleo principal del
proyecto, ya que el modelo virtual consolida todos los elementos que se prevén construir.
La principal ventaja de utilizar la extensión Revit®, es la posibilidad de enlazar el diseño
geométrico creado en Civil 3D® al diseño estructural del puente, con el fin de que los
elementos a construir estén asociados espacialmente a la estructura de la calzada. Para
generar un modelo que se ajuste a los criterios del diseñador, será necesario personalizar los
elementos que requiera utilizar en el modelo, debido a que la extensión aunque permite una
facilidad de la creación e integración completa de los elementos, limita las posibilidades
debido al uso por defecto de una cantidad limitada de objetos.
Cuando fue necesario crear nuevos objetos para integrarlos en el modelo, fue importante
examinar las familias que por defecto eran usadas por la extensión Revit®, ya que daban
indicios e ideas para la manipulación de las herramientas y formas para concepción del
elemento. El caso más significativo se presentó en el desarrollo de la familia para la
creación de los estribos, fue la que represento el mayor reto de modelar debido a que era la
estructura con mayor complejidad y variedad de parámetros modificables, además de ser
uno de los elementos principales del puente.
Estudiando las familias se logró entender el uso de las formas vacías, que facilitaron la
limitación espacial de algunos objetos, ya que antes de hacerlo se tenía la suposición que
una familia estaba conformada por un único elemento, el cual era invadido de parámetros
para generar los debidos ajustes, en cambio se pudo concluir que la forma más práctica de
crear un elemento complejo era a través de pequeños elementos simples que se integran y
ocasionalmente comparten algún parámetro.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
65
Este proyecto llevo a concluir que hay que enfocarse en la correcta creación de las familias,
ya que de estas dependerá en gran medida la adaptabilidad del modelo a las exigencias y
creatividad del diseño. Por ejemplo, generar elementos complejos, con gran cantidad de
variables, aumenta la posibilidad de la propagación de errores, en relación a que algunos
parámetros pueden ser expresados con fórmulas matemáticas que tienen dependencia de
otros parámetros, y como tal pueden expresar valores irreales. Además que para el usuario
la actividad de ajustar los parámetros se vuelve compleja, debido al desgaste de revisar los
cambios efectuados en el elemento a medida que se van realizando los ajustes de cada
parámetro.
Una de las principales ventajas, que genero inicialmente dificultades resueltas por la
experiencia adquirida fue el uso reiterado de las vistas en alzado, cortes y 3D, ya que las
visualizaciones de un objeto son limitadas cuando se implementa el diseño tradicional,
basado en dibujos creados a partir de elementos básicos del dibujo en computadores. La
posibilidad de generar diferentes puntos de vista de un mismo elemento, que se actualizan
de forma inmediata cuando ocurre un cambio en este, facilita los procesos de revisión y
control de la conformación estructural del puente, porque agiliza el proceso de inspección
de la disposición del elemento en la estructura y su interacción con otros elementos.
Como conclusión al crear un modelo 3D, se tiene la ventaja de visualizar todos los
elementos como un conjunto, permitiendo la exploración del modelo detalladamente a
partir de la disposición de gran variedad de vistas. Lo que podría generar menor
incertidumbre en el momento de conocer la concepción de la estructura, solucionando el
inconveniente que tradicionalmente ocurre cuando se deben extraer fragmentos de
información de varios dibujos, para generar una visual imaginaria de la estructura completa.
7.3 Análisis de la modelación del refuerzo estructural de acero
La modelación del acero de refuerzo de los elementos estructurales del puente se realizó
con las herramientas incluidas en la plataforma Revit®. Esta parte del proyecto fue la que
represento más inconvenientes y dificultades para efectuar.
Parte importante de la incorporación del refuerzo, es la representación correcta de los
parámetros relacionados a la figuración del acero, refiriéndose a estos como los diámetros
de curvatura, longitudes de desarrollo, geometrías de los ganchos y demás. Puesto que el
objetivo de modelar el refuerzo, es visualizar la interacción de estos en conjunto al estar
incorporados en la estructura de concreto. Por lo que el acero debe figurarse con las
condiciones reales con que será fabricado y dispuesto en obra, para evitar reajustes al
momento de la construcción.
Para cumplir estas condiciones fue necesario crear una plantilla para la creación de las
familias de barras de refuerzo que incorporen los parámetros referentes a la normatividad
con que se realizó el respectivo diseño, ya que las plantillas existentes tienen parámetros de
otras normatividades. Realizado este ajuste, ya el dibujo de la geometría de cada barra se
vuelve un procedimiento típico, conformado por dibujar el esquema geométrico del
refuerzo y asignar las respectivas acotaciones.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
66
Incorporar en los elementos estructurales el refuerzo fue una actividad compleja, en parte a
lo dispendioso que era visualizar los objetos cuando el dibujo tenía un avance significativo
y la variedad de vistas que se debían introducir para verificar la forma como se estaba
disponiendo el refuerzo dentro del elemento.
Para elementos como las vigas que incorporaban en su alineación la pendiente de la
calzada, la ubicación del refuerzo genero imprecisiones a causa del alcance de las
herramientas dispuestas no facilitaba la colocación del acero a lo largo del eje del elemento
que se encontraba inclinado. Las vigas al compartir el mismo diseño y distribución de
refuerzo, se tenía planteado que generar el refuerzo de una sola viga era suficiente, ya que
este podía ser copiado y situado en los demás elementos, pero al realizar esta operación se
generaban inconsistencias en relación a que el elemento anfitrión (viga), rechazaba algunos
elementos de las armadura conformada.
Cuando el refuerzo requería variar su geometría de forma gradual en zonas donde la
sección sufría alguna transición, no había una herramienta que facilitara tal oficio,
originando la creación de elementos únicos, quedando apartados de los conjuntos de
armaduras que facilitan la manipulación de la geometría.
7.4 Análisis de la simulación del proceso constructivo
El modelo para la simulación del proceso constructivo se generó con el programa Autodesk
Navisworks®. La creación de este modelo permitió representar de una manera visual el
proceso constructivo que se encuentra descrito en los cronogramas de construcción, ya que
facilitaba asociar los elementos virtuales a una secuencia constructiva en el tiempo.
La concepción del modelo no revistió dificultades, a causa del alcance de la simulación,
que consistió en la asignación de elementos a una tarea específica del cronograma.
Una de las ventajas fue la posibilidad de enlazar varios cronogramas al mismo modelo, lo
que permitiría examinar la posible interacción entre las partes involucradas en la
construcción del puente, puesto que al generarse de manera visual la ejecución de
actividades de cada grupo de trabajo, se puede examinar si en cierto momento la ejecución
de alguna actividad puede interferir con otro frente de la obra. Lo que conlleva a realizar un
trabajo integrado y organizado de las partes implicadas.
7.5 Análisis de la cuantificación de materiales y costos
El modelo para la cuantificación de materiales y costos se generó con el programa
Autodesk Quantity Takeoff®. La generación de este modelo no fue complejo debido a la
implementación básica que se le dio. Consistió principalmente en la agrupación de
elementos a discreción del usuario y la asignación de los precios a las cantidades definidas.
La principal ventaja se evidencio en la facilidad para el análisis del presupuesto, debido a
que la estructura organizativa permitía consultar directamente los subtotales de cada uno de
los grupos. Además de poder consultar de forma independiente el costo global de cada una
de las actividades.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
67
Las desventajas se evidenciaron en el proceso de asignación de precios, ya que el
procedimiento típico exige la digitación del mismo precio en reiteradas ocasiones para
diferentes elementos que comparten el mismo APU, lo que podría generar dificultades en
caso de realizar modificaciones, ya que el reproceso de estar digitando valores propaga la
probabilidad de equivocarse.
A continuación se presenta una tabla de comparación entre los elementos del puente
compuestos de concreto, permitiendo encontrar la diferencia entre los valores calculados
entre lo cuantificado en el modelo BrIM, a lo obtenido en su momento de forma manual:
un
Viga cabezal y
espaldarm³ 39.10 50.18
Apoyos
(Pedestales,
topes y tapas)
m³ N.A. 3.07
Aletas m³ 4.54 N.A.**
Losa de
aproximaciónm³ 8.94 N.A.**
Viga cabezal y
espaldarm³ 39.10 54.13
Apoyos
(Pedestales,
topes y tapas)
m³ N.A. 3.14
Aletas m³ 4.54 N.A.**
Losa de
aproximaciónm³ 8.94 N.A.**
m³ 9.118%
m³ 3.818%
m³ N.A.
m³ 8.394%
Modelo BrIMTradicional
53.25
57.27
Vigas
Losa
Barrera de trafico
Estribo 1 52.58
Estribo 2 52.58
*N.A. (No Aplica)
** Cuantificación del elemento incluida en otro objeto
8.912%
1.272%
ElementoCantidad % de
Diferencia
156.25
37.69
N.A
9.85
171.93
36.30
62.17
9.09
Cimentación
Tabla 13 – Comparación de cuantificaciones de elementos en concreto
Por otra parte algunos APU debieron ser ajustados, a causa de que los tipos de
cuantificación asignados presentaban restricciones e impedían relacionar los precios,
principalmente las unidades entre lo cuantificado y precio de pago no coincidían. Por
ejemplo, inicialmente el APU de “Pilote de concreto fundido in situ, de diámetro 1.50
metros”, tenía asignado como unidad la cantidad de metros lineales relacionados a la
longitud de la respectiva cimentación, pero el modelo no disponía de ese parámetro para su
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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respectiva cuantificación. Por lo que se requirió ajustar el APU a la unidad de cubicación
(m³) con la que si fue posible la correlación entre cantidad y precio.
Para la cuantificación del acero empleado se agruparon las dos problemáticas antes
descritas, por un lado se generó una agrupación de elemento por cada familia de refuerzo
empleada, lo que implica una amplia cantidad de elementos compartiendo el mismo APU y
que eventualmente requerirían un ajuste de precios dispendioso, además la cuantificación
del acero empleado en peso (kg) se encuentra imposibilitada, a causa de que entre las
propiedades intrínsecas de la familia, no existía ninguna que relacionara el peso de dicho
elemento, lo que generaba en el modelo de cuantificación la incapacidad de relacionar
directamente un parámetro de la familia a una cantidad que caracterizara el peso. La
solución fue ajustar el APU de “Acero de Refuerzo (Grado 37 Y 60)” con unidad de
kilogramos, creando el APU de “Acero de refuerzo #4” con unidad de metro lineal, ajuste
ejecutado reiteradamente para los diferentes diámetros.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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8 Conclusiones y Recomendaciones
El modelado de información se puede convertir en una herramienta valiosa para la
planificación, diseño y construcción de puentes de diferentes tipologías, pero es
necesario tener bases estructuradas sobre el uso del software y experiencia en la
representación y dibujo de los componentes del puente.
Incorporar la visualización de la topografía genera facilidades para la concepción
del dimensionamiento y estructura de elementos relacionados a la construcción del
puente (Aletas, obras de contención, taludes temporales).
Los elementos (familias) con las que se representan los componentes del puente
siempre deben considerar la geometría variable debido al diseño geométrico de la
calzada.
Los elementos estructurales son generados considerando la geometría cambiante de
la calzada, lo que permite mayor precisión en la concepción de la forma y
dimensiones de estos.
Al crear un modelo 3D, se tiene la ventaja de visualizar todos los elementos como
un conjunto, permitiendo la exploración del modelo detalladamente a partir de la
disposición de gran variedad de vistas. lo que podría generar menor incertidumbre
en el momento de conocer la concepción de la estructura.
Los elementos (familias) que se empleen no deberían contener una cantidad extensa
de parámetros ni de sub-elementos con el fin de facilitar el uso de estos. Porque al
crear un elemento con geometría compleja y/o con variedad de elementos, se
generan limitaciones debido a errores generados por inconsistencias en la fórmulas
utilizadas para la correlación de los parámetros. Además de un proceso molesto para
el usuario, en caso de que deba introducir los valores de forma manual, debido a la
posible complejidad de visualizar los cambios directamente en el modelo.
Una de las ventajas del programa y su uso en el dibujo del refuerzo estructural, es la
introducción de los parámetros de longitudes de gancho y radios de curvatura, para
los elementos de refuerzo estructural a utilizar. Lo que implica que los refuerzos
dibujados, representen la geometría real con que las barras de acero son figuradas,
debido a que durante el dibujo del refuerzo, por lo general no se consideran algunos
factores que pueden afectar la disposición de otros elementos.
Los elemento que presentan alguna inclinación, por ejemplo las vigas, se dificulta el
dibujo del refuerzo estructural debido a que las herramientas disponibles no
proporcionan facilidades para crear elementos con algún grado de inclinación,
debido a esto se empiezan a generar errores y complicaciones para cumplir con el
recubrimiento mínimo establecido.
Las herramientas presentan limitaciones para dibujar el refuerzo estructural en
elementos de sección variable, por ejemplo las vigas, porque en las zonas de
transición no se puede ubicar un conjunto de armaduras, a cambio se deben colocar
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
70
elementos sin relación entre sí, incitando a realizar ajustes manuales generando
errores de precisión.
La extensión de Revit® aunque facilita la generación del modelo, tiene el
inconveniente de generar elementos (losa, barreras de tráfico) que son de tipo masa
conceptual y cuyo fin es representar superficies y elementos de geometría compleja,
pero no pueden contener refuerzo estructural, lo que implica que el dibujo del acero
queda incompleto.
Para generar un diseño completo de un puente, es necesario que todos los elementos
generados y utilizados pertenezcan a familias que tengan habilitada la opción para
contener el refuerzo estructural.
La simulación del proceso constructivo es un recurso valioso para coordinar la
interacción de las diferentes actividades ejecutadas por los grupos de trabajo
involucrados en la obra, con el propósito de generar la organización integra y
coordinada de la construcción.
Los métodos de cuantificación utilizados por el programa empleado, aunque
facilitan la revisión y control, limitan las opciones que el usuario podría emplear
para realizar el análisis de costos de las obras a realizar.
Para mejorar el alcance de los modelos, es necesario optimizar la estructura con que
se crean las familias, ya que a partir de la concepción de parámetros, formas y
composición de los elementos, se lograría mejorar la generación de simulaciones y
técnicas de cuantificación de los respectivos modelos.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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9 Referencias
Azhar, S. (2011). Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and
Challenges for the AEC Industry. Leadership and Management in Engineering.
Halfawy, M., Hadipriono, F., Duane, J., & Larew, R. (2005). Development of model-based
systems for integrated design of highway bridges . Institute for Research in
Construction.
Herman, G. A., Trotta, B. W., & Peterson, J. C. (2012). Bridge information modeling.
Marzouk, M., & Hisham, M. (2012). Applications of Building Information Modeling in
Cost Estimation of Infrastructure Bridges. International Journal of 3-D Information
Modeling, 17-29.
Rauno Heikkilä, M. J. (2005). On The Economy And Benefits Of 3-D Design Method In
Bridge Engineering. 22th International Symposium on Automation and Robotics in
Construction (ISARC 2005).
Shim, C., Yun, N., & Song, H. (2011). Application of 3D Bridge Information Modeling to
Design and Construction of Bridges. Procedia Engineering.
Shin, H., Lee, H., Oh, S., & Chen, J. (2011). Analysis and Design of Reinforced Concrete
Bridge Column Based on BIM. Procedia Engineering.
Shirole, A. M., Riordan, T. J., Chen, S. S., Gao, Q., Hu, H., & Puckett, J. A. (2009). BrIM
for project delivery and the life-cycle: state of the art. Bridge Structures.
Teemu Kivimäki, R. H. (2010). Bridge information modelling (BrIM) and model utilization
at worksites in Finland. International Association for Automation and Robotics in
Construction.
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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10 Anexos
A continuación se mencionarán los anexos nombrados en este trabajo de grado:
Anexo A: Análisis de precios unitarios empleados.
Anexo B: Diagrama de flujo de los procedimientos ejecutados.
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Anexo A
Análisis de precios unitarios empleados
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2.2
2.2.010 m3 $ 870,772.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
EQ Equipo para pilotaje Hora 0.58 305,000.00$ 175,684.50$ -$ -$ -$
MT Concreto 280 kg/cm2 (4000 PSI) m3 1.10 369,600.00$ -$ 406,560.00$ -$ -$
MT Recargo por Tremie para C.H. 3500 PSI m3 1.10 15,000.00$ -$ 16,500.00$ -$ -$
MT Excavaciones varias sin clasificar m3 1.41 15,000.00$ -$ 21,186.44$ -$ -$
TR Transporte material M3-km 15.25 650.00$ -$ -$ 9,915.25$ -$
MO Cuadrilla vaciado concreto ( 1 Cap. +4 ofic. + 3 ayud) hora 2.94 55,120.00$ -$ -$ -$ 161,934.46$
MO Cuadrilla Formaleta 2 a 3 m2/hra (1 Capataz, 2 Oficiales, 4 ayu) hora 2.26 34,954.40$ -$ -$ -$ 78,992.99$
DIRECTO: $870,772 / m3 175,684.00$ 444,246.00$ 9,915.00$ 240,927.00$
2.2.030 m3 $ 661,860.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
EQ Formaleta Metalica ( $m2) m2 0.58 340,000.00$ 198,333.33$ -$ -$ -$
EQ Vibrador de concreto a Gasolina 1-1/2 hora 1.00 12,000.00$ 12,000.00$ -$ -$ -$
EQ cercha metalica día 2.00 600.00$ 1,200.00$ -$ -$ -$
EQ Gato metálico un/dia 2.00 40.00$ 80.00$ -$ -$ -$
EQ Andamio un/dia 2.00 577.50$ 1,155.00$ -$ -$ -$
MT Concreto 350 kg/cm2 (5000 PSI) m3 1.04 379,200.00$ -$ 394,368.00$ -$ -$
MT Antisol Rojo (170kg) Sika - Curador/Desen kg 1.60 4,234.00$ -$ 6,774.40$ -$ -$
MO Cuadrilla vaciado concreto ( 1 Cap. +4 ofic. + 3 ayud) hora 0.50 55,120.00$ -$ -$ -$ 27,560.00$
MO Cuadrilla Formaleta 2 a 3 m2/hra (1 Capataz, 2 Oficiales, 4 ayu) hora 0.58 34,954.40$ -$ -$ -$ 20,390.07$
DIRECTO: $661,860 / m3 212,768.00$ 401,142.00$ -$ 47,950.00$
2.2.040 m3 $ 551,871.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
EQ Formaleta Metalica ( $m2) m2 0.39 340,000.00$ 131,612.90$ -$ -$ -$
EQ Vibrador de concreto a Gasolina 1-1/2 hora 1.00 12,000.00$ 12,000.00$ -$ -$ -$
EQ cercha metalica día 4.00 600.00$ 2,400.00$ -$ -$ -$
EQ Gato metálico un/dia 4.00 40.00$ 160.00$ -$ -$ -$
EQ Andamio 0 4.00 577.50$ 2,310.00$ -$ -$ -$
MT Concreto 280 kg/cm2 (4000 PSI) m3 1.03 369,600.00$ -$ 380,688.00$ -$ -$
MT Antisol Rojo (170kg) Sika - Curador/Desen kg 0.90 4,234.00$ -$ 3,810.60$ -$ -$
MO Cuadrilla vaciado concreto ( 1 Cap. +4 ofic. + 3 ayud) hora 0.20 55,120.00$ -$ -$ -$ 11,024.00$
MO Cuadrilla Formaleta 2 a 3 m2/hra (1 Capataz, 2 Oficiales, 4 ayu) hora 0.23 34,954.40$ -$ -$ -$ 7,864.74$
DIRECTO: $551,871 / m3 148,483.00$ 384,499.00$ -$ 18,889.00$
2.2.050 m3 $ 480,479.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
EQ Formaleta Metalica ( $m2) m2 0.42 340,000.00$ 141,666.67$ -$ -$ -$
EQ Vibrador de concreto a Gasolina 1-1/2 hora 2.00 12,000.00$ 24,000.00$ -$ -$ -$
EQ cercha metalica día 4.00 600.00$ 2,400.00$ -$ -$ -$
EQ Gato metálico un/dia 4.00 40.00$ 160.00$ -$ -$ -$
EQ Andamio 0 4.00 577.50$ 2,310.00$ -$ -$ -$
MT Concreto 210 kg/cm2 (3000 psi) m3 1.03 268,000.00$ -$ 276,040.00$ -$ -$
MT Antisol Rojo (170kg) Sika - Curador/Desen kg 1.00 4,234.00$ -$ 4,234.00$ -$ -$
MO Cuadrilla vaciado concreto ( 1 Cap. +4 ofic. + 3 ayud) hora 0.25 55,120.00$ -$ -$ -$ 13,780.00$
MO Cuadrilla Formaleta 2 a 3 m2/hra (1 Capataz, 2 Oficiales, 4 ayu) hora 0.45 34,954.40$ -$ -$ -$ 15,888.36$
DIRECTO: $480,479 / m3 170,537.00$ 280,274.00$ -$ 29,668.00$
2.3
2.3.010 kg $ 3,304.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
MT Acero de Refuerzo kg 1.03 2,695.00$ -$ 2,775.85$ -$ -$
MT Alambre Negro #18 kg 0.05 2,936.00$ -$ 146.80$ -$ -$
MO Cuadrilla 1 ( 1 oficial + 2 ayudantes) hora 0.03 15,225.28$ -$ -$ -$ 380.63$
DIRECTO: $3,304 / kg -$ 2,923.00$ -$ 381.00$
2.5
2.5.005 un $ 741,487.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
MT Neopreno Dureza D 60 60*40*3 cm un 1.00 476,408.52$ -$ 476,408.52$ -$ -$
MO Cuadrilla 1 ( 1 oficial + 2 ayudantes) hora 0.33 15,225.28$ -$ -$ -$ 5,075.09$
DIRECTO: $741,487 / un -$ 476,409.00$ -$ 5,075.00$
2.5.006 un $ 963,032.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
MT Neopreno Dureza D 60 55x65x6 cm 3 capas platinas 1/8" un 1.00 957,957.00$ -$ 957,957.00$ -$ -$
MO Cuadrilla 1 ( 1 oficial + 2 ayudantes) hora 0.33 15,225.28$ -$ -$ -$ 5,075.09$
DIRECTO: $963,032 / un -$ 957,957.00$ -$ 5,075.00$
1.4
1.4.020 m3 $ 406,340.00
TIPO Material Cantidad Valor Equipo Material Transportes Mano de Obra
EQ Carro Imprimador Asfalto hora 0.038462 30,000 1,153.85$ -$ -$ -$
MT Emulsión Catiónica de Rompimiento Lento lt 10.256410 700 -$ 7,179.49$ -$ -$
MO Cuadrilla 1 ( 1 oficial + 2 ayudantes) hora 0.030769 15,225 -$ -$ -$ 468.47$
EQ Finisher hora 0.041667 90,000 3,750.00$ -$ -$ -$
EQ Compactador de llantas hora 0.041667 65,000 2,708.33$ -$ -$ -$
EQ Compactador Vibratorio hora 0.041667 75,000 3,125.00$ -$ -$ -$
EQ Carrotanque irrigador hora 0.125000 30,000 3,750.00$ -$ -$ -$
EQ Herramientas menores %Mo 0.030000 38,868 1,166.04$ -$ -$ -$
MT Mezcla densa en caliente MDC1 Base m3 1.300000 234,765 -$ 305,194.50$ -$ -$
TR Transporte materiales asfalticos M3-km 45.820000 750 -$ -$ 34,365.00$ -$
TR Traslado de equipo Gl 0.001000 5,080,000 -$ -$ 5,080.00$ -$
MO Cuadrilla Col.Asfalto(1 capataz+ 1 oficial + 3 ayud.) hora 0.800000 48,000 -$ -$ -$ 38,400.00$
DIRECTO: $406,340 / m3 15,653.00$ 312,374.00$ 39,445.00$ 38,868.00$
BASE ASFÁLTICA - INCLUYE IMPRIMACIÓN
CONCRETOS
PILOTE DE CONCRETO FUNDIDO IN SITU, DE DIÁMETRO F 1.50 METROS
CONCRETO CLASE A - F'C = 35.0 MPA
CONCRETO CLASE C - F'C = 28.0 MPA
CONCRETO CLASE D - F'C = 21.0 MPA
ACEROS
ACERO DE REFUERZO GRADO 60
ACTIVIDADES VARIAS
NEOPRENO DUREZA D 60 60*40*3 CM SENCILLO
NEOPRENO DUREZA D 60 55X65X6 CM 3 CAPAS PLATINAS 1/8"
RIEGOS Y PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
Anexo B:
Diagrama de flujo de los procedimientos ejecutados
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Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling)
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Planificación de la construcción de un puente mediante BrIM
Obtener el modelo Civil 3D, del tramos donde se encuentra
ubicado el proyecto
A través de la extensión representar la topografía y calzada en el modelo Revit
Generar el modelo conceptual del puente a través de la extensión de Revit, luego de haber definido
la tipología de la estructura
Revisar la tipologia y distribución de los elementos generados, para decidir si es
necesario realizar ajustes al modelo
Generar el refuerzo de los elementos de concreto reforzado
Adicionar detalles y elementos (p.ej. Barandas, Cimentación, Neoprenos,
etc)
Finalizado el modelo conceptual se procede a importar el modelo a Navisworks
Se genera la programación de la secuencia constructiva del puente
en Project
Finalizado el modelo conceptual se procede a importar el modelo a Quantity Takeoff
Se definen los APUs a emplear
Se importa la programación al modelo, para enlazar los elementos
del modelo a la programación
Se crea el modelo 4D, simulando el proceso constructivo del puente
Se definen las agrupaciones y tipo de cuantificación para cada uno de los
elementos del modelo, y se le asignan los costos del respectivo APU
asignado.
Se crea el modelo 5D, generando la documentación relacionada a la cuantificación y presupuesto del
proyecto
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PUJ– BG Normas para la entrega de Tesis y Trabajos de grado a la Biblioteca General – Junio de 2013
1
ANEXO 3 BIBLIOTECA ALFONSO BORRERO CABAL, S.J.
DESCRIPCIÓN DE LA TESIS O DEL TRABAJO DE GRADO FORMULARIO
TÍTULO COMPLETO DE LA TESIS DOCTORAL O TRABAJO DE GRADO
Uso de la metodología BrIM (Bridge Information Modeling) como herramienta para la planificación de la construcción de un puente de concreto en Colombia
SUBTÍTULO, SI LO TIENE
AUTOR O AUTORES
Apellidos Completos Nombres Completos
Gaitán Cardona Juan Sebastián
DIRECTOR (ES) TESIS O DEL TRABAJO DE GRADO
Apellidos Completos Nombres Completos
Gomez Cabrera Adriana
FACULTAD
Ingeniería
PROGRAMA ACADÉMICO
Tipo de programa ( seleccione con “x” )
Pregrado Especialización Maestría Doctorado
X
Nombre del programa académico
Ingeniería Civil
Nombres y apellidos del director del programa académico
Maria Patricia León Neira
TRABAJO PARA OPTAR AL TÍTULO DE:
Ingeniero Civil
PREMIO O DISTINCIÓN(En caso de ser LAUREADAS o tener una mención especial):
CIUDAD AÑO DE PRESENTACIÓN DE LA TESIS O DEL TRABAJO DE GRADO
NÚMERO DE PÁGINAS
Bogotá 2013-22 93
TIPO DE ILUSTRACIONES ( seleccione con “x” )
Dibujos Pinturas Tablas, gráficos y
diagramas Planos Mapas Fotografías Partituras
x x
SOFTWARE REQUERIDO O ESPECIALIZADO PARA LA LECTURA DEL DOCUMENTO Nota: En caso de que el software (programa especializado requerido) no se encuentre licenciado por la Universidad a través de la Biblioteca (previa consulta al estudiante), el texto de la Tesis o Trabajo de Grado quedará solamente en formato PDF.
Autodeks Revit Structure 2012 Autodesk Navisworks Manage 2012
Autodek Quantity Takeoff 2012
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PUJ– BG Normas para la entrega de Tesis y Trabajos de grado a la Biblioteca General – Junio de 2013
2
MATERIAL ACOMPAÑANTE
TIPO DURACIÓN (minutos)
CANTIDAD FORMATO
CD DVD Otro ¿Cuál?
Vídeo 0.5 1 x
Audio
Multimedia
Producción electrónica
Otro Cuál?
DESCRIPTORES O PALABRAS CLAVE EN ESPAÑOL E INGLÉS Son los términos que definen los temas que identifican el contenido. (En caso de duda para designar estos descriptores, se recomienda consultar con la Sección de Desarrollo de Colecciones de la Biblioteca Alfonso Borrero Cabal S.J en el correo [email protected] , donde se les orientará).
ESPAÑOL INGLÉS
Cuantificación de cantidades de obra BrIM
Modelación de proyectos Bridge Information Modeling
BrIM Modeling construction projects
Modelación de proyectos de construcción Modeling of bridges
Modelación de puentes
RESUMEN DEL CONTENIDO EN ESPAÑOL E INGLÉS (Máximo 250 palabras - 1530 caracteres)
El objetivo de este trabajo es conocer la experiencia del uso de innovadoras metodologías para la
planificación de la construcción de un puente de concreto en Colombia. El resultado esperado es la
obtención de experiencia y conocimiento en el uso de la metodología BrIM, con el objetivo de
mejor el rendimiento y desarrollo de la planificación constructiva de este tipo de estructura. La
elaboración del proyecto se dividió en tres etapas: la construcción del modelo conceptual en
Autodesk Revit Structure, la simulación del proceso constructivo en Autodesk Navisworks, y la
cuantificación de materiales y costos en Autodesk Quantity Takeoff. La conclusión obtenida fue
que, el modelado de información se puede convertir en una herramienta valiosa para la
planificación, diseño y construcción de puentes de diferentes tipologías, pero es necesario tener
bases estructuradas sobre el uso del software y experiencia en la representación y dibujo de los
componentes del puente, con el fin de satisfacer las necesidades de la industria constructora, que
son: mejorar la calidad, reducir costos, dando herramientas para un control adecuado de la
construcción, acortando los tiempos de diseño y producción.
The objective of this study was to determine the experience of using innovative methodologies for
planning the construction of a concrete bridge in Colombia. The expected result is to obtain
knowledge and experience in the use of BrIM methodology, with the aim of better performance
and development planning of the construction of this type of structure. The development project
was divided into three stages: the construction of the conceptual model in Autodesk Revit
Structure, the simulation of the construction process in Autodesk Navisworks, and quantification
of materials and costs in Autodesk Quantity Takeoff. The conclusion was that information
modeling can become a valuable tool for planning, design and construction of bridges of different
types, but it must be freely structured on the use of software and experience in representing and
drawing the bridge components, in order to meet the needs of the construction industry, which are
to improve quality, reduce costs, giving tools for adequate control of construction, shortening the
design and production.