En la región de Latino América es muy común la construcción en base a muros de mampostería. Mucho se ha hablado sobre BIM en diversos aspectos y pocos esfuerzos se han llevado a cabo en la región para guiar el desarrollo de proyectos en base a muros de mampostería utilizando modelos BIM.
Esto tiene, además, una limitante por el lado tecnológico, pues prácticamente todas las aplicaciones de diseño no cuentan con herramientas que permitan un detallado con piezas 3D de la mampostería de manera automática. También existen limitantes tanto en representación 2D como en el modelado de las unidades básicas de mampostería.
Recientemente un cliente nos contacto preguntando sobre el tema y de allí surgió la idea de este artículo.
El nivel de LOD necesario
BIM Forum USA indica en su estándar de LOD del 2019 diversos muros de mampostería, incluyendo “Marco estructural para Pisos”, “Muros Exteriores de Mampostería”, “Muros interiores de Mampostería" entre otros elementos basados en unidades de mampostería. En la ejecución de estos incluye columnas, vigas, viguetas, cualquier elemento de concreto colado en sitio, concreto prefabricado, mampostería unitaria, enmarcado de metal y otros que sean necesarios para la construcción del muro que provea apoyo estructural a la losa.
Aquí establece los diversos niveles de desarrollo para los muros de mampostería con diferente contenido para LOD 300, LOD 350 y LOD400. Estos, de manera general, coinciden en el contenido que se recomienda. Aquí mostramos como ejemplo muros de carga:
LOD 300.
Básicamente la forma exterior del muro de mampostería en sus dimensiones y ubicación final de proyecto
LOD 350.
Cualquier elemento interno como dalas de remate, castillos o columnas ubicadas en el interior del muro
LOD 400.
Aquí BIM Forum indica la colocación de refuerzos, conexiones, morteros y cualquier elemento necesario para la colocación o construcción del muro.
Si bien, se ve un amplio nivel de detalle, es necesario considerar algunos aspectos antes de modelar los elementos a tan alta granuralidad.
Hicimos una búsqueda en internet sobre dos tópicos: BIM for Masonry y BIM para mampostería con pocos resultados relevantes. La mayoría dedicados a la representación de mampostería en programas de diseño y sólo dos que realmente tenían relación con el modelado de la mampostería para modelos BIM.
Sabemos de primera mano que en Brasil se llevó a cabo un estudio de este tipo para edificaciones basadas en mampostería y encontramos un documento en el sitio Research Gate escrito por Ari Monteiro y Rodolfo Bayerlei y fechado en 2016, BIM Implementation Case In a Masonry and Drywall Design Firm , en el que se menciona como una empresa en Brasil implemento dentro de sus procesos el modelado BIM de muros de mampostería y de Tablaroca de forma detallada para proyectos. Este material se expuso en la Conferencia Internacional BIM del 2016 en Sao Paulo. En este escrito resalta la generación de familias de Revit aplicables a muros para el desarrollo detallado de los proyectos.
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| Elementos desarrollados para muros de mampostería y tablaroca |
En el escrito no se detalla si estas piezas se acompañaron de algún desarrollo para la colocación automática y parametrizada en función de los muros desarrollados en Revit, aunque si menciona dentro del documento la facilidad de programación de Revit mediante el uso de C# y Dynamo. También destaca como resultados la detección de problemas constructivos, la correcta visualización 3D de los modelos, un aumento en la productividad y precisión durante el cálculo de las cantidades de obra y facilidad en la revisión del diseño.
Hace años tuvimos oportunidad de apoyar en el desarrollo de una herramienta que aplicaba piezas de mampostería de block de concreto a modelos de casas y edificios pequeños para una empresa desarrolladora de vivienda en México. Desafortunadamente esta empresa dejó de operar hace unos años. La herramienta, desarrollada por un distribuidor de Autodesk, permitía aplicar las unidades a los muros de manera automatizada mediante una aplicación desarrollada en C#. Dado que el cliente fabricaba las unidades de block y elementos de concreto prefabricados en varias fábricas de su propiedad con el fin de reducir costos, la ventaja principal era en función de la logística y del control de producción mediante la obtención de cantidades precisas de las unidades de mampostería y los elementos precolados por unidad de vivienda con fines de fabricación, control de envío a obra, control de colocación y desperdicios durante el proceso de construcción.
Como beneficio secundario, el cliente fue capaz de desarrollar manuales de construcción de las viviendas, lo que permitió reducir problemas de construcción, aumentar la calidad de la obra y reducir tiempo en la ejecución. Esto, cuando se habla de 8,000 o más viviendas construidas en un año, tiene fuertes beneficios en una empresa.
Cabe aclarar que en ese entonces se usaron algunos textos de investigación como referencia, los cuales no se listaron en la búsqueda que realizamos recientemente.
Entre esos textos encontramos los siguientes:
CAD-BIM Requeriments For Masonry Design Process of Concrete Blocks, Sergio Scheer, profesor de la Universidad Federal de Paraná de Brasil, escrito en el 2008.
Representation Paradigms For Masonry Modulation In BIM Tools, de Ari Montero, Rita Ferreira y Eduardo Toledo, Gestão & Tecnologia de Projetos, Vol. 4, nº 2, Novembro 2009.
Projeto CBRI, impulsado por Cyrela, una empresa inmobiliaria de Brasil y presentado por Giorgio Vanossi en el Encuentro sobre Integración Tecnológica en AEC en el 2009.
circulando.
Masonry Society USA (https://masonrysociety.org/)
Volviendo al resultado de la búsqueda que hicimos, encontramos varias referencias en inglés, donde sobresale la de la Masonry Society en USA. En su sitio, esta sociedad indica como propósito proporcionar una estructura para implementar y mantener el BIM para la construcción con mampostería destaca la publicación de varios estudios, guías y herramientas para ayudar en la aplicación de los métodos constructivos en BIM.
Un punto importante es algo que ellos llaman “Definición del Modelo de Muro de Mampostería” (Masonry Model Wall Definition) reconociendo que este aspecto es fundamental para la representación de datos de los muros de mampostería permitan apoyar la funcionalidad que se prevé en BIM. Sin embargo reconoce que actualmente no es práctico en los programas de modelado BIM generar las piezas individuales de mampostería en un modelo de un edificio completo, aunque es posible desarrollarlo.
Esta organización tiene como una de sus principales metas la correcta representación de los muros de mampostería en modelos BIM, lo que actualmente requiere la generación de elementos de modelo que permitan su arreglo paramétrico en los modelos, respetando las reglas que se tienen al construir un muro con elementos de mampostería.
La sociedad tiene un mapa de adopción basado en tres fases: Desarrollo, Especificación e Implementación. Actualmente se encuentran en la fase de Especificación, en la cual se marcan cuatro proyectos que se encuentran en desarrollo:
- Definición del modelo de unidad de mampostería
- BIM-M Benchmark
- Definición del modelo de muro de mampostería
- Entrada de contratista BIM-M
A la fecha han desarrollado varios documentos, algunos de ellos están disponibles de forma gratuita en su página. Dentro de los documentos que tiene disponibles la Masonry Society son:
BIM Deliverables Guide for Masonry Contractors
Este es un documento que sirve de introducción a BIM a contratistas especializados en estructuras de mampostería que están buscando adentarse en BIM. Se incluye contenido general como por qué es importante BIM para los contratistas especializados en mampostería, como iniciarse en BIM, el desarrollo de un Plan de Ejecución BIM, una introducción a los programas existentes para modelado, con fuerte inclinación a Autodesk, y plugins, herramientas para especificación y estimación e incluso servicios para el desarrollo de modelos de muros de mampostería detallados.
También se mencionan los posibles entregables y se muestran ejemplos de modelos desarrollados.
BIM Deliverables Guide for Masonry Contractors Volume II
Este documento lista a mayor detalle posibles entregables desarrollables a partir de modelos BIM, mención de softwares de diseño y plugins que pueden utilizarse para desarrollo de este tipo de modelos detallados. Se muestran también unos casos de estudio y ejemplos de entregables elaborados con varios programas.
BIM for Masonry. Modeling Masonry Buildings in Autodesk Revit.
En este documento, de alrededor de 100 páginas, se habla sobre el LOD necesario para diversos escenarios del proyecto, los cuales mencionamos al inicio de este artículo, las restricciones de Revit para modelado de este tipo de elementos y menciona una aplicación que funciona sobre Revit para el modelado de las unidades de mampostería. Esta aplicación es Masonry Unit Generator for Revit add-in de CTC. También indica algunas prácticas recomendadas, estrategias y estándares de modelado para el desarrollo de modelos y sus componentes utilizando unidades de mampostería en Revit, dependiendo el nivel de LOD necesario y siempre desde el punto de vista de la ejecución de albañilerías en las que se requiere un alto control de la colocación de la mampostería en el modelo.
Comentarios y recomendaciones
De acuerdo a lo visto en los documentos mencionados, las principales ventajas de modelar a este nivel de detalle son:
- Precisión en la obtención de cantidades
- Documentación precisa de piezas por tipo y uso en el proyecto
- Visualización de interferencias y problemas constructivos, sobre todo en modelos complejos.
Viéndolo desde un punto de vista práctico, es necesario evaluar el trabajo adicional necesario para desarrollar los modelos de proyecto al nivel comentado; si el tamaño del proyecto es pequeño, o este es unitario y de poca complejidad, nos parece que no hay un retorno de inversión adecuado considerando el tiempo que representa el trabajo relacionado con el modelado de las piezas de mampostería y el impacto que la geometría tiene en el desempeño de los programas.
Si se trata de un proyecto en el que se utilice el modelo como unidad repetitiva un cierto numero de veces, sin duda que el valor de modelar las unidades de mampostería crece, sin embargo no siempre es necesario y se corre el riesgo de sobremodelar sin un sentido claro de las cosas y sin obtener un beneficio claro.
Algo adicional es la herramienta utilizada en el desarrollo del modelo. Si se utiliza el programa tal y como se instala (sea Revit, BrisCAD BIM, Archicad o cualquier otro), la colocación de las unidades de mampostería debe ser de manera manual, lo que provoca una gran inversión de tiempo y reduce la ventaja de este modelado.
También es necesario considerar el nivel de detalle necesario de acuerdo a las condiciones de contratación y pago de obra ejecutada en el proyecto. Si los muros se consideran para cantidad y pago por metro cuadrado, considerando dentro de la unidad de medición y pago elementos de refuerzo como elementos de concreto colados en sitio, ya sean dentro de las unidades de mampostería o alojados en el muro, refuerzos intermedios, etc. el detalle del modelado no debería ser mayor a LOD 300 de BIM Forum, pues el precio unitario debería de incluir todos los elementos mencionados de manera paramétrica, por lo que añadir detalle mayor a este nivel no es necesario.
Si el concepto de medición y pago muros no incluye los elementos de refuerzo de concreto alojados en el muro, tales como dalas y castillos, estos deben de modelarse dentro del muro, ya sea como elementos independientes o como parte del tipo de muro, para poder obtener por separado las cantidades de colocación de muro y de los elementos de refuerzo, lo cual corresponde a un nivel LOD 350 de BIM Forum.
El caso de modelado a nivel LOD 400 de BIM Forum, y desde un punto de vista práctico y totalmente personal, este sólo se justifica cuando es indispensable un alto nivel de detalle y control de las cantidades y la colocación de elementos de mampostería o cuando existen variaciones en modelo, color y textura por temas de diseño o construcción en los muros.
En muchos de los casos en los que no hay variación notable en el tipo de unidad de mampostería utilizado, esto se puede solucionar desde el software de modelado aplicando un material, una representación 2D y un parámetro que calcule la cantidad de piezas por metro cuadrado; la experiencia indica que la desviación de las cantidades usualmente es menor a un 2%. Si el modelo se va a repetir muchas veces, como sucede en proyectos de unidades de habitación donde la unidad de diseño se repite cientos de veces, el valor de la información puede justificar este esfuerzo, pues el costo de inversión en el modelo a un novel LOD 400 tiende a ser mínimo comparado con el beneficio.
En el caso de los elementos de refuerzo de concreto alojados en los muros (dalas y castilos o columnas), nos parece que no se justifica el modelado del acero de refuerzo, ya que este se considera siempre dentro del precio unitario y sus cantidades pueden ser calculadas fácilmente utilizando parámetros en el modelo o incluso únicamente desde el presupuesto, particularmente cuando se usan elementos prefabricados para el refuerzo de estos elementos.
Si se considera necesario el modelar los elementos dentro de los muros, por alguna particularidad del proyecto, lo recomendable entonces es utilizar una herramienta que permita reducir el esfuerzo de modelado y asegure un mínimo de calidad, esto pasa también por los elementos que representan las unidades de mampostería; es necesario generarlo de manera que se controlen de manera adecuada, pensando en generar una subcategoría, y en ocasiones en un modelo independiente, ligado al modelo de diseño, y específico para la documentación y control de estos elementos.
Para el caso del cliente que comentamos al inicio, por el momento está evaluado la herramienta de Masonry Unit Generator. Este plugin es gratuito, está disponible para Revit 2020 y lo pueden descargar desde el sitio de Masonry Unit Data Base, hablaremos sobre este plugin en otro artículo.
Visiten nuestra página de A4BIM en Facebook para ver otras publicaciones sobre actividades en la industria y videos.
Saludos y seguimos en línea
Con información de
- BIM Forum
- Ari Montero
- Sergio Scheer
- BIM for Masonry
- Masonry Magazine
- CTC Software
- Masonry Unit Data Base
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