Procesado geométrico de tipos estructurales usando tecnología BIM

Abstract

La tecnología Building Information Modeling (en lo sucesivo, BIM) supone la evolución de los sistemas tradicionales de diseño de un proyecto basados en el plano. Uno de los campos de la ingeniería civil en los que la incidencia de dicha tecnología es más significativa es el de la ingeniería estructural, al permitir el uso de estándares abiertos (formato IFC, Industry Foundation Classes) y proporcionar un enfoque universal al diseño colaborativo y abierto que permite el intercambio de datos entre distintos softwares BIM. Blender es un programa de código abierto basado en la animación, renderizado y modelado en 3D, que además ofrece, como posibilidad excepcional, la programación de código en Python a fin de explorar nuevas funcionalidades del programa en materia de modelado geométrico. A fin de explorar y validar las anteriores potencialidades, así como su aplicación concreta a sistemas de ingeniería civil soportados sobre estructuras relativamente complejas desde el punto de vista de su definición geométrica - tales como puentes arco, presas arco o túneles-, el presente trabajo se ha focalizado en el modelado geométrico de estructuras con curvatura (a excepción de la torsión). En este sentido, se ha adoptado el arco tridimensional como tipo estructural esencial de referencia. A partir de la definición geométrica de la directriz de un arco de referencia se desarrolla un código que permite el procesado automático de estructuras curvas, así como la obtención de los atributos y propiedades asociados a esas geometrías de forma igualmente automatizada. Por otra parte, y a fin de ilustrar el proceso de ensamblaje y automatización de una estructura completa con las características anteriormente mencionadas, se ha desarrollado el modelado geométrico completo de un puente arco. En el presente Trabajo Fin de Máster se valida la aplicabilidad del software BLENDER en el modelado geométrico de estructuras tipo arco de uso frecuente en sistemas de ingeniería civil. Palabras clave: BIM, cálculo de estructuras, IFC, Python, blender, ingeniería civil, puente arco.

Building Information Modeling technology (from now on, BIM) is the evolution of traditional plan-based project design systems. One of the fields of civil engineering where the impact of this technology is most significant is structural engineering, as it enables the use of open standards (IFC format, Industry Foundation Classes) and provides a universal approach to open and collaborative design that allows the exchange of data between different BIM software. Blender is an open source programme based on animation, rendering and 3D modelling, which also offers, as an exceptional possibility, the programming of code in Python in order to explore new functionalities of the programme in terms of geometric modelling. In order to explore and validate the above potentialities, as well as their concrete application to civil engineering systems supported on relatively complex structures from the point of view of their geometric definition -such as arch bridges, arch dams or tunnels-, the present work has focused on the geometric modelling of structures with curvature (with the exception of torsion). In this sense, the three-dimensional arch has been adopted as the essential structural type of reference. Based on the geometric definition of the directrix of a reference arc, a code is developed that allows the automatic processing of curved structures, as well as obtaining the attributes and properties associated with these geometries in an equally automated way. On the other hand, and in order to illustrate the assembly and automation process of a complete structure with the aforementioned characteristics, the complete geometric modelling of an arch bridge has been developed. This Master's thesis validates the applicability of BLENDER software in the geometric modelling of arch-type structures frequently used in civil engineering systems. Keywords: BIM, structural design, IFC, Python, blender, civil engineering, arch bridge.