| Metodología.
La investigación utiliza e integra conceptos de diseño estructural,
modelado BIM y programación informática en un marco de optimización
avanzado.
El proceso
de optimización de los diseños de edificios requiere el desarrollo
de varias alternativas de distribución arquitectónica y estructural.
Tradicionalmente, se puede realizar manualmente un número limitado
de iteraciones de diseño, lo que requiere mucho tiempo y da como
resultado diseños no óptimos en términos de funcionalidad
limitada o costes elevados. El objetivo de esta investigación es
desarrollar un modelo avanzado de modelado de información de construcción
(BIM) para automatizar y optimizar el diseño de diseños de
edificios y elementos estructurales para alcanzar un coste de construcción
mínimo y cumplir con las restricciones de funcionalidad del diseño
arquitectónico. El modelo desarrollado integra conceptos de diseño
estructural, modelado BIM y programación informática en un
marco de optimización avanzado.
El proceso
de diseño de edificios puede incluir varias etapas, como el diseño
conceptual, el diseño esquemático y el diseño detallado.
Se caracteriza por ser multidisciplinario, multiobjetivo y multiparámetro,
donde requiere la gestión de una amplia gama de datos y parámetros
a través de disciplinas a lo largo del tiempo. El auge de las tecnologías
de la información y la comunicación (TIC) ha elevado las
capacidades de los ingenieros para administrar la información y
permitir un manejo fluido de las complejidades en el proceso de diseño
1 . El concepto de trabajar con representaciones digitales de un edificio,
representado en Building Information Modeling (BIM), ha sido reconocido
como la piedra angular para la gestión de la información
a lo largo de los avances de las TIC en el sector de la construcción.
Trabajar con
una representación digital de las características físicas
y funcionales de un edificio intenta hacer que el conocimiento del diseño
sea transferible entre diferentes componentes de software y diversos equipos.
Los sistemas BIM se basan en la definición paramétrica de
objetos, donde pueden diferenciar entre diferentes elementos de una estructura
(vigas, columnas, losas, ventanas, puertas y muros) analizando sus atributos
como uso, estructuras y funciones y estudiando su características
paramétricas. Luego se desarrollan las relaciones y conexiones entre
los atributos de los elementos estructurales para detectar cualquier alteración
y descoordinación en los modelos.
Los sistemas
BIM van desde simples modelos 2D hasta los actuales modelos 9D; donde pueden
incluir datos integradores como dimensiones, espacios, volúmenes,
materiales, cronogramas, estimaciones de costes, eficiencia energética,
gestión de instalaciones, aspectos de seguridad y aspectos lean.
BIM presenta
un cambio tecnológico y de procedimiento creciente en las operaciones
de construcción. La identificación mejorada y la omisión
de errores, la colaboración temprana de varias disciplinas concurrentes
y la calidad y el rendimiento de construcción mejorados son beneficios
clave que resultan de los flujos de trabajo basados en BIM.
Si bien un
flujo de trabajo basado en BIM debería permitir la gestión
general de la información a lo largo del ciclo de vida de un edificio,
aún depende significativamente de la intervención manual.
Como resultado, ha aumentado el interés por los flujos de trabajo
automatizados basados en BIM para promover su uso y mejorar su eficiencia
potencial.
Por ejemplo,
desarrolló un modelo de datos para integrar la evaluación
de riesgos de las condiciones de construcción en BIM; donde automatizaron
el proceso de transferencia de datos y mejoraron la consistencia y confiabilidad
para una mejor visualización de las condiciones y el análisis
de causalidad.
Hay una brecha
cuando se trata de modelos de optimización BIM para sistemas de
hormigón tradicionales, como losas macizas y losas planas, que se
puede atribuir a las complejidades involucradas en sus diseños en
comparación con elementos lineales y directos, como vigas de puentes.
Además, todas las investigaciones anteriores discutidas sobre el
diseño de edificios asumen dimensiones fijas o diseños fijos
de las losas del piso. En realidad, los ingenieros estructurales deben
tener cierta flexibilidad para discutir los diseños de los edificios
y pueden proponer cambios a los arquitectos para optimizar el diseño
estructural. En otras palabras, hay cierta flexibilidad en el diseño
arquitectónico para cambiar algunas paredes y columnas dentro de
los límites especificados por el arquitecto para cumplir con ciertas
restricciones de funcionalidad para lograr un diseño óptimo.
Como tal, los modelos de optimización no deben asumir dimensiones
de habitación fijas. Esta investigación intenta cubrir los
vacíos antes mencionados.
Artículo
en Nature
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