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BIM en el túnel Karavanke por Elea iC

Estudio de caso

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Asfinag y DARS (empresas de autopistas de la República de Austria y de Eslovenia) contrataron a Elea iC para que los ayude con el diseño del segundo tubo del proyecto del túnel Karavanke, un túnel de autopista bidireccional de 8 km de largo de tubo único, que conecta Austria con Eslovenia.

Se diseñó originalmente como un túnel de tubos gemelos, pero debido al poco tráfico, se construyó como un tubo único. Después de la puesta en marcha, el aumento de la cantidad de tráfico, el deterioro de la estructura de apoyo y la ausencia de medidas de seguridad llevaron a que se necesite un segundo tubo para que el túnel funcione de manera eficiente en el futuro.

Objetivo del proyecto: piloto de BIM

El objetivo fue la implementación sistemática de la metodología de BIM en el proyecto y la exploración de los beneficios y los desafíos a través de la planificación, la ejecución y el control de las actividades relacionadas con BIM, que incluyen las siguientes:

  • Creación de unos requisitos integrales de información de los empleadores, que el cliente también usará en proyectos futuros
  • Creación de un plan de ejecución de BIM completo que el cliente también usará en proyectos futuros
  • Modelado 3D (diseño y modelos conforme a obra), 4D y 5D, control de calidad basado en el modelo
  • Modelado geológico y geotécnico
  • Uso de modelos en la fase operativa
  • Desarrollo posterior del sistema CAFM (Computer Aided Facility Management, Gestión de infraestructuras asistida por computadora) existente.
Visualización del túnel con BIM

Cerca de 190 modelos intercambiados entre las distintas disciplinas y coordinados en cinco modelos mediante los estándares IFC y BFC para colaboración interdisciplinaria.

Desafíos únicos

Lo que hace que este proyecto sea único es la complejidad de su alcance, que incluye un túnel, una autopista y varias carreteras secundarias, tres puentes, estructuras de soporte, portales, servicios, áreas de eliminación de desechos, etc. También es compleja la organización del proyecto (dos empresas cliente, una empresa supervisora, 10 estudios de diseño actualmente involucrados en el proceso de diseño con BIM) y la variedad de software de BIM (cinco herramientas de creación de diseño distintas) utilizada en el proyecto, lo que alienta al equipo a desafiar los límites de un enfoque abierto de BIM. 

El enfoque

En cada disciplina se usa un enfoque de BIM cerrado para mantener la máxima eficiencia del proceso de diseño. Para mejorar la interoperabilidad y garantizar la calidad de las entregas de BIM, se desarrolla una estructura de datos en túnel con base en los estándares IFC existentes, de modo que pueda emplearse para usos de BIM avanzados (por ejemplo, modelado 4D y 5D, CAFM, etc.)

Revit, en conjunto con Dynamo Scripting y complementos especiales, se está utilizando para necesidades específicas en casos de modelado de estructuras extensas y complejas, como el túnel. Esto permite un modelado y un detallado eficientes de segmentos longitudinales extensos.

El intercambio de modelos 4D y 5D entre distintas soluciones de software (equipo de diseño, supervisor y contratista futuro) presenta otro desafío que se administra a través de soluciones de interoperabilidad personalizadas.

Planificación e ingeniería preliminar

El equipo mejoró el proceso de desarrollo del proyecto en general con una mejor comprensión de las necesidades especiales del cliente (por ejemplo, uso de información del proyecto en la fase operativa, transparencia de la inversión, mejor control del proyecto, etc.). El análisis de los requisitos llevó a una mejor planificación del desarrollo general del proyecto, documentado en el plan de ejecución de BIM integral.

En las etapas iniciales del diseño, BIM proporcionó la capacidad de visualizar y comunicar el diseño con todas las partes interesadas del proyecto. Fue la primera vez que todas las instalaciones planificadas, la geología y la infraestructura (dispuestas en tres sistemas de coordenadas de proyectos distintos: los sistemas de coordenadas nacionales de Austria y de Eslovenia, y el sistema de coordenadas local) se unieron en un único modelo. La cuantificación inicial y la estimación de costos (modelos 4D y 5D) se crearon en esa etapa, lo que dio como resultado una mejor comprensión del proyecto.

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Modelo de proyecto BIM

Modelo federado

Modelo estructural del túnel

Diseño detallado

El equipo mejoró la coherencia de la documentación del proyecto a través de comprobaciones continuas de control de calidad (identificación de incongruencias entre los modelos parciales, evaluación, comunicación e implementación de los cambios en el diseño). Los modelos estructurales también se usaron para el detallado de los refuerzos, lo que permitió ahorrar tiempo ya que varios diseñadores podían modelar simultáneamente los refuerzos en los mismos modelos. 

  • Los cambios en el diseño durante el proceso de colaboración y el desarrollo del diseño se implementaron en los modelos de otras disciplinas (y, en consecuencia, en dibujos que se generaron a partir de los modelos) de manera más eficiente utilizando el estándar BCF para la comunicación basada en el modelo.
  • Un modelo 5D generado a partir de aproximadamente 160 modelos parciales se utilizó para confirmar las cantidades proporcionadas por las distintas disciplinas de diseño y para crear estimaciones de costos más precisas.
  • Las estimaciones de costos se presentaron al cliente en diferentes informes, hojas de cálculo y simulaciones.
  • Los servicios de mantenimiento pudieron comentar las soluciones de diseño utilizando modelos 3D precisos desde el inicio, lo que optimizó el diseño según el equipamiento disponible.

Simulación y análisis integrados

Autodesk Navisworks Manage se usó para federar todos los modelos parciales que se crearon en tres sistemas de coordenadas distintos y vincular los elementos con un cronograma de tiempo creado en Microsoft Project, lo que dio como resultado un modelo 4D integral que se usó para analizar y optimizar la secuencia temporal de las actividades. El beneficio fue que el equipo de proyecto pudo visualizar el cronograma de tiempo y comunicar las sugerencias de mejoras.

El mismo cronograma de tiempo y los mismos modelos parciales se utilizaron para crear un modelo 5D en el software RIB iTWO y analizar las estimaciones de costos. El modelo geológico 3D combinado con los modelos del túnel en Revit presentaron la base para el análisis 3D numérico para la excavación del túnel y la estructura de apoyo. Se desarrolló código dentro de la empresa, lo que permitió la comunicación directa entre el modelo geológico y los modelos numéricos.

Modelo de proyecto BIM

Comunicación y colaboración

Colaboración interna, BIM cerrado: Revit Server se utiliza internamente por las disciplinas que usan Revit como herramienta de creación de diseño. La comunicación integrada y los modelos compartidos aceleran la coordinación interna y el desarrollo del diseño, ya que varios modeladores pueden trabajar en los mismos modelos de manera simultánea. Colaboración interdisciplinaria, BIM abierto: los estándares IFC y BCF se utilizan para compartir el modelo entre las disciplinas. La razón de esto es que actualmente hay 10 estudios de diseño involucrados en el desarrollo del diseño y se utilizan distintas herramientas de creación de diseño (RevitCivil 3D, Allplan, ArchiCAD, Urbano). Se utiliza un entorno de datos común (ownCloud y BIM Collab) para intercambiar archivos entre disciplinas, y para vincular y sincronizar modelos de referencia de IFC y BCF con las herramientas de creación de diseño, modelos de coordinación, y modelos 4D y 5D. Todos los demás documentos (dibujos, informes, etc.) también se intercambian y almacenan en la misma plataforma. 

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Al usar LiDAR para escanear las partes existentes del túnel, pudimos analizar los requisitos para las tareas futuras de excavación, reperfilado y rellenado del terreno. Se utilizaron datos sin procesar de LiDAR en todas las demás partes para producir modelos de superficie precisos. Se introdujo realidad aumentada en el túnel para comprender mejor la geología de los alrededores.

Al usar modelos de realidad virtual, pudimos comunicarnos de manera eficiente con varias partes interesadas clave. Las soluciones de diseño están disponibles en cualquier lugar con transferencias de datos suficientes al usar una solución estable basada en la nube. El modelo se actualizará constantemente durante la excavación para recopilar toda la información del sitio en un solo modelo para satisfacer posibles necesidades futuras.

 


Entregas

Además de las entregas tradicionales de proyectos (dibujos, informes técnicos, etc.), las siguientes entregas de BIM también forman parte de los paquetes de envío: 

Fase de diseño

  • Plan de ejecución de BIM (BEP).
  • Modelos 3D parciales (por disciplina) proporcionados en formato IFC estándar
  • Informes de comprobación de control de calidad y modelos de coordinación
  • Modelos 4D y 5D proporcionados en forma de varias hojas de cálculo, informes y simulaciones

Fase de construcción

  • Modelos conforme a obra en formato IFC estándar con documentación conforme a obra vinculada necesaria para gestión de infraestructura (repositorio central de datos conforme a obra)
  • Informes de comprobación de control de calidad y modelos de coordinación
  • Modelos 5D que el contratista y el supervisor usarán para informar y controlar el progreso

Uno de los principales requisitos implementados a través de BEP en el proceso de modelado y las entregas es una definición constante del nivel de detalle (LoD) y el nivel de información (LoI). La clasificación de los elementos de túnel y las tablas de atributos se crearon en colaboración con el cliente (supervisión y departamento de gestión de finanzas) y se implementaron en modelos en un conjunto especial de propiedades de IFC específicas del proyecto. Las tablas de atributos se desarrollarán aún más durante el curso del proyecto y se incorporarán en los modelos.

Con tecnología de

Resultados

  • Uniformidad y precisión de la documentación de diseño (modelos, dibujos, listas de cantidades, estimaciones de costos, cronogramas de tiempo, informes de progreso, etc.)
  • Comunicación mejorada entre las partes interesadas del proyecto (entorno de datos común, revisión basada en el modelo, visualizaciones, comunicación basada en el modelo)
  • Mejor control y estimación de costos, optimización de la tecnología de construcción (secuencias) Control del progreso de la construcción y los cambios en el sitio de obra Optimización de los procesos de gestión de infraestructura

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