Aplicación de herramientas BIM en el diseño paramétrico y generativo para la concepción de estructuras complejas

Abstract

La presente investigación de tesis aplica el Diseño Paramétrico y Diseño Generativo para la generación de estructuras complejas, mediante la metodología BIM implementándose en la fase de diseño de una nueva propuesta moderna para el Pabellón J1 de la Universidad Nacional de Ingeniería. La fase de concepción y diseño de proyectos se desarrollan de manera tradicional utilizando Softwares CAD para el dibujo de planos o Softwares BIM para el diseño y/o modelado de estructuras, llevando a cabo tareas manuales ya sea para la extracción de mediciones, intercambio de información o modelamiento. Esto implica carecer de eficiencia en muchos procesos porque a pesar de contar con herramientas computacionales modernas no se aprovecha todo el potencial que brindan. Esto se ve reflejado en la productividad del sector construcción pues es de las más bajas comparada a otros sectores como manufactura, comercio, agricultura. A razón de la falta de innovación en nuevas estructuras y la baja productividad se estudiaron nuevas tecnologías para la concepción y diseño, para lo cual primeramente se realizó un mapeo de los softwares disponibles en el mercado que pudiesen soportar el diseño paramétrico y generativo. Con esta condición se optó usar la familia de programas de AUTODESK. Seguidamente se exploraron diversos tipos de estructuras ensayando el comportamiento paramétrico y comprendiendo el funcionamiento de estas nuevas metodologías. Como fruto de los ensayos previos se siguieron los procedimientos propuestos para abarcar problemas paramétricos y generativos desarrollando algoritmos en Dynamo, Python y Project Refinery; capaces de crear estructuras automáticamente adaptándose a los criterios del diseñador. Basándose en la última etapa de los procedimientos del Diseño Paramétrico y Diseño Generativo se implementa los algoritmos para la formulación de la estructura en el Pabellón J1, demostrando las aplicaciones en diversas tareas como modelamiento, generación de cargas, diseño estructural e interoperabilidad de softwares.

This thesis research applies Parametric Design and Generative Design for the generation of complex structures, through the BIM methodology, being implemented in the design phase of a new modern proposal for Hall J1 of the National University of Engineering. The conception and design phase of projects are developed in a traditional way using CAD Software for drawing plans or BIM Software for the design and / or modeling of structures, carrying out manual tasks either for the extraction of measurements, for exchange of information or modeling. This implies a lack of efficiency in many processes because despite having modern computational tools, the full potential they offer is not used. This is reflected in the productivity of the construction sector as it is one of the lowest compared to other sectors such as manufacturing, commerce, agriculture. Due to the lack of innovation in new structures and low productivity, new technologies were studied for the conception and design, for which a mapping of the software available on the market that could support the parametric and generative design was carried out first. With this condition, it was decided to use the AUTODESK family of programs. Subsequently, various types of structures were explored, testing the parametric behavior and understanding the operation of these new methodologies. Because of the previous tests, the proposed procedures were followed to cover parametric and generative problems, developing algorithms in Dynamo, Python and Project Refinery; capable of creating structures automatically adapting to the designer's criteria. Based on the last stage of the Parametric Design and Generative Design procedures, the algorithms for the formulation of the structure are implemented in Hall J1, demonstrating the applications in various tasks such as modeling, load generation, structural design and software interoperability.