Estructuras Metálicas I: Modelado de Perfiles, Armaduras y Cerchas de Cubierta
El modelado de estructuras metálicas en Revit permite representar digitalmente el sistema resistente de una edificación, integrando columnas, vigas, correas, cerchas, elementos de arriostramiento y otros componentes de acero dentro de un modelo BIM coordinado.
En proyectos de ingeniería y construcción, el acero estructural puede utilizarse en cubiertas, mezzanines, edificaciones industriales, bodegas, plataformas, estructuras auxiliares y diferentes sistemas portantes. Sin embargo, modelar correctamente estos elementos requiere mucho más que dibujar líneas tridimensionales: es necesario definir perfiles, materiales, niveles, ejes, orientaciones, relaciones geométricas y parámetros de información.
Desde la perspectiva de CGO Ingeniería y Topografía, el modelamiento BIM en Revit constituye una herramienta para conectar la información geométrica, técnica y documental del proyecto con otras disciplinas, facilitando posteriormente la coordinación BIM, la generación de planos y la extracción de cantidades.
Importante: el modelo BIM debe desarrollarse a partir de criterios y documentación de diseño estructural aprobados. Revit no sustituye el cálculo, dimensionamiento, análisis sísmico ni las verificaciones de ingeniería.
¿Qué es el Structural Framing en Revit?
En Revit, la categoría Structural Framing permite representar elementos estructurales lineales como vigas y otros miembros de un sistema resistente.
Estos elementos pueden incorporar información relacionada con:
- Tipo de perfil.
- Material estructural.
- Dimensiones.
- Longitud.
- Elevación.
- Orientación.
- Nivel de referencia.
- Pendiente.
- Identificación.
- Parámetros para cuantificación.
- Información para documentación.
La correcta configuración de las familias es fundamental. Autodesk contempla familias de Structural Framing con diferentes geometrías de sección y parámetros para perfiles laminados, perfiles conformados en frío y otros tipos de secciones estructurales.
Esto permite que un modelo BIM no solamente represente visualmente una viga, sino que pueda contener información útil para documentación, coordinación y cuantificación.
Perfiles de acero estructural: una decisión fundamental
Uno de los aspectos más importantes durante el modelado de estructuras metálicas en Revit es seleccionar correctamente el tipo de sección que representa cada elemento.
La elección del perfil depende del diseño estructural, las cargas, las condiciones de servicio, las conexiones, las luces, las condiciones de estabilidad y los requisitos constructivos.
Entre las familias de perfiles que pueden encontrarse en proyectos de acero están:
- Perfiles I.
- Perfiles H.
- Perfiles U o C.
- Perfiles angulares.
- Perfiles tubulares.
- Perfiles rectangulares.
- Perfiles circulares.
- Perfiles armados.
- Perfiles conformados en frío.
- Perfiles especiales.
El Título F de la NSR-10 contempla requisitos para estructuras metálicas y, entre otros aspectos, estructuras de acero con perfiles laminados, armados y tubería estructural. También establece disposiciones relacionadas con materiales, estabilidad, conexiones, fabricación, montaje y control de calidad.
Por esta razón, el modelador BIM debe evitar seleccionar perfiles únicamente por apariencia. La sección representada en el modelo debe corresponder con la documentación técnica del proyecto.
Perfiles laminados en caliente
Los perfiles laminados en caliente son ampliamente utilizados como elementos principales de estructuras de acero.
Dentro de esta categoría pueden encontrarse perfiles destinados a:
- Columnas.
- Vigas principales.
- Vigas secundarias.
- Elementos de transferencia.
- Pórticos.
- Estructuras de cubierta.
- Soportes de plataformas y mezzanines.
En Revit, estos perfiles pueden estar disponibles mediante familias de secciones estructurales. Autodesk también proporciona contenido de perfiles estructurales para diferentes regiones y bibliotecas de contenido, incluyendo familias como IPE, HEA, HEB y HEM dentro del contenido europeo.
¿Qué debe verificarse al cargar un perfil?
Antes de utilizar una familia es conveniente comprobar:
- Nombre de la sección.
- Dimensiones reales.
- Unidades.
- Material.
- Orientación.
- Punto de inserción.
- Parámetros estructurales.
- Comportamiento geométrico.
- Información necesaria para tablas y planos.
Una familia incorrectamente configurada puede generar diferencias entre la geometría modelada y la documentación del proyecto.
Perfiles conformados en frío
Los perfiles conformados en frío se utilizan frecuentemente en sistemas secundarios, especialmente en soluciones livianas, cubiertas, cerramientos y elementos donde las características geométricas y de fabricación requieren secciones delgadas.
Entre los perfiles habituales pueden encontrarse:
- C.
- Z.
- U.
- Omega.
- Secciones especiales.
En una cubierta metálica, por ejemplo, los perfiles conformados en frío pueden utilizarse como correas o elementos secundarios, dependiendo del diseño estructural.
Desde el punto de vista BIM, es importante representar correctamente:
- Espesor.
- Ancho.
- Altura.
- Geometría de la sección.
- Separación.
- Longitud.
- Orientación.
- Material.
La información geométrica debe responder al nivel de información requerido por el proyecto. La ISO 7817-1:2024 establece principios para especificar el nivel de necesidad de información en BIM y las entregas de información durante el ciclo de vida del activo.
Por eso, no todos los proyectos necesitan el mismo nivel de detalle.
Modelado de columnas metálicas
Las columnas son uno de los elementos principales del sistema estructural.
En Revit pueden modelarse utilizando familias estructurales que representen diferentes secciones de acero.
Para una correcta configuración conviene controlar:
- Eje estructural.
- Nivel inferior.
- Nivel superior.
- Altura.
- Perfil.
- Orientación.
- Material.
- Desfase.
- Rotación.
- Conexión con cimentaciones.
Una columna que aparentemente está ubicada correctamente en planta puede presentar errores de elevación o rotación en una vista tridimensional.
Por ello, el control en planta, elevación y 3D debe formar parte del proceso de revisión.
Vigas principales y secundarias
Las vigas forman parte esencial del sistema resistente y pueden clasificarse, de acuerdo con el proyecto, como:
Vigas principales
Reciben cargas provenientes de elementos secundarios y las transmiten hacia apoyos, columnas u otros elementos resistentes.
Vigas secundarias
Distribuyen cargas hacia las vigas principales y pueden formar parte de sistemas de entrepiso, cubiertas o plataformas.
En Revit, la correcta clasificación de estos elementos facilita posteriormente:
- Generación de planos.
- Etiquetado.
- Tablas.
- Cuantificación.
- Coordinación.
- Revisión del modelo.
Autodesk documenta el uso de familias estructurales y parámetros asociados a las secciones para representar y documentar elementos de Structural Framing.
Cerchas metálicas para cubiertas
Las cerchas metálicas son sistemas estructurales compuestos por barras conectadas que trabajan principalmente mediante esfuerzos axiales, de acuerdo con la idealización y configuración estructural correspondiente.
Una cercha de cubierta puede incorporar:
- Cordón superior.
- Cordón inferior.
- Diagonales.
- Montantes.
- Elementos de apoyo.
- Arriostramientos.
- Elementos secundarios.
En el modelo BIM, la geometría de la cercha debe responder al diseño estructural y a las condiciones reales de montaje.
7.1 Cordones
Los cordones superior e inferior definen la geometría principal de la cercha.
En una cubierta inclinada, el cordón superior puede seguir la pendiente determinada por el diseño.
7.2 Diagonales
Las diagonales conectan los cordones y permiten conformar la configuración resistente de la cercha.
El patrón geométrico debe mantenerse coherente con los planos estructurales.
7.3 Montantes
Dependiendo del sistema estructural, pueden incorporarse elementos verticales para completar la configuración de la cercha.
7.4 Apoyos
Los apoyos deben coincidir con las condiciones estructurales y arquitectónicas del proyecto.
Aquí es especialmente importante revisar la coordinación con:
- Columnas.
- Muros.
- Cimentaciones.
- Cubiertas.
- Equipos.
- Instalaciones.
Modelado de cubiertas metálicas
El sistema de cubierta normalmente combina varios niveles de elementos.
Una configuración típica puede incluir:
Estructura principal → cerchas/vigas → correas → arriostramientos → cubierta.
La representación BIM debe permitir identificar claramente la jerarquía de componentes.
Por ejemplo:
- Cercha principal.
- Viga de borde.
- Correa.
- Arriostramiento.
- Elemento de soporte.
- Lámina o sistema de cubierta.
La ventaja del modelo consiste en que estos componentes pueden analizarse espacialmente y coordinarse con arquitectura y otras disciplinas.
Mezzanines metálicos
Los mezzanines metálicos son sistemas de entrepiso que pueden utilizar perfiles de acero para conformar:
- Columnas.
- Vigas principales.
- Vigas secundarias.
- Viguetas.
- Arriostramientos.
- Escaleras.
- Barandas.
- Sistemas de piso.
El modelo BIM debe permitir revisar las relaciones geométricas entre estos elementos.
También es importante controlar la elevación del mezzanine respecto a:
- Niveles arquitectónicos.
- Alturas libres.
- Equipos.
- Instalaciones.
- Elementos existentes.
- Estructuras inferiores.
En proyectos desarrollados por CGO Ingeniería y Topografía, este tipo de modelamiento puede integrarse con información topográfica y modelos provenientes de levantamientos de campo, siempre que el sistema de coordenadas y las unidades estén correctamente controlados.
Arriostramientos y estabilidad
Una estructura metálica no debe analizarse únicamente como un conjunto de vigas y columnas.
El modelo puede incorporar elementos de:
- Arriostramiento vertical.
- Arriostramiento horizontal.
- Cruces.
- Tirantes.
- Elementos secundarios.
- Sistemas de estabilización.
La ubicación de estos elementos debe responder al diseño estructural.
Durante la coordinación BIM se pueden revisar posibles conflictos con:
- Puertas.
- Ventanas.
- Equipos.
- Ductos.
- Tuberías.
- Bandejas eléctricas.
- Fachadas.
- Cubiertas.
Esto convierte el modelo en una herramienta de coordinación y no únicamente de representación.
Familias estructurales y perfiles personalizados
No todos los proyectos pueden resolverse utilizando exclusivamente las familias estándar.
Cuando un perfil específico no está disponible, puede ser necesario crear o adaptar una familia de perfil.
Autodesk documenta un flujo para crear familias de perfiles personalizados a partir de geometría CAD, cargarlas en una familia de Structural Framing y utilizarlas posteriormente en el modelo.
Un flujo general puede ser:
Perfil → Familia de perfil → Structural Framing → Tipo de elemento → Modelo BIM.
Para proyectos con numerosos perfiles, también es conveniente organizar adecuadamente las familias y tipos para evitar duplicidades y facilitar su mantenimiento. Autodesk recomienda estructuras de familias y catálogos de tipos para gestionar diferentes perfiles de manera más eficiente.
Materiales y parámetros BIM
Una de las ventajas del modelamiento BIM es que cada elemento puede contener información asociada.
Por ejemplo:
| Parámetro | Ejemplo |
|---|---|
| Categoría | Structural Framing |
| Tipo | Perfil I |
| Sección | IPE / HEB / perfil definido |
| Material | Acero estructural |
| Longitud | Según modelo |
| Nivel | Nivel estructural |
| Marca | Código del elemento |
| Fase | Construcción |
| Comentarios | Información del proyecto |
Esta información puede utilizarse posteriormente para generar tablas y documentación.
Autodesk señala que Revit puede utilizar tablas de elementos estructurales para organizar información como cantidad, tipo, material y longitud de corte, y emplear campos y fórmulas para apoyar la cuantificación.
Del modelo 3D a la documentación
Un modelo BIM correctamente estructurado puede convertirse en una fuente de información para diferentes entregables.
Entre ellos:
- Plantas estructurales.
- Elevaciones.
- Cortes.
- Vistas 3D.
- Detalles.
- Cuadros de perfiles.
- Tablas de cantidades.
- Documentación de montaje.
- Información para coordinación.
La documentación debe mantenerse coherente con el modelo.
Una modificación en el perfil, por ejemplo, no debería generar diferencias entre el modelo y los planos derivados.
Autodesk también documenta flujos de trabajo para generar planos de estructuras de acero, etiquetar elementos y producir tablas de componentes.
Cuantificación de estructuras metálicas
El modelo BIM puede utilizarse como base para obtener información cuantitativa.
Entre los datos de interés pueden estar:
- Cantidad de elementos.
- Longitud.
- Tipo de perfil.
- Material.
- Peso.
- Ubicación.
- Código.
- Elementos por nivel.
- Elementos por sistema.
Esto puede convertirse en un apoyo para procesos de BIM 5D, presupuestos y control de cantidades.
Sin embargo, la cuantificación debe establecer reglas claras. Es necesario definir cómo se tratarán:
- Recortes.
- Uniones.
- Solapes.
- Placas.
- Tornillería.
- Soldaduras.
- Desperdicios.
- Elementos temporales.
La calidad de la cantidad obtenida depende directamente de la calidad y configuración del modelo.
Coordinación BIM de la estructura metálica
Una estructura metálica debe coordinarse con las demás disciplinas.
Un flujo BIM puede integrar:
Topografía → Arquitectura → Estructura → MEP → Coordinación → Documentación → Construcción.
En esta etapa, el trabajo de Coordinación BIM permite identificar posibles interferencias antes de que lleguen a obra.
Por ejemplo:
Interferencia estructural
Una viga atraviesa el espacio requerido para un ducto.
Interferencia arquitectónica
Una columna metálica invade un cerramiento o espacio arquitectónico.
Interferencia con instalaciones
Una diagonal de cubierta ocupa el mismo espacio que una bandeja eléctrica.
Problema de constructibilidad
Una conexión o elemento puede ser geométricamente posible pero difícil de fabricar o montar.
Por eso, la coordinación BIM debe considerar tanto la geometría como la constructibilidad.
Integración con topografía
La precisión del modelo estructural también depende de la calidad de la información de referencia.
En proyectos existentes o de infraestructura, los datos pueden provenir de:
- Estación total.
- GNSS.
- Nivelación.
- Fotogrametría.
- LiDAR.
- Nubes de puntos.
- Levantamientos As-Built.
Los Levantamientos Topográficos permiten establecer la geometría existente que posteriormente puede incorporarse al entorno BIM.
En este contexto, los servicios de Georreferenciación y Control de CGO Ingeniería y Topografía pueden formar parte de un flujo que conecte información de campo con modelos digitales.
La correcta gestión de coordenadas, unidades, puntos de referencia y sistemas de elevación es fundamental para evitar desplazamientos o inconsistencias entre modelos.
Control de calidad del modelo
Antes de entregar un modelo de estructuras metálicas es recomendable ejecutar una revisión sistemática.
Control geométrico
Verificar:
- Ubicación.
- Alineación.
- Niveles.
- Pendientes.
- Longitudes.
- Orientaciones.
Control de información
Verificar:
- Perfiles.
- Materiales.
- Marcas.
- Parámetros.
- Codificación.
Control de coordinación
Revisar:
- Arquitectura.
- Instalaciones.
- Cimentaciones.
- Cubiertas.
- Elementos existentes.
Control documental
Comprobar:
- Planos.
- Tablas.
- Etiquetas.
- Vistas.
- Detalles.
Este proceso reduce errores antes de la fabricación o construcción.
Modelado BIM y nivel de información
Un error frecuente consiste en pensar que todos los proyectos deben modelarse con el máximo nivel de detalle.
La metodología BIM debe responder a los requisitos del proyecto.
La ISO 7817-1:2024 plantea el concepto de Level of Information Need, orientado a definir de manera consistente la información necesaria para las entregas BIM durante el ciclo de vida del activo.
Por lo tanto, el nivel de desarrollo geométrico y de información debe definirse según el objetivo del modelo.
Un modelo para:
- Diseño conceptual,
- coordinación,
- documentación,
- fabricación,
- montaje,
- operación,
puede requerir diferentes niveles de información.
Esto es especialmente importante en estructuras metálicas, donde el salto entre un modelo de diseño y uno destinado a fabricación puede ser considerable.
¿LOD 400 significa fabricación automática?
No necesariamente.
Aunque el término LOD 400 suele utilizarse para describir modelos con un nivel elevado de detalle, el nivel de información necesario debe establecerse de acuerdo con los requisitos específicos del proyecto.
La terminología LOD y los requisitos de información BIM no deben confundirse automáticamente con el concepto de Level of Information Need de ISO 7817.
Para un proyecto profesional, es recomendable establecer en los documentos BIM:
- Objetivo del modelo.
- Usos BIM.
- Información requerida.
- Responsables.
- Formatos.
- Entregables.
- Tolerancias.
- Criterios de coordinación.
Esto puede relacionarse con el BEP y los requisitos de información del proyecto. La ISO 7817-1:2024 establece precisamente principios para especificar las necesidades de información y las entregas BIM.
Buenas prácticas para modelar estructuras metálicas en Revit
Para obtener un modelo organizado y técnicamente confiable, recomendamos:
1. Partir del diseño estructural
No seleccionar perfiles por criterios exclusivamente gráficos.
2. Utilizar familias correctamente configuradas
Cada perfil debe representar adecuadamente su sección.
3. Mantener una nomenclatura consistente
Por ejemplo:
ST-VIGA-IPE300
ST-COL-HEB300
ST-CORREA-Z200
La nomenclatura exacta debe adaptarse al estándar del proyecto.
4. Controlar niveles y ejes
Los elementos estructurales deben estar relacionados con referencias consistentes.
5. Revisar orientación
Especialmente en perfiles asimétricos y elementos inclinados.
6. Utilizar parámetros
La información debe ser reutilizable en tablas y documentación.
7. Coordinar antes de documentar
No tiene sentido generar una documentación detallada de un modelo que todavía presenta interferencias.
8. Controlar versiones
Los cambios estructurales deben quedar registrados y gestionados.
9. Integrar la topografía
Cuando se trabaja sobre estructuras existentes, la información de campo debe incorporarse correctamente.
10. Modelar según el objetivo BIM
El nivel de detalle debe responder al uso previsto del modelo.
¿Qué aporta CGO Ingeniería y Topografía al modelamiento de estructuras?
En CGO Ingeniería y Topografía entendemos el modelamiento BIM como un proceso de integración entre información geométrica, topográfica y de ingeniería.
Nuestro enfoque combina conocimientos de:
- Ingeniería Civil.
- Topografía.
- Modelamiento BIM.
- Revit.
- Civil 3D.
- Navisworks.
- Georreferenciación.
- Coordinación de información.
Esto permite desarrollar modelos orientados a diferentes necesidades de proyectos de construcción e infraestructura.
Entre nuestros servicios se encuentran el Modelamiento BIM en Revit, Modelamiento BIM en Civil 3D, Coordinación BIM, Diseño y Planos de Ingeniería, Levantamientos Topográficos, Georreferenciación y Control, Replanteo y Control de Obra, Cálculo de Volúmenes, Gestión de Información y SIG y Supervisión y Control de Obras.
La integración entre topografía e ingeniería es especialmente relevante cuando una estructura metálica debe implantarse sobre condiciones reales de terreno o sobre una estructura existente.
Conclusiones
El modelado de estructuras metálicas en Revit permite construir una representación digital organizada de columnas, vigas, perfiles secundarios, cerchas, arriostramientos, cubiertas y mezzanines.
La calidad del resultado depende de varios factores:
- Correcta selección de perfiles.
- Configuración de familias.
- Control geométrico.
- Información estructural.
- Organización del modelo.
- Coordinación interdisciplinaria.
- Integración con topografía.
- Requisitos BIM.
- Control de versiones.
- Documentación coherente.
Los perfiles laminados en caliente y los perfiles conformados en frío cumplen diferentes funciones dentro de los sistemas metálicos, y su representación en BIM debe corresponder con el diseño y los requisitos técnicos del proyecto.
En Colombia, el modelamiento debe desarrollarse considerando la documentación estructural aplicable y los requisitos establecidos para estructuras metálicas, incluyendo las disposiciones correspondientes del Título F de la NSR-10, además de sus modificaciones y requisitos contractuales aplicables.
Para CGO Ingeniería y Topografía, el objetivo no es únicamente crear una geometría 3D, sino estructurar información que pueda utilizarse para coordinación, documentación, cuantificación y toma de decisiones durante el ciclo de vida del proyecto.
Preguntas frecuentes
¿Qué es Structural Framing en Revit?
Es la categoría utilizada para representar elementos estructurales lineales como vigas y diferentes miembros de estructuras, utilizando familias con perfiles y parámetros estructurales.
¿Qué diferencia existe entre un perfil laminado y uno conformado en frío?
Los perfiles laminados se producen mediante procesos de laminación en caliente y suelen utilizarse ampliamente en elementos estructurales principales. Los perfiles conformados en frío se producen a partir de láminas o bandas mediante procesos de conformado y son frecuentes en elementos secundarios y sistemas livianos, dependiendo del diseño.
¿Revit realiza el diseño estructural del perfil?
Revit permite modelar y documentar los elementos estructurales, pero el dimensionamiento y las verificaciones de ingeniería deben realizarse mediante los procedimientos y herramientas de cálculo correspondientes.
¿Se pueden crear perfiles personalizados en Revit?
Sí. Revit permite crear familias de perfiles y utilizarlas posteriormente en familias de Structural Framing. Autodesk documenta este flujo para perfiles personalizados.
¿Se pueden obtener cantidades de acero desde Revit?
Sí. El modelo puede utilizarse para generar tablas con información como cantidad, tipo, material y longitud, siempre que los elementos estén correctamente modelados y parametrizados.
¿El modelo de estructuras metálicas puede coordinarse con Civil 3D y Navisworks?
Sí. Un flujo BIM coordinado puede integrar topografía, infraestructura, estructura y otras disciplinas, permitiendo revisar geometría y posibles interferencias.
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