Evaluación de la Interoperabilidad e Integridad de Datos mediante Ecosistema BIM para el Diseño Sismorresistente conforme a la NBDS-2023: Caso Edificio de Oficinas.

Contenido Página Declaración de originalidad y derechos de autor III Dedicatoria V Agradecimientos VII Contenido IX Lista de figuras XI Lista de tablas XII Lista de abreviaturas y símbolos XIV Resumen XV Abstract XVI 1. Introducción 1 1.1. Antecedentes 1 1.2. Problema de Investigación 2 1.3. Justificación 3 1.4. Objetivos 4 1.5. Hipótesis 4 1.6. Contribución al Estado del Conocimiento 5 1.7. Organización de la Tesis 5 2. Marco Teórico 7 2.1. Antecedentes de la Investigación. 7 2.2. Fundamentos de BIM en la Ingeniería Estructural. 10 2.3. Ecosistema BIM y Gestión de la Información. 13 2.4. Interoperabilidad en Entornos BIM-Análisis Estructural. 17 2.5. Fundamentos del Diseño Sismorresistente. 21 2.6. Método Tradicional vs Flujo BIM 24 2.7. Síntesis Teórica: Modelo Conceptual de la Investigación. 26 3. Marco Metodológico 29 3.1. Enfoque, Tipo y Diseño de Investigación. 29 3.2. Justificación y Selección del Caso de Estudio. 30 3.3. Población, Muestra y Unidad de Análisis 30 3.4. Alcances, Limitaciones y Control de Sesgos. 31 3.5. Alineamiento Metodológico con Usos BIM Penn State. 31 3.6. Framework Metodológico Miller&Co (Modelo Conceptual) 32 3.7. Esquema Metodológico Replicable (Miller&Co) 33 3.8. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos. 40 3.9. Validez, Confiabilidad y Reproducibilidad. 41 3.10. Justificación de Herramientas Tecnológicas. 41 3.11. Operacionalización de Variables. 42 3.12. Consideraciones Éticas y Técnicas. 43 4. Análisis y Discusión de Resultados. 45 4.1. Parametrización del Modelo Estructural (NBDS-2023). 45 4.2. Análisis de la Interoperabilidad Bidireccional. 61 4.3. Contraste de la Eficiencia Operativa y Precisión de Datos. 73 4.4. Validación de Documentación Técnica y Cómputos Métricos (LOD 350). 80 4.5. Cierre del Objetivo General y Validación de Hipótesis. 90 5. Propuesta. 96 6. Conclusiones y Recomendaciones 101 Referencias Bibliográficas 105 A. Memoria de Cálculo de la Demanda Sísmica (NBDS-2023) - Anexo A A-1 B. Cuantificación de Obra y Planos Estructurales – Anexo B. A-3 Lista de figuras Página Figura 2 1. Estructura Conceptual del Building Information Modeling (BIM) 10 Figura 2 2. Dualidad Modelo Físico vs Modelo Analítico. 12 Figura 2 3. Niveles de Desarrollo (LOD-LOI) del modelo BIM. 13 Figura 2 4. Flujo de Información en un CDE bajo ISO 19650. 14 Figura 2 5. Tempalte/Estructura de Datos (Miller&Co) 16 Figura 2 6. Esquema de Interoperabilidad BIM en el Entorno Común de Datos. 18 Figura 3 1. Localización del Caso de Estudio. 30 Figura 4-1. Esquema Metodológico Replicable Secuencial (Caso de Estudio). 46 Figura 4-2. Clasificación por Sistema/Niveles Enlazados al DATUM.dwg 47 Figura 4 3. Vinculación DATUM.dwg – DATUM (Revit) – Punto Base. 48 Figura 4 4. Validación Técnica mediante Coordination Review (Revit). 48 Figura 4-5. Espectro Sísmico mediante flujo Dynamo-Robot Structural 53 Figura 4 6. Correspondencia Geométrica del Modelo Físico vs Analítico (Revit) 54 Figura 4 7. Matriz de Evaluación de Interoperabilidad entre Plataformas. 62 Figura 4 8. Verificación de Integridad en la Transferida de Datos (Revit-Robot) 63 Figura 4 9. Cronograma de Interoperabilidad BIM (Revit – Robot Structural). 65 Figura 4 10. Integracion de las Simulaciones Dinámicas (Variación Masas Sismicas). 65 Figura 4 11. Modelo Estructural Comparativo: Robot Structural vs ETABS. 67 Figura 4 12. Análisis Comparativo de Desempeño Temporal por Fase 74 Figura 4 13. Despiece Viga de Hormigón Armado (Parametros NBDS-2023) 85 Figura 4 14. Despiece Zapata Combinada Hormigone Armado (Modelo Federado) 85 Figura 4 15. Cuantificación Automática Volúmenes y Acero de Refuerzo (BIM). 86 Figura A.1. Espectro de Elástico vs Inelástico A-2 Lista de tablas Página Tabla 2-1. Relación Nivel de Desarrollo (LOD) y Extracción de Cómputos Métricos 13 Tabla 2-2. Epistemología Comparada (ISO 19650 – BEP Penn State – Miller&Co) 17 Tabla 2-3. Comparativa de Mecanismos de Interoperabilidad Estructural 19 Tabla 2-4. Parámetros Sísmicos (NBDS-2023) e Implicancias en el Entorno S-BIM 22 Tabla 2-5. Comparativa de Eficiencia Temporal: CAD y Flujo BIM 25 Tabla 3-1. Mapeo Metodológico: Objetivos Específicos y Usos BIM Penn State 32 Tabla 3-2. Operacionalización de Variables. 42 Tabla 4-1. Síntesis de Validación de la Integridad de Datos 49 Tabla 4-2. Validación de Fidelidad Geométrica y Paramétrica 50 Tabla 4-3. Propiedades Mecánicas e Inyección de Metadatos Normativos 51 Tabla 4-4. Evaluación de la Eficiencia Temporal del Modelo Analítico 52 Tabla 4-5. Verificación de Distorsiones de Entrepiso (Dirección X-X e Y-Y) 56 Tabla 4-6. Matriz de Cierre y Cumplimiento Técnico - Normativo (NBDS-2023) 56 Tabla 4-7. Matriz de Evaluación de Interoperabilidad entre Plataformas. 61 Tabla 4-8. Verificación de Integridad en la Transferencia de Datos (Revit→Robot) 62 Tabla 4-9. Validación del Flujo Bidireccional (Round- Trip Workflows) 64 Tabla 4-10. Respuesta Dinámica y Modal (Variación de Masas Sismicas NBDS-2023) 66 Tabla 4-11. Coherencia de modelos Analíticos bajo NIST GCR 11-917-11. 67 Tabla 4-12. Comparativa de Tiempos de Ejecución: Método Tradicional vs BIM. 73 Tabla 4-13. Evaluación de Calidad Documental: Errores por categoría. 75 Tabla 4-14. Riqueza de Información por Elemento Estructural bajo LOD 350 81 Tabla 4-15. Verificación de información No Geométrica (Metadatos LOD 350) 82 Tabla 4-16. Resumen de Validación de la Hipótesis Principal 92 Tabla 4-17. Comparación entre Método CAD Tradicional y Ecosistema BIM 93 Tabla 5-1. Flujo de Trabajo Operativo y Control de Calidad del Modelo BIM 98 Tabla A-1. Parametros Técnicos para la Construcción del Espectro A-1 Tabla A-2. Matriz de Aceleración Espectral del Proyecto (Elástico vs Inelástico) A-2 Lista de abreviaturas y símbolos AEC: Arquitectura, ingeniería y construcción ARQ: Arquitectura BIM: Building Information Modeling BMO: BIM manager office CDE: Entorno común de Datos CAD: diseño asistido por computadora (Computers Aided Design) EST: Estructura DWG: Drawing DWF: Design web formato NWD: Documento Navisworks NBDS-2023: Norma boliviana de diseño sísmico 2023. ACCC: Automated Code Compliance Checking. S-BIM: Structural BIM

En Bolivia, la industria de la Arquitectura, Ingeniería y Construcción (AEC) presenta una fragmentación crítica derivada de la dependencia de flujos tradicionales basados en CAD 2D, lo que genera una desconexión asincrónica entre el diseño arquitectónico y el modelo estructural. La brecha científica radica en la ausencia de mecanismos validados que garanticen la integridad de los datos bajo la norma sísmica NBDS-2023. Para abordar esta carencia, la investigación evalúa la viabilidad técnica de la interoperabilidad en un ecosistema BIM mediante un flujo bidireccional entre el modelado paramétrico y el análisis estructural, con el fin de mitigar la pérdida de información y reducir inconsistencias de diseño. Se empleó una metodología cuantitativa y empírico-experimental, utilizando una estructura de datos estandarizada con nivel de desarrollo LOD 350 y se comparó el método propuesto frente al enfoque convencional mediante indicadores de desempeño operativo y consistencia semántica. Los resultados demuestran una correspondencia paramétrica del 98.64% en condiciones nativas, una mejora del 67.4% en la eficiencia temporal global y una reducción del 94.3% en las inconsistencias documentales, lo que disminuye los ciclos de modificación a un promedio de 40.5 minutos. Se concluye que la gestión paramétrica integrada actúa como un repositorio técnico centralizado que facilita el cumplimiento de los requisitos sismorresistente de la NBDS-2023, contribuyendo a acortar la brecha entre la práctica profesional y las exigencias de seguridad estructural.