RV/RA en la Ingeniería Civil. Virtualización de un modelo reducido de un puente para análisis experimental

Abstract

RESUMEN: Entendemos por Realidad Virtual la creación o simulación de entornos o escenarios ficticios, los cuales presentan una apariencia real, generados mediante un sistema informático, permitiendo la presencia física del usuario en dicho entorno a través del uso de un dispositivo como cascos o gafas de Realidad Virtual. Este concepto, a pesar de haberse hablado mucho de él, no se ha empezado a desarrollar de forma extensa hasta los últimos años, ganando una gran fama en el mundo de los videojuegos. Sin embargo, sus aplicaciones van mucho más allá, siendo una herramienta excelente en gran cantidad de profesiones como pueden ser la ingeniería, la medicina, la educación o la formación profesional. En los últimos años, en el campo de la ingeniería civil se ha acelerado la implementación de la metodología BIM (Building Information Modeling) en la gestión de los proyectos, basada en la manejo del proyecto a través de un modelo digital 3D que recoja todos los elementos y propiedades de la infraestructura a lo largo de su ciclo de vida. Una parte de la metodología BIM es la generación de modelos 3D, por ello, es lógico su vinculación con los elementos de Realidad Virtual, ya que nos da una alternativa a su visualización a través de interfaces como la de un ordenador. A través de la Realidad Virtual podemos aprovechar al máximo todo el potencial del modelo BIM ya que no solo proporciona una total sensación de inmersión al usuario, sino que además permite dotar de profundidad y sensación espacial al modelo. Por todo ello, la Realidad Virtual se está convirtiendo en una pieza clave para el diseño y el intercambio de información entre los diferentes entes de un proyecto. Partiendo de esta línea, se ha desarrollado el presente Trabajo Fin de Máster, con el objetivo de demostrar alguna de las aplicaciones más actuales de la Realidad Virtual en la ingeniería civil. Para ello se realizará la virtualización de una estructura para su posterior visionado mediante unas gafas de Realidad Virtual, así como en Realidad Aumentada a través de dispositivos como teléfonos móviles o tablets. Para ello se ha utilizado un software desarrollado por Unity llamado Unity Reflect, el cual nos permite interactuar con modelos tridimensionales a través de un dispositivo de Realidad Virtual. Este programa nos permite de manera sencilla la virtualización de un modelo 3D generado con cualquier otro software (Revit en nuestro caso) a un entorno virtual. Unity 3D también permite crear aplicación para numerosas plataformas como pueden ser las gafas o cascos de Realidad Virtual (Oculus Rift, Oculus Quest, HTC Vive, PlayStation VR o Samsung Gear VR). Para finalizar, se creará un gemelo digital del puente, con la finalidad de que este TFM sirva como referencia a los diferentes profesionales del sector dando a conocer los recursos necesarios para la creación de una aplicación que permita virtualizar una obra. A la hora de interactuar con el entorno, Unity permite programar el comportamiento de los objetos que forman parte del mismo, a partir de scripts, mediante los cuales se añaden instrucciones que definen el comportamiento de los objetos. Finalmente, se ha creado una aplicación para PC, en la que se muestra el modelo a través de un personaje en primera persona que puede moverse alrededor del entorno virtual e interactuar con varios elementos de nuestro modelo 3D inicial. Este TFM se ha realizado en el Marco del Aula Tecnológica TECNALIA y bajo la Dirección de Miguel Cuartas por parte de la UC y de David García Sánchez por parte de TECNALIA.

ABSTRACT: We understand Virtual Reality as the creation or simulation of fictitious environments or scenarios, which have a real appearance, generated by a computer system, allowing the physical presence of the user in the environment through the use of a device such as helmets or Virtual Reality glasses. This concept, although it has been much talked about, has not begun to be developed extensively until recent years, gaining great fame in the world of video games. However, its applications go far beyond, being an excellent tool in many professions such as engineering, medicine, education or vocational training. In recent years, in the field of civil engineering, the implementation of BIM (Building Information Modeling) methodology in project management has accelerated, based on the management of the project through a 3D digital model that collects all the elements and properties of the infrastructure throughout its life cycle. Part of the BIM methodology is the generation of 3D models, therefore, it is logical to link it with Virtual Reality elements, since it gives us an alternative to its visualization through interfaces such as a computer. Through Virtual Reality we can take full advantage of all the potential of the BIM model since it not only provides a total sense of immersion to the user, but also allows to provide depth and spatial sensation to the model. For all these reasons, Virtual Reality is becoming a key element for the design and the exchange of information between the different entities of a project. Based on this line, this Master's Thesis has been developed with the aim of demonstrating some of the most current applications of Virtual Reality in civil engineering. For this purpose, the virtualization of a structure will be carried out for its subsequent viewing through Virtual Reality glasses, as well as in Augmented Reality through devices such as cell phones or tablets. To do this we have used a software developed by Unity called Unity Reflect which allows us to interact with three-dimensional models through a Virtual Reality device, this program allows us to easily virtualize a 3D model generated with any other software (Revit in our case) to a virtual environment. Unity 3D also allows us to create applications for numerous platforms such as Virtual Reality glasses or helmets (Oculus Rift, Oculus Quest, HTC Vive, PlayStation VR or Samsung Gear VR). Finally, a digital twin of the bridge will be created, with the aim that this TFM will serve as a reference to the different professionals of the sector, showing the necessary resources for the creation of an application that allows to virtualize a work. When interacting with the environment, Unity allows programming the behavior of the objects that are part of it, from scripts, through which instructions are added to define the behavior of the objects. Finally, a PC application has been created, in which the model is shown through a first-person character that can move around the virtual environment and interact with various elements of our initial 3D model. This TFM has been carried out in the frame of the Aula Tecnológica TECNALIA and under the direction of Miguel Cuartas from the UC and David García Sánchez from TECNALIA.