¿PUEDE CHATGPT HACER EL DISEÑO DE UNA CIMENTACIÓN?

¿PUEDE CHATGPT HACER EL DISEÑO DE UNA CIMENTACIÓN?

Conoce más acerca de ChatGPT como herramienta de trabajo

By Ph.D. Carolina Hernández Valerio

Los ingenieros geotécnicos se enfrentan a una gran cantidad de datos y preguntas complejas en su trabajo, es por eso que el uso de herramientas tecnológicas se hace cada vez más indispensable en nuestra labor diaria. Sin embargo, para poder utilizar correctamente cualquier herramienta hay que conocer su utilidad, sus limitaciones y poder verificar que los resultados obtenidos por medio de dicha herramienta sean confiables. Para poder demostrar esto, haremos un ejercicio sencillo de cimentaciones para poder verificar la confiabilidad de ChatGPT, además, exploraremos cómo el ChatGPT puede ser una herramienta valiosa para los ingenieros geotécnicos, brindando soluciones rápidas y eficientes para sus necesidades de información y conocimiento.

¿Qué es ChatGPT?

ChatGPT es un modelo de lenguaje, desarrollado por OpenAI, diseñado para responder preguntas y mantener conversaciones con los usuarios en varios temas y áreas de conocimiento. Estoy basado en la arquitectura GPT (Generative Pre-trained Transformer), que utiliza el aprendizaje profundo para producir respuestas y conversaciones coherentes y relevantes. Su objetivo es ayudar a los usuarios a obtener información y respuestas a sus preguntas de manera eficiente y accesible.

Como modelo de lenguaje, ChatGPT tiene varias ventajas que pueden ser útiles para los usuarios, algunas de ellas incluyen:

  • Respuestas rápidas: ChatGPT puede proporcionar respuestas rápidas y precisas a una amplia variedad de preguntas y temas. Esto puede ahorrar tiempo y esfuerzo a los usuarios que buscan información específica.
  • Accesibilidad: ChatGPT es accesible desde cualquier lugar con acceso a internet y no requiere instalación de software adicional. Esto significa que los usuarios pueden obtener respuestas y asistencia en cualquier momento y desde cualquier lugar.
  • Amplia gama de temas: ChatGPT está diseñado para comprender una amplia variedad de temas y áreas de conocimiento. Esto lo hace útil para cualquier persona que busque información o respuestas a preguntas específicas.
  • Sin prejuicios: Como modelo de lenguaje, ChatGPT no tiene prejuicios ni opiniones personales, lo que significa que proporciona respuestas objetivas y basadas en hechos.
  • Aprendizaje continuo: ChatGPT es capaz de aprender y mejorar continuamente a medida que recibe más datos y retroalimentación, lo que significa que sus respuestas pueden volverse más precisas y útiles con el tiempo.

¿Cuáles son las limitaciones de ChatGPT?

Como modelo de lenguaje, ChatGPT tiene limitaciones en términos de conocimiento, comprensión y capacidad para procesar información. Algunas sus limitaciones son:

  • Conocimiento limitado: su conocimiento está limitado por el alcance de su entrenamiento y por la información disponible en su base de datos. Si la información que se le proporciona es incompleta, imprecisa o está desactualizada, es posible que mi respuesta también lo sea.
  • Comprensión limitada: aunque es capaz de procesar y entender el lenguaje natural, todavía existen ciertas limitaciones en su capacidad para comprender el contexto, la ironía, el sarcasmo o el tono emocional en el lenguaje.
  • Sesgos: como modelo de lenguaje, puede estar influenciado por los sesgos y prejuicios presentes en los datos y en los algoritmos que se utilizan para su entrenamiento.
  • Falta de experiencia práctica: aunque puede proporcionar información teórica y conceptual, no tiene experiencia práctica en la aplicación de ciertos conocimientos, habilidades o técnicas.
  • No tiene conciencia ni emociones: como modelo de lenguaje, no tiene conciencia ni emociones, por lo que no puede experimentar o expresar emociones, sentimientos u opiniones personales. su función es proporcionar información y respuestas objetivas y basadas en hechos.

¿Puede ChatGPT diseñar una cimentación?

Para poder validar el uso del ChatGPT como una herramienta útil para el ingeniero geotecnista, hemos realizado un ejercicio de verificación para el diseño de una cimentación superficial. El diseño de cimentaciones es una labor común en la labor del ingeniero geotecnista, si una cimentación no está diseñada adecuadamente, puede resultar en un colapso parcial o total de la estructura, lo que puede poner en peligro la vida de las personas y causar daños materiales significativos.

Lo primero que le preguntamos a ChatGPT fue si puede diseñar una cimentación superficial, a lo cual nos contestó que debido a la gran cantidad de factores que se requieren para diseñar una cimentación, no le era posible, la respuesta completa se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Diseño de cimentación (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 1 Diseño de cimentación (ChatGPT, 2023,abril)

No nos dimos por vencidos tan pronto con esta respuesta, ya que como vimos anteriormente, la respuesta de ChatGPT depende de que la pregunta este suficientemente detallada para poder dar una respuesta adecuada, es aquí en donde entran los conocimientos específicos del ingeniero, sin embargo, ChatGPT nos puede ayudar un poco más. A continuación, le preguntamos a ChatGPT ¿Cuál es el proceso para diseñar una cimentación? Y esto fue el resumen de su respuesta:

  • Investigación del sitio
  • Determinación de la carga estructural
  • Selección del tipo de cimentación
  • Cálculo y diseño de la cimentación
  • Verificación y ajuste del diseño
  • Preparación de planos y documentación

Es un hecho que el ChatGPT no puede realizar una investigación geotécnica, no puede supervisar los trabajos en campo, determinar el mejor sitio para la exploración, la profundidad, etc. Tampoco puede especificar las cargas del edificio o tener el criterio para determinar el mejor tipo de cimentación, esto dependerá de la experiencia y de los conocimientos de los ingenieros encargados del proyecto, sin embargo, puede darnos datos útiles para el diseño de la cimentación. Entonces, supongamos que necesitamos diseñar una cimentación en la zona norte de la Ciudad de México de un edificio de 17 x 20 m de 3 niveles. Con base en la respuesta anterior de ChatGPT determinamos lo siguiente:

Investigación del sitio

De acuerdo con los datos brindados por ChatGPT (Figura 2), consideramos una arcilla con una cohesión de 15 kPa y un ángulo de fricción interno de 22.5° a un NAF superficial de 2m.

Figura 2 Parámetros de resistencia (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 2 Parámetros de resistencia (ChatGPT, 2023,abril)

Determinación de la carga estructural

Consultamos ChatGPT (Figura 3) para conocer las condiciones de carga mínima que rige el reglamento de construcciones de la Ciudad de México:

Carga viva: 200 kg/m2

Carga muerta: 300 kg/m2

Carga total utilizando un F.S. de 3= 1.5 T/m2

Figura 3 Cargas estructurales mínimas (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 3 Cargas estructurales mínimas (ChatGPT, 2023,abril)

Selección del tipo de cimentación

ChatGPT nos dio unas opciones viables de tipos de cimentaciones que podríamos utilizar en nuestro caso de estudio (Figura 4), sin embargo, depende del ingeniero de proyecto seleccionar la que sea más conveniente. Para este caso seleccionaremos una losa de cimentación de 17 x 20m.

Figura 4 Tipo de cimentación (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 4 Tipo de cimentación (ChatGPT, 2023,abril)

Cálculo y diseño de la cimentación

En este paso es importante identificar que necesitamos para diseñar una losa de cimentación, ya que el ChatGPT no puede darnos una respuesta específica a una pregunta generalizada. Por lo tanto, preguntamos primero por la capacidad de carga de la cimentación para una profundidad de desplante especifica (Figura 5).

Figura 5 Capacidad de carga admisible (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 5 Capacidad de carga admisible (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 6 Calculo de esfuerzos efectivos (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 6 Calculo de esfuerzos efectivos (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 7 Capacidad de carga admisible (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 7 Capacidad de carga admisible (ChatGPT, 2023,abril)

La capacidad de carga admisible, de acuerdo con ChatGPT es 62.5 T/m2. En la Figura 7 podemos notar que el cálculo que realiza ChatGPT no revisa que todas las unidades sean compatibles, los coeficientes de carga de acuerdo con la teoría de Terzagui tampoco son válidos, los esfuerzos efectivos no son calculados de manera correcta al tomar considerar que el nivel freático se encontraba por encima de los 2 metros, no por debajo (Figura 6). El cálculo correcto es:

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El cálculo de la capacidad de carga real es: qc= 118.76 t/m2. A pesar de que el valor que nos proporciona ChatGPT es conservador con respecto al real, no podemos considerarla como válida.

Ahora le pediremos que calcule el incremento de carga al centro y en la esquina de la cimentación considerando nuestra presión total ejercida por el suelo y por la estructura, lo que nos da un total de carga de diseño de 4.5 t/m2.

Figura 8 Incremento de esfuerzos a 3m (ChatGPT, 2023,abril)
Figura 8 Incremento de esfuerzos a 3m (ChatGPT, 2023,abril)

La respuesta de ChatGPT fue un incremento de carga de 7.08 t/m2 para el centro y 3.47t/m2 para la esquina, como podemos ver en la Figura 8, ChatGPT realizó el cálculo convirtiendo la carga en una puntual equivalente, lo que puede modificar los resultados analíticos reales. Para continuar con nuestro ejercicio calcularemos analíticamente los incrementos de esfuerzos:

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De acuerdo con los resultados anteriores, ChatGPT nos muestra valores mucho más conservadores que los reales. A continuación, con estos valores, haremos el cálculo de los asentamientos elásticos.

Para poder calcular los asentamientos, en primer lugar, preguntamos a ChatGPT por parámetros de deformabilidad del suelo, sin embargo, no fue posible obtener ninguna aproximación.

Figura 9 Parámetros de deformabilidad
Figura 9 Parámetros de deformabilidad

Posteriormente, brindando algunos parámetros de deformabilidad del suelo como la relación de vacios inicial, el índice de compresibilidad y el índice de consolidación del suelo, ChatGPT nos hizo un cálculo aproximado de los asentamientos diferenciales elásticos.

Figura 10 Asentamientos elásticos
Figura 10 Asentamientos elásticos

Como se muestra en la figura anterior, ChatGPT nuevamente confunde unidades y valores dados, por lo que su respuesta no puede ser considerada como verdadera, los resultados de acuerdo con ChatGPT para los asentamientos elásticos al centro y a la esquina de nuestro ejercicio son:

Se al centro= 0.034

Se a la esquina= 11.14 mm

Los resultados reales son:

Se al centro=4.29 mm

Se a la esquina= 0.793 mm


Conclusiones

Como modelo de lenguaje, ChatGPT tiene la capacidad de responder preguntas generales y proporcionar información basada en conocimientos previos adquiridos. Sin embargo, no tiene la capacidad de reemplazar a un ingeniero geotecnista en términos de evaluar y diseñar proyectos de ingeniería geotécnica, ya que esto requiere de habilidades técnicas y experiencia en el campo.

En nuestro ejercicio, ChatGPT nos ayudó en la búsqueda de la metodología general de un diseño de cimentación, tipos de cimentaciones, parámetros aproximados del suelo y normativas de construcción. Sin embargo, en el momento de tratar de obtener los resultados para el diseño de una losa de cimentación, no resulta practico su utilización debido a que los procesos de cálculo los realiza sin tener en cuenta sistemas de unidades correctas o fórmulas específicas. Tampoco tiene un criterio para considerar factores de carga, teorías de análisis utilizadas o recomendaciones de construcción.

La información que recibimos de un sistema no interfiere con la aplicación final que le demos, con base en nuestro criterio y análisis podemos tomar la información proporcionada con ChatGPT para facilitar nuestros procesos analíticos.

Enlace a la nota original de Soilsolution®: https://bit.ly/GPT_App


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