• Por José Eduardo Rendeiro

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  • 24/08/2016

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Plataforma BIM

Manter a integridade BIM na Engenharia Estrutural

Revit Estructure
Um dos principais benefícios da modelagem de informações (BIM) é a capacidade de compartilhar dados de modelos digitais entre a equipe de projeto. Este artigo analisa o papel do engenheiro de estruturas no processo BIM e explica como a integridade do modelo de construção é mantida durante o processo de engenharia estrutural.
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Os Benefícios globais do BIM 

BIM traz consigo muitos benefícios para o projeto como um todo, tais como:
  • A capacidade de controlar automaticamente as alterações dentro de um único escritório e até mesmo entre as disciplinas. Por exemplo, um engenheiro recebe um modelo de informações de construção do arquiteto e, em seguida, altera o tamanho de um determinado elemento estrutural para critérios de resistência. Quando o modelo de informações de construção é enviado de volta para o arquiteto, as alterações são automaticamente atualizadas no modelo de construção do arquiteto.
  • Diminuição tempo na fase de concepção de um projeto devido à necessidade de produzir apenas um modelo em vez de vários em cada disciplina.
  • Facilidade do rastreamento das revisões e alterações da estrutura.
  • Capacidade do proprietário do edifício de ter informações completas sobre o edifício durante a vida da estrutura (Lifecycle Management Building).

Pode-se facilmente imaginar que em breve os clientes irão insistir na adoção do BIM para o conjunto processo de projeto, mas o BIM também traz grandes benefícios para o engenheiro dentro de seu próprio escritório. Por exemplo, em um processo de concepção estrutural, BIM:

  • Significa que as alterações feitas por um engenheiro de projeto são captadas pelo projetista.
  • Traz os engenheiros mais perto de seus colegas na equipe de projeto.
  • Permite que os dados de engenharia sejam facilmente transmitidos para arquitetos e construtores.

Muitos engenheiros estruturais sentem que o BIM não é apenas uma opção para o futuro, e sim uma exigência. Além das reais economias que o BIM traz no tempo e a maior precisão no escritório de engenharia estrutural, há pouca dúvida de que em breve os clientes vão exigir de que todas as partes, incluindo o engenheiro, tenham um papel ativo no processo de BIM para um projeto.

Figura 1: Os desafios enfrentados pela análise de um engenheiro são muitas e variadas.

Figura 1: Os desafios enfrentados pela análise de um engenheiro são muitas e variadas.

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Abaixo,uma descrição do fluxo de trabalho de engenharia estrutural tradicional, seguido de um sinopse de como engenheiros estruturais podem alavancar BIM.


Como os Engenheiros estruturais tradicionalmente trabalham

Engenheiros estruturais têm uma longa história de trabalho com a informação digital e são muito rápidos para desenvolver e adotar soluções de software. Isto é devido em grande parte aos requisitos numérico de análise da disciplina, análise essa que muitas vezes é impossível quantificar sem um computador. Análise de engenharia muitas vezes envolve o enormes cálculos matemáticos, mesmo uma estrutura simples pode produzir milhares de cálculo para serem avaliados que, muitas vezes, não podem ser feito por métodos manuais.
No entanto, este programa de cálculo é frequentemente muito isolado em termos dos dados que ele troca. Embora o software de análise seja muito avançado normalmente não é bem integrado ao processo de engenharia estrutural e muito menos um processo multi- disciplinar de modelagem completa do edifício.
Processos estruturais tradicionais começam com uma interpretação dos desenhos arquitetônicos, seja digital ou em papel. O engenheiro obtém esses dados para produzir informação estruturalmente importante. Esses dados são então interpretado em um modelo de cálculo estrutural, que poderia realmente ser criado em diversos programas de cálculo de acordo com a análise da gravidade, a estabilidade e análise dinâmica e não linear. Ao mesmo tempo que estes cálculos estão ocorrendo, os autores também estão interpretando os mesmos dados – produzindo desenhos de arranjo geral, plantas de enquadramento, etc.
Após a análise inicial, o engenheiro de projeto, então, começar a verificar e criar o projeto estrutural usando um “código de construção”, decidir o dimensionamento, a quantidade de armação nos elementos de  concreto, etc. Esta informação é então passada, muitas vezes na forma de esboços, para os desenhistas (que podem estar dentro ou fora da empresa do engenheiro, dependendo da prática local) fazerem os desenhos detalhados finais, que são então transferidos de volta para os outros membros da equipe de projeto, geralmente em formato de papel.

Tal processo dificilmente pode ser descrito como transparente ou coordenado!

 
Dados de engenharia
Em geral, os desenhos arquitetônicos contêm uma grande quantidade de informação que é supérflua para o engenheiro. A primeira fase do processo de engenharia é geralmente de racionalizar os dados para produzir dados de engenharia. Tais dados incluem inicial um “palpite” sobre dimensionamento de vigas/colunas e a posição de vigas, colunas, pisos e paredes, além de qualquer outras características que afetam a rigidez global da estrutura , como por exemplo aberturas no piso e paredes .

Um dos grandes desafios na criação do modelo estrutural é que que o engenheiro não é necessariamente, nesta fase de análise inicial, pelo menos, interessado na forma exata de um elemento, mas sim na sua rigidez e a necessidade de representar a posição deste elemento no modelo 3D e seu eixo. O eixo de um elemento(como representado pelo arquiteto) não corresponde necessariamente a posição desejada no modelo de análise. Um semelhante problema ocorre quando se considera paredes e placas de diferentes espessuras. Por exemplo, um parede do 1 º ao 2 º andar é muitas vezes mais espessa do que a parede correspondente do 2 º para 3 º andar. Em um modelo de arquitetura, este seria representado como “na realidade ” (ver Figura 2).
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Figura 2: A representação física de uma parede vertical em um modelo de informações de construção

Figura 2: A representação física de uma parede vertical em um modelo de informações de construção.

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No entanto, o engenheiro considera eixo de cada parede, que pode ser visto que existe nenhuma continuidade entre as duas paredes (Figura 3, esquerda). Uma abordagem normal por métodos manuais é mover a parede no modelo de análise para assegurar a continuidade (Figura 3, direita).
 

Figura 3: A representação analítica da mesma parede vertical em um modelo de informações de construção; desconectado (à esquerda) e unidos (à direita).

Figura 3: A representação analítica da mesma parede vertical em um modelo de informações de construção; desconectado (à esquerda) e unidos (à direita).

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Modelo Físico e Analítico 
Todos esses desafios foram cumpridos com sucesso pelo software Revit Structure® introduzindo de um conceito de representação “física” e “analítica ” da estrutura. O modelo físico é o verdadeiro modelo da estrutura e o modelo analítico transfere esses dados às informações necessárias para o engenheiro estrutural. Fundamentalmente, tanto as representações físicas como analíticas da estrutura são plenamente associadas no Revit Structure, facilitando a integridade do BIM.


Desta maneira, o Revit permite com êxito a utilização um único modelo de informação do edifício, satisfazendo todos os participantes do processo de projeto, incluindo os engenheiros estruturais. Portanto, é importante que qualquer solução de análise que usa o BIM do Revit Structure devea manter totalmente a integridade do BIM, sem a necessidade de excesso de manipulação no modelo de análise.

Engenheiros tipicamente fazem suposições afim de simplificar os seus modelos de cálculo. Essas premissas podem ser feitas, a fim de tornar o modelo menor e, consequentemente, mais rápido a ser executado, ou
eles podem também geralmente ser feitos para tornar o modelo mais adequado para a solução de análise escolhida em particular.
 
É comum que o engenheiro, usando o “julgamento de engenharia “, faça suposições sobre a estrutura para satisfazer as limitações da solução de análise e as deficiências em muitos elementos finitos e “malhas” em soluções de análise estrutural.Por exemplo, os engenheiros podem:
 
  •     Ignorar buracos em paredes e pisos.
  •     Simplificar a forma de buracos ou superfícies (retangular ao invés sua verdadeira forma) .
  •     Supor que paredes curvas e pisos são na verdade compostos de muitas faces retas.

Embora a maioria dessas suposições sejam perfeitamente válidas quando se considera uma análise do modelo de forma isolada, perguntas devem ser feitas sobre a validade em termos gerais da construção do modelo de informação. Por exemplo, se um engenheiro precisa mudar manualmente o atributos de um modelo apenas para satisfazer as limitações do programa de análise, então como isso afeta a atualização do modelo de informações de construção e como é que a informação transmitida a outros membros da equipe de projeto?

Para evitar comprometer o modelo global de informações de construção, o engenheiro deve, por conseguinte, assegurar que a solução de análise escolhida é capaz de analisar diretamente quaisquer forma de estrutura .

Com isso em mente, pode-se observar que, mesmo o modelo de arquitetura mais simples produzirá modelos estruturais complexos, com características tais como lajes curvas, aberturas não  retangulares, etc Quantos arquitetos produzim edifícios apenas com paredes retangulares e sem aberturas? Estes são desafios que o engenheiro deve enfrentar  munido de um software capaz de análise.

Figura 4: A estrutura de concreto, como a mostrada acima não é arquitetonicamente desafiadora, mas coloca exigências sobre a solução de análise escolhida - particularmente na capacidade da malha em torno das aberturas e curvas (à esquerda).é arquitetonicamente desafiadora, mas coloca exigências sobre a solução de análise escolhida - particularmente na capacidade da malha em torno das aberturas e curvas (à esquerda).

Figura 4: A estrutura de concreto, como a mostrada acima não é arquitetonicamente desafiadora, mas coloca exigências sobre a solução de análise escolhida – particularmente na capacidade da malha em torno das aberturas e curvas (à esquerda).é arquitetonicamente desafiadora, mas coloca exigências sobre a solução de análise escolhida – particularmente na capacidade da malha em torno das aberturas e curvas (à esquerda).

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Dados estruturais irrelevantes

Nós discutimos a importância de assegurar que a análise estrutural gerada no modelo espelha com precisão os dados “virgens” no Revit Structure. Isto é certamente verdadeiro para informação óbvia apresentada (tais como a geometria, os tamanhos de seção, etc), mas é também importante para os dados técnicos irrelevantes. Devemos lembrar que a troca de dados no processo BIM raramente é em “uma vez só” e que é comum a iteração entre os modelos de documentação e modelos de análise várias vezes durante o processo de projeto. Neste cenário, é importante reter os dados que é crucial para o programa de análise, mas irrelevante para desenho de produção.
Tais parâmetros incluem:

  •     Numeração dos elementos e nós
  •     Parâmetros de projeto de aço, como o código de comprimento de flambagem
  •     Parâmetros de projeto concreto, como limites de deflexão
  •     Densidade articulada do Elemento Finito
  •     Parâmetros de análise, como a não linearidade, configurações dinâmicas.

A adoção de tais parâmetros por fornecedores de software de análise estrutural, implementado usando o Revit Structure, vai garantir que esses dados são preservados e não precisa assumir a transferência de dados subsequentes.

Seleção de Software de Análise para uso com o Revit Structure

Engenheiros muitas vezes são familiarizados com alguns programas de análise diferentes e a seleção inicial de um programa para ser usado com o Revit Structure é muitas vezes baseada no software usado atualmente pelo escritório de engenharia

Uma outra consideração na escolha de um software de análise estrutural para BIM deve também incluir a gama de tipos de análise e códigos de projeto que estão disponíveis. Durante o curso de um projeto, o engenheiro pode ser obrigado a fazer vários estudos analíticos , tais como:

  •     Análise estática Linear .
  •     Projeto de aço os códigos locais .
  •     Projeto concreto para os elementos e superfícies para os códigos locais.
  •     Análise dinâmica e sísmica.
  •     Análise não linear (cabos, efeito PDelta, avaliação dobradiça de plástico , etc.)

Revit Structure convenientemente permite que o engenheiro use uma variedade de programas de análise para essas tarefas dentro do mesmo projeto, mas a seleção de uma única ampla e detalhada aplicação permitirá que toda a gama de desafios de análise seja enfrentada diretamente, sem a necessidade de manter a atualização do modelo de informações de construção entre programas distintos. Há de fato uma tendência no mercado de análise, dos fornecedores se moverem em direção a uma solução única que é capaz de proporcionar a gama de opções de análise .

Resumo

Muito em breve, o BIM vai se tornar uma exigência do projeto. Esses engenheiros prontos para abraçar BIM não só vão poupar tempo e melhorar a precisão – que também irá ter um significativo vantagem comercial sobre os seus concorrentes.

Os engenheiros podem beneficiar muito de BIM, como pode todo o processo de projeto. Mas deve-se lembrar que até mesmo um modelo muito básico de informações de construção arquitetônica pode produzir soluções analíticas complexas onde o engenheiro deve estar preparado para analisar diretamente em sua solução de análise escolhida. Revit Structure permite que o engenheiro racionalize a representação analítica antes da transferência para a aplicação de análise selecionada, no entanto, a seleção de um programa de análise que é capaz de tratar geometrias complexas irá minimizar a necessidade de fazer tais ações. Ao adotar essas soluções de análise, o engenheiro se torna uma peça chave no processo BIM.

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Fonte: BIM Integrity in Structural Engineering

Tradução e adaptação:  Arq. José Eduardo Rendeiro


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Sobre o Autor

  • José Eduardo Rendeiro

    Arquiteto formado pela Universidade Mackenzie com atividades em escritórios de arquitetura e construções, além de projetos próprios. Trabalha com Autocad, Sketchup e Revit e dá suporte e produz conteúdo para Cursos Construir além de traduzir e escrever artigos de Arquitetura e Plataforma BIM para blogs específicos.

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