projeto estrutural no ambiente bim tqsabece

5/28/2018 Projeto Estrutural No Ambiente BIM TQSABECE

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TQS Informtica Ltda.Tecnologia e Qualidade em Sistemas

Rua dos Pinheiros, 706 c/2 - 05422-001 - So Paulo - SP Tel.: (11) 3883-2722 Fax: (11) 3083-2798 E-mail: [email protected]


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Produo de Projeto Estrutural no Ambiente BIM -uma viso TQS

IntroduoNos ltimos tempos um novo requisito surgiu na contratao de projeto estrutural: acapacitao para troca de informaes em BIM (Building Information Modeling, ouModelagem de Informaes da Construo). Trata-se de um conceito que evoluiu eest sendo adotado pelo mercado, graas aos avanos de hardware e software.

H muitos anos os engenheiros estruturais fazem modelagem digital tridimensional desuas estruturas. Conectar este modelo ao ambiente BIM era s uma questo de tempo.

A troca de informaes de projetos no ambiente BIM com o uso de TQS tem sido feitaem geral atravs de operaes simples, como o uso de plantas 2D da arquitetura comoreferncia para a entrada de estruturas e a exportao de modelos 3D em formato IFCpara a coordenao de projetos e obteno de ndices.

Vamos examinar com mais detalhes estes conceitos, e as interfaces do TQS no BIM.

Evoluo do conceito BIM

O conceito mais difundido em projeto a partir do final da dcada de 1970 era o deProjeto Auxiliado por Computador (CAD - Computer Aided Design). Conforme trabalho

do Eng. Luiz Maria Guimares Esmanhoto (CAD Fundamentos e Tecnologia,1980),projetos so decompostos hierarquicamente para viabilizar sua produo. Conforme osprojetos crescem, aumentam exponencialmente os problemas de perda de visibilidadede projeto, esforo de coordenao e erros na troca de informaes:

O CAD tinha vrios objetivos, tais como tratar subproblemas maiores de maneira maisautomtica, centralizar a base de dados de projeto para eliminar redundncias e erros


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na troca de informaes, passar tarefas repetitivas para o computador, e diminuir oesforo de coordenao.

O projeto estrutural usou o conceito CAD, automatizando e integrando modelagemtridimensional, anlise, dimensionamento, detalhamento, desenho e integrao com aproduo. Este conceito tambm foi bem aplicado em outras reas como engenhariamecnica, eltrica e eletrnica.

Para outras reas de projeto entretanto, faltou ao conceito CAD uma definio clara deimplementao. Tambm por limitaes dos softwares da poca, diversos setores deprojeto usaram o computador apenas para automao da produo de desenhos. Apalavra CAD tornou-se sinnimo de desenhos 2D principalmente nos projetosarquitetnicos.

O conceito BIM retomou os conceitos originais do CAD para a construo civil, masapontou uma direo quanto base de dados a ser usada: um modelo tridimensionaldo edifcio, que pode conter informaes que cobrem todo o ciclo de vida de umaconstruo. O BIM deslumbrou a possibilidade de integrar informaes no apenas noprojeto da edificao, mas tambm de todas as atividades ligadas ao empreendimento,passando pelo estudo de viabilidade, projeto, construo e a operao posterior.

O BIM representou um avano, ao mostrar claramente ao projeto arquitetnico ocaminho da modelagem tridimensional com informaes da edificao. A arquitetura


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por sua vez serve de referncia a todas as outras reas de projeto e construo. Atendncia cada vez mais que os projetos de arquitetura sejam modelados destaforma.

Entretanto, quando falamos em BIM, falamos em conceito (modelagem deinformaes), no em software. O tratamento adequado das informaes de BIM nasdiversas reas no feita por um nico software, mas por vrios, e depende dacomunicao entre eles, que chamamos de interoperabilidade. Em muitos casosestamos ainda no estgio inicial do desenvolvimento de programas altamentecomplexos, especficos para cada disciplina de projeto. Trataremos aquiespecificamente da interoperabilidade do software TQS para projeto estrutural com oBIM. Esta discusso vale tambm,conceitualmente, para outros softwares.

Caractersticas do projeto estrutural no BrasilTodo projeto estrutural envolve um alto grau de responsabilidade e de especializaopor parte do engenheiro devido sua complexidade. Mas o projeto estrutural no Brasiltem caractersticas nicas. Os contratos no Brasil exigem o projetocompletamentedetalhado da estrutura, muitas vezes com especificaes de execuo. O engenheiroestrutural tem que atuar na modelagem, anlise, dimensionamento, detalhamento edesenho final de execuo. O Brasil tambm o nico pas do continente que no usaas normas ACI, e onde as normas da ABNT tm fora de lei.

O projeto estrutural est no caminho crtico da construo, pois a obra sempre

iniciada por ele. E a obra comea aonde termina o projeto estrutural: nas fundaes.

Caractersticas do Modelo TQSOs sistemas BIM disponveis no mercado em geral so modeladores slidos comcapacidade de gerar slidos arbitrrios. O TQS no um modelador de slidosgenricos. Ele trata de um subconjunto de elementos estruturais, bem definido, com asseguintes caractersticas principais: elementos prismticos predominantementeposicionados em planos horizontais e verticais, com poucos elementos inclinados, deconcreto armado e protendido, moldado in-loco ou pr-moldado e alvenaria estrutural.A entrada de dados feita a partir de planos, chamada de "2.5D", mas com

visualizao 3D de todos os modelos gerados.


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Os tipos de estruturas tratadas so restritos (por exemplo, no vivel modelar umaponte estaiada ou um tnel). Apesar disto, os sistemas TQS tm sido usados paradetalhar diversos tipos de estruturas complexas.

Mas, nos tipos de elementos tratados, o sistema tem grande automao na anlise,dimensionamento, detalhamento e desenho. Alm disto, tem diversas interfaces paratransferncia de informaes para a produo, incluindo um sistema de corte e dobrade barras.


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Objetivos de Alcance ImediatoCada uma das ligaes do projeto estrutural com o BIM precisa ser estudada e prevista

por programao. Os seguintes objetivos so obtidos diretamente com o uso do TQS:

Lanamento da estrutura tridimensional usando os planos dos pavimentos comoreferncia sobre uma arquitetura. Assim a estrutura lanada com sistema decoordenadas coerente;

Exportao do modelo tridimensional da estrutura em formato IFC. O formato IFC um arquivo para transporte de modelos em BIM padronizado pela norma ISO-16739.

Verificao de interferncias e coordenao de projetos;Levantamento de volumes de concreto;Levantamento de quantidades e custos;Integrao com a produo da estrutura.

Os objetivos acima so alcanados atravs de interfaces do TQS com outros sistemasusando BIM. O TQS faz tambm a exportao de dados para a execuo da estruturae corte e dobra de ao. Esta exportao feita para os sistemas TQS GerPrE e G-Bar,e ser discutida adiante.

Importao do Modelo Fsico e Lanamento doModelo Estrutural no TQS

O TQS faz a modelagem tridimensional de estruturas definindo os elementosestruturais plano a plano. Esta entrada de dados adequada ao o tipo de modeloestrutural tratado.

O lanamento da estrutura feito usando-se o desenho de arquitetura como umareferncia externa. Isto garante um sistema de coordenadas coerente entre o modeloestrutural e os demais modelos do BIM.


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Como lanar o modelo no TQS quando a arquitetura 3D

Para maior facilidade, o engenheiro estrutural deve requisitar do contratante as plantas

baixas e elevaes da edificao em formato DXF/DWG 2D. Isto entretanto nemsempre possvel.

Se o contratante fornecer os arquivos do edifcio em um formato 3D, a primeiraprovidncia ser adquirir uma licena do software capaz de ler este arquivo, para entogerar as plantas e elevaes necessrias para uso como referncia no TQS.

Se os arquivos estiverem em formato IFC, qualquer sistema poder ser usado. Mas, sefor especfico de um sistema, somente este poder l-lo. Por exemplo, o arquivo tipo.RVT nativo do RevitStructure:

No Revit, assim como em outros sistemas BIM, os pisos so separadoshierarquicamente (observe a rvore esquerda). Quaisquer vistas podem ser

exportadas como desenhos 2D, em formato DWG ou DXF. Para obter as plantas doedifcio no Revit, basta selecionar a vista de cada uma das plantas baixas e acionar ocomando "Export, CAD Formats, DXF Files".

Temos comandos equivalentes nos sistemas GraphisoftArchicad, BentleyMicrostation, NemetscheckVectorWorkse outros. Em geral os pisos podem sermostrados em uma rvore hierrquica como nas figuras do Archicade BentleyMicrostationabaixo:


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Exportao do Modelo Estrutural TQS para o BIMO principal padro de exportao de arquivos para projetos em BIM o formato IFC.Este formato, desenvolvido pela buldingSMART (International Alliance forInteroperability, IAI), normalizado pela ISO 16739, que est em fase de aprovao. Ocomando no TQS para gravar modelo IFC est na janela "Ferramentas, Importar ouexportar":


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A lgica do TQS para gravao do arquivo IFC derivada do visualizador 3D TQS - ocontedo do IFC exatamente igual ao visualizvel em 3D. Isto significa que oprojetista que recebe o arquivo IFC, tem em coordenadas coerentes toda a volumetriado modelo estrutural em mos. O modelo IFC tem a descrio de todos os elementosestruturais TQS, tais como vigas, pilares e lajes, inclinados ou no, furos, escadas,fundaes, estacas, elementos pr-moldados, acessrios e alvenaria estrutural.

Vigas pr-moldadas, consolos retos e trapezoidais, vigas com dente gerber, pilarescom duto de gua pluvial (SolibriModel Viewer).


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Vigas pr-moldadas de seo qualquer, lajes pr-moldadas "Pi" e alveolares (AutodeskNaviswork Review).

Vigas e lajes com furos (SolibriModel Viewer).


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Vigas, lajes e pilares inclinados, escadas e patamares, lajes nervuradas, capitis,fundaes em sapatas, blocos sobre estacas, blocos sobre tubules (SolibriModelViewer).

Alvenaria estrutural (Revit Structure).

Opes de gravao de IFC

O formato IFC tem uma especificao complexa, que exige o uso de modeladores

slidos sofisticados para a interpretao de todo o tipo de contedo 3D. O resultado que a maioria dos softwares do mercado pode no ler perfeitamente qualquer tipo deelemento definido em um arquivo IFC. Para contornar este problema, a TQS criou


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alguns parmetros opcionais de gravao. Estes parmetros se adaptam a algunssoftwares testados na TQS:

A principal opo a definio dos elementos por superfcies de contorno ou porslidos de extruso. A primeira opo de leitura mais fcil, mas gera arquivos quatrovezes maiores. A segunda opo gera arquivos mais compactos, mas s vezes nolegveis por qualquer software. O boto "Sugerir" preenche as opes certificadas paraalguns softwares testados na TQS:

O engenheiro pode gerar o mesmo modelo em vrias verses com parmetrosdiferentes, e verificar quais delas os demais projetistas conseguem ler.

possvel verif icar interferncias em 3D no escr itr io de projetoestrutural?

Se o engenheiro estrutural possui o modelo 3D de arquitetura ou de outras disciplinas,pode adquirir uma licena de um programa de verificao de interferncias e no prprioescritrio verificar previamente a se h interferncias. Entre os sistemas com estacapacidade esto o Solibrie o Autodesk Naviswork, que so capazes de ler arquivosIFC.


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Limitaes de uso do formato IFC

Alguns softwares BIM tratam os elementos importados por IFC como elementos

especiais e no permitem sua edio. Mesmo assim podem ser usados navisualizao, levantamento de quantitativos e na verificao de interferncias.


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Exportao em outros formatos

O TQS tem trs outros formatos que podem ser usados na comunicao com outros

projetistas ou contratantes:

DXF 3D: um formato onde os slidos so ocos descritos somente por suas faces. lido pela maioria dos softwares BIM, assim como pelo Autocade Google SketchupPro. Serve para visualizao e verificao de interferncias.

Exportador de projetos: grava arquivos em formato nativo TQS, junto com umvisualizador que funciona sem necessidade de licena. O engenheiro estruturalescolhe os arquivos a serem gravados.

Formato TQR para importao pelo Revit Structure: comentaremos a seguir.

Lanamento do Modelo Estrutural no Revit StructureO uso do Revit Structure um caminho alternativo aos mtodos de importao eexportao mostrados anteriormente. A TQS desenvolveu em cooperao tcnica coma Autodeskuma interface bidirecional com o Revit Structure. A lgica bidirecionalfunciona da seguinte maneira:

O modelo estrutural pode ser lanado ou modificado atravs do Revit ou do TQS.O modelo s pode ser alterado em um sistema por vez.Uma vez alterado, deve ser sincronizado no outro aplicativo.Sincronizao somente de geometria (esto excludos: cargas e armaduras).

Na sincronizao, do lado TQS os elementos estruturais novos so marcados com acor verde, e os modificados com a cor amarela. Um comando adicional mostra emvermelho quais os elementos podero ser apagados pela prxima sincronizao.

O principal motivo de usar a interface bidirecional poder modelar a estrutura no RevitStructureem vez do Modelador TQS. A exportao do modelo TQS para o Revit feita na mesma janela "Importar ou Exportar", atravs dos botes "Importar /Sincronizar modelo do Revit" e "Exportar / Sincronizar modelo para o Revit". Paraimportar a partir do Revit, necessrio fazer download de um plugindisponvel no site

da TQS.


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Este plugin um programa desenvolvido pela TQS que acoplado ao Revit com afinalidade de executar a importao e a exportao de modelos para o TQS. Paraobter este plugin necessrio acessar o site www.tqs.com.bre acionar "Recursos dosite", "Downloads". Ser mostrada a pgina de plugins, com verses especficas paracada verso do Revit Structure desde 2009, 32 ou 64 bits. Escolha o plugin especficoda sua verso instalada e faa o download. O arquivo deve ser descompactado eexecutado para completar a instalao. O plugin no depende da instalao dossistemas CAD/TQS.

Uma vez instalado, uma nova opo aparece nos menus do Revit. No menu "Add-Ins",acionar "External Tools, TQS Plugin".

Vantagens do lanamento estrutural no Revit Structure

No Revit Structure a modelagem 3D, e a arquitetura usada como referncia para olanamento da estrutura no precisa ser extrada em planos 2D. A qualquer momento possvel manipular elementos atravs das vistas espaciais.


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Somente est previsto o lanamento geomtrico dos elementos estruturais. Outras

informaes estruturais, carregamentos e combinaes, critrios e condies decontorno devem ser completadas no TQS. A lgica de reimportao feita de maneiraque elementos modificados no Revit no percam os atributos definidos no TQS noretorno.

Uma estrutura lanada no Revit tambm pode ser entregue para ser manipulada e/oumodificada por terceiros.

Dificuldades no lanamento pelo Revit

A interface TQS-Revit foi desenvolvida para a transmisso de elementos estruturais,no volumes. Existem diferenas nas estruturas de dados entre os dois sistemas, quepodem exigir acertos nos modelos importados. Vamos mostrar algumas delas.

Definio de andar tipo: do ponto de vista da estrutura, o andar tipo um objeto nicocom repetio, pois a frma de um piso reutilizada no outro. No Revit, como osobjetos podem ter um atributo "data de construo", so diferentes e duplicados. Aimportao precisa compatibilizar os pisos duplicados com a andar tipo da estrutura.

Continuidade de vigas: uma viga contnua pode ter sees diferentes. No Revit, cadaelemento com seo diferente um elemento diferente.


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Apoios de lajes: o TQS trata lajes como elementos independentes apoiados em vigasou pilares. No Revit, aceitvel definir um macio que abrange toda a estrutura:

Diferena na continuidade de pilares: um pilar que nasce na fundao e sobe at oltimo piso um nico elemento estrutural no TQS. No Revit, isto pode atrapalhar avisualizao dos elementos de um piso.

Lajes nervuradas, treliadas e outras. O TQS pode transmitir uma laje maciasubtrada dos macios de nervuras. Mas o modelo slido resultante no Revit tocomplexo, que a importao e visualizao podem inviabilizar o processamento domodelo. Isto dificulta a verificao de interferncias de instalaes com nervuras dalaje.

Elementos inclinados e escadas: so definidos com vrias restries no TQS, edependem de identificao manual dos elementos de apoio. Precisam de interaogrfica no TQS aps a importao.


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Dificuldades no desenvolvimento de atributos estruturais no

RevitO TQS gera automaticamente as combinaes de carregamentos prescritas pelanorma brasileira. Durante o processamento da estrutura, gera outros carregamentostais como vento:

Este modelo no compatvel com o do Revit, onde as cargas so definidasdiretamente sobre o modelo. O Revit tambm desenvolve um modelo analtico que nopode ser usado, pois difere do conceito do TQS:


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No TQS, os modelos analticos so gerados durante o processamento da estrutura,com base nos critrios previamente definidos pelo usurio. Uma alterao no critriopermite reprocessar a estrutura com novo modelo analtico, sem alterao no modelo

fsico.

Viabilidade da interface bidirecional TQS-Revit

A modelagem da estrutura com o Revit pode ser justificada em uma fase de estudo deviabilidade, onde a estrutura pode ser simplificada com o objetivo de levantamento dequantitativos. Neste caso, a confiabilidade do modelo estrutural no to importante, ese torna possvel fazer simulaes rpidas de solues estruturais alternativas nomodelo 3D. A interface bidirecional na fase executiva atualmente no recomendvel.

Exportao de Informaes para a ProduoO resultado final do projeto estrutural a descrio detalhada de frmas, concreto earmao dos elementos estruturais. Visando o controle dos insumos envolvidos noprocesso de produo das estruturas a TQS atualmente desenvolve o sistema GerPrE,integrando o TQS e o GBar e direcionado s construtoras e obras.

A TQS desenvolve o sistema GBar h cerca de 20 anos para controlar os processosenvolvidos na produo de posies de ao em uma central de corte e dobra. O GBaralimenta os equipamentos para corte e dobra de forma digital, usando diretamente oao gerado pelo projeto estrutural. O GBar leva em conta fatores como disponibilidade

de equipamento, capacidade produtiva, minimizao de perdas, prazos para entregas,etc. Aps a produo do ao pelas centrais, as obras recebem as etiquetas deposies do ao devidamente identificadas para montagem dos elementos estruturais.


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O GerPrE, integrado ao TQS e GBar, trar para a construtora e para a obrainformaes do projeto estrutural em tempo real, permitindo:

Controle tecnolgico do concreto e do ao e controle de qualidade da execuo; Montagem das formas e armao dos elementos estruturais; Rastreabilidade do lanamento do concreto; Criao e gerenciamento de pedidos com especificaes aos fornecedores de

insumos para as estruturas; Gerenciamento do recebimento dos materiais nas obras; Controle e identificao de corpos de provas do concreto recebido;

Atravs de dispositivos como tablets, o GerPrE poder fornecer mobilidade paragerenciar o controle de qualidade da execuo, e o recebimento de materiais nasobras.


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Fluxo da Informao

Alguns Itens na Lista de DesenvolvimentoNaturalmente isto tudo o incio de um trabalho de longo prazo. Entre os itens que jesto na lista de desenvolvimento esto:

Importao e exportao direta de furaes. uma modificao comum que podeocorrer no projeto executivo;

Tratamento refinado do modelo importado, mantendo por exemplo a geometriaoriginal de curvas e arcos sem discretizao;

Importao e exportao de volumes genricos, incluindo atributos de concreto,forma e armao;

Tratamento de ferros como objetos no TQS, para diminuir os erros de interaogrfica com desenhos de armao;

Importao de modelo 3D para extrao das plantas e modelagem.

Questes comuns sobre TQS e BIMMuitos engenheiros em contato com a tecnologia BIM pela primeira vez tm dvidasem responder a perguntas feitas por contratantes. Muitas destas perguntas so vlidaspara uma das disciplinas de projeto, mas no para o projeto estrutural:


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O lanamento da estrutura sobre um desenho 2D no BIM?

O lanamento estrutural sobre planta baixa perfeitamente adequado para estruturas

com predominncia de planos horizontais e verticais. O modelo lanado desta maneira tridimensional, definido por objetos inteligentes com atributos especficos do projetoestrutural. Este modelo pode ser visualizado em 3D e exportado no ambiente BIM.

Lanar sobre um modelo 3D permite enorme ganhos?

Nas estruturas com planos horizontais e verticais, o lanamento dos elementosestruturais feito sempre atravs de planos 2D. A quantidade de informao a serlanada independe do fato do editor grfico ser um modelador slido 3D ou no.

Sem tecnologia paramtrica no BIM?

A tecnologia de desenho paramtrico permite a definio de famlias de slidosquaisquer com o fornecimento de parmetros. No projeto estrutural com TQS, todos ostipos de objetos (elementos estruturais) permitidos so pr-definidos por software,assim como seus parmetros. Neste caso, o desenho paramtrico genrico no aplicvel.

Sem transferncia bidirecional no BIM?

Considerando-se que o TQS modela e analisa a estrutura, pode-se dizer que existeuma transferncia bidirecional perfeita entre o modelo fsico e analtico. Mas seconsiderarmos a possibilidade do modelo estrutural ser alterado por terceiros em ummodelo exportado, neste caso no temos bidirecionalidade.

O projeto estrutural envolve responsabilidade civil e penal do engenheiro estrutural, eesta responsabilidade no pode ser compartilhada por terceiros. importante quetodas as alteraes a serem realizadas no projeto estrutural sejam formalizadas, paraque possam ser estudadas, viabilizadas, oradas e documentadas.

A transferncia bidirecional com o Revit Structure ainda assim vivel em uma etapade estudo preliminar.

Sem objetos com atributos no BIM?

Os modeladores de BIM permitem a definio de objetos arbitrrios com atributos

arbitrrios. Em um sistema como o TQS, os tipos de objetos (elementos estruturais)so pr-definidos, assim como seus atributos. O TQS exporta seu modelo atravs deum banco de dados de objetos tridimensionais com atributos.

O Engenheiro com TQS est preparado para BIM?O BIM como conceito e filosofia est rapidamente sendo adotado pela cadeia daconstruo, e deve se tornar um padro a mdio e longo prazo. O engenheiro que usasistemas TQS tem todas as condies de participar desta cadeia, recebendo etransmitindo informaes de modelagem do edifcio, e colaborando efetivamente noprocesso da construo.

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