Computação Gráfica aliada ao Projeto - 1.Introdução
Enviado: 11 de Março de 2009 às 18:28
Este trabalho foi apresentado originalmente sob a forma de palestra e de maneira resumida, no 1º Eiti.com.br - Encontro Internacional de Tecnologia da Informação Aplicada à Construção Civil, realizado pela NBS Tech no âmbito da Feicon, em São Paulo, em abril/99. O objetivo de sua divulgação, então como agora, é levar ao conhecimento dos profissionais que atuam na área de projeto estrutural de concreto armado e protendido uma ferramenta computacional adequada ao desenvolvimento de um trabalho com maior segurança, mais qualidade e maior competitividade.
A teoria para elaboração de projetos estruturais de concreto armado está longe de ser uma teoria exata. O concreto armado é um material heterogêneo, moldado no local e de comportamento não linear. Por esta razão, ainda temos um longo caminho a percorrer com o objetivo de oferecer aos construtores ferramentas cada vez mais adequadas, completas e produtivas.
O Brasil é, no entanto, um país com tecnologia própria e larga tradição na elaboração de normas técnicas para construções em concreto armado, tanto para execução propriamente dita como para o projeto. Em termos de informatização, podemos afirmar que somos um dos países que possuem alto grau de aplicação na elaboração de projeto estrutural, comparável ao dos países mais evoluídos do mundo. Estão presentes neste mercado diversos fornecedores de ferramentas, alguns deles nacionais e outros provenientes do exterior.
A despeito desse panorama, nos animamos a oferecer nosso trabalho como contribuição ao cenário, levados pela constatação de que os sistemas provenientes do exterior, principalmente quando se trata das etapas de dimensionamento, detalhamento e de representação, esbarram no problema de atendimento às normas brasileiras e na "forma de projetar" característica do Brasil. Os sistemas que praticamos, genuinamente nacionais, elaborados por engenheiros civis, foram desenvolvidos ao longo dos últimos 20 anos e têm incorporado nesse período inúmeras solicitações e sugestões desses profissionais. Se não fosse essa íntima interação com os clientes, os sistemas não seriam tão adequados, completos e abrangentes como o são atualmente.
Acreditamo-nos, portanto, intimamente ligados ao desenvolvimento de soluções para atendimento à melhoria da qualidade na elaboração do projeto estrutural. Assim foi quando desenvolvemos um sistema computacional para projeto de lajes protendidas e assim está sendo agora com o desenvolvimento do programa de cálculo de lajes considerando a não linearidade física do material (concreto armado + armaduras). Esses sistemas estão sendo convertidos para a plataforma Windows, visando ao melhor aproveitamento das suas vantagens operacionais e tornando-os mais acessíveis e fáceis de ser utilizados.
Apresentamos neste trabalho conceitos de computação gráfica no projeto estrutural de edifícios altos (1). Mostramos o lançamento da estrutura sobre um desenho arquitetônico feito em CAD, os diversos modelos de cálculo possíveis (convencional, grelha plana e elementos finitos, pórticos plano e espacial), a verificação de estabilidade do edifício quanto ao efeito de cargas horizontais (vento), o detalhamento e desenho de armaduras e a integração com outros sistemas que operam na própria obra para a montagem final da estrutura.
Este trabalho é aplicável principalmente no projeto de edificações convencionais de concreto armado constituídas predominantemente pelas elementos prismáticos de vigas, pilares e lajes.
1. Introdução
A elaboração do projeto estrutural de concreto armado exige do profissional de engenharia uma grande capacitação técnica para a realização da concepção, análise, dimensionamento, detalhamento e desenho de modelos estruturais complexos, notadamente para edifícios altos. Cada projeto difere do outro na forma, dimensões e solicitações, envolvendo trabalhos repetitivos no tratamento das informações técnicas e extensas operações de cálculo. Além destes fatores, devem ser considerados também a responsabilidade do engenheiro estrutural envolvida nestes trabalhos e os exíguos prazos exigidos pelos contratantes.
Além de ser uma atividade complexa, o desenvolvimento do projeto estrutural de concreto armado pressupõe um processo criativo para a resolução dos problemas técnicos, econômicos e construtivos que normalmente estão presentes neste tipo de trabalho. Para a determinação da melhor solução destes problemas, o profissional geralmente recorre a um processo interativo de soluções onde, para cada solução pesquisada, são realizadas as tarefas de modelagem, análise, avaliação e revisão dos elementos estruturais, até que suas características, dimensões e quesitos construtivos atendam às necessidades do projeto.
Neste ambiente, a computação gráfica surge como uma importante ferramenta de que o engenheiro estrutural dispõe para o desempenho de suas funções.
Embora os equipamentos de computação gráfica e os sistemas computacionais estejam, nos dias atuais, bastante desenvolvidos, o projeto estrutural ainda é realizado através da união das características do usuário às da computação gráfica (equipamento e sistemas), criando uma nova entidade capaz de elaborar projetos eficientemente, com rendimento superior do que o trabalho realizado isoladamente. É importante ressaltar que a computação gráfica ainda não funciona como uma "máquina de projetar" automática; esta é ainda uma realidade distante.
No processo de projeto estrutural de edifícios altos, o estudo em conjunto de todos os elementos estruturais é fundamental para a viabilização da solução desejada. Em função disso, no processo convencional o projetista estrutural desenvolve o projeto considerando algumas características que abaixo destacamos:
O uso de ferramentas de computação gráfica permite ao projetista de estruturas vencer estes problemas de forma satisfatória, com mais agilidade. A utilização de sistemas computacionais especializados traz como benefícios principais:
Exemplificando, para a solução de um modelo estrutural de um edifício convencional com 30 pavimentos, 30 pilares e diversas vigas intermediárias, temos que recorrer à resolução de um sistema linear apenas para vigas e pilares, da ordem de 10.000 equações, além de milhares de informações sobre geometria, dimensões e cargas dos elementos estruturais que devem ser alimentadas e validadas. Como a análise de diversos modelos como este deve ser feita para uma mesma edificação, é fácil observar a necessidade e as vantagens do uso das ferramentas computacionais envolvendo os recursos da computação gráfica.
Continua...
Fonte
Autores: Eng. Nelson Covas e Eng. Abram Belk, diretores da TQS lnformática Ltda. Tecnologia e Qualidade em Sistemas, na Revista Qualidade na Construção - SindusCon/SP - nº 19 - Ano II - 1999.
A teoria para elaboração de projetos estruturais de concreto armado está longe de ser uma teoria exata. O concreto armado é um material heterogêneo, moldado no local e de comportamento não linear. Por esta razão, ainda temos um longo caminho a percorrer com o objetivo de oferecer aos construtores ferramentas cada vez mais adequadas, completas e produtivas.
O Brasil é, no entanto, um país com tecnologia própria e larga tradição na elaboração de normas técnicas para construções em concreto armado, tanto para execução propriamente dita como para o projeto. Em termos de informatização, podemos afirmar que somos um dos países que possuem alto grau de aplicação na elaboração de projeto estrutural, comparável ao dos países mais evoluídos do mundo. Estão presentes neste mercado diversos fornecedores de ferramentas, alguns deles nacionais e outros provenientes do exterior.
A despeito desse panorama, nos animamos a oferecer nosso trabalho como contribuição ao cenário, levados pela constatação de que os sistemas provenientes do exterior, principalmente quando se trata das etapas de dimensionamento, detalhamento e de representação, esbarram no problema de atendimento às normas brasileiras e na "forma de projetar" característica do Brasil. Os sistemas que praticamos, genuinamente nacionais, elaborados por engenheiros civis, foram desenvolvidos ao longo dos últimos 20 anos e têm incorporado nesse período inúmeras solicitações e sugestões desses profissionais. Se não fosse essa íntima interação com os clientes, os sistemas não seriam tão adequados, completos e abrangentes como o são atualmente.
Acreditamo-nos, portanto, intimamente ligados ao desenvolvimento de soluções para atendimento à melhoria da qualidade na elaboração do projeto estrutural. Assim foi quando desenvolvemos um sistema computacional para projeto de lajes protendidas e assim está sendo agora com o desenvolvimento do programa de cálculo de lajes considerando a não linearidade física do material (concreto armado + armaduras). Esses sistemas estão sendo convertidos para a plataforma Windows, visando ao melhor aproveitamento das suas vantagens operacionais e tornando-os mais acessíveis e fáceis de ser utilizados.
Apresentamos neste trabalho conceitos de computação gráfica no projeto estrutural de edifícios altos (1). Mostramos o lançamento da estrutura sobre um desenho arquitetônico feito em CAD, os diversos modelos de cálculo possíveis (convencional, grelha plana e elementos finitos, pórticos plano e espacial), a verificação de estabilidade do edifício quanto ao efeito de cargas horizontais (vento), o detalhamento e desenho de armaduras e a integração com outros sistemas que operam na própria obra para a montagem final da estrutura.
Este trabalho é aplicável principalmente no projeto de edificações convencionais de concreto armado constituídas predominantemente pelas elementos prismáticos de vigas, pilares e lajes.
1. Introdução
A elaboração do projeto estrutural de concreto armado exige do profissional de engenharia uma grande capacitação técnica para a realização da concepção, análise, dimensionamento, detalhamento e desenho de modelos estruturais complexos, notadamente para edifícios altos. Cada projeto difere do outro na forma, dimensões e solicitações, envolvendo trabalhos repetitivos no tratamento das informações técnicas e extensas operações de cálculo. Além destes fatores, devem ser considerados também a responsabilidade do engenheiro estrutural envolvida nestes trabalhos e os exíguos prazos exigidos pelos contratantes.
Além de ser uma atividade complexa, o desenvolvimento do projeto estrutural de concreto armado pressupõe um processo criativo para a resolução dos problemas técnicos, econômicos e construtivos que normalmente estão presentes neste tipo de trabalho. Para a determinação da melhor solução destes problemas, o profissional geralmente recorre a um processo interativo de soluções onde, para cada solução pesquisada, são realizadas as tarefas de modelagem, análise, avaliação e revisão dos elementos estruturais, até que suas características, dimensões e quesitos construtivos atendam às necessidades do projeto.
Neste ambiente, a computação gráfica surge como uma importante ferramenta de que o engenheiro estrutural dispõe para o desempenho de suas funções.
Embora os equipamentos de computação gráfica e os sistemas computacionais estejam, nos dias atuais, bastante desenvolvidos, o projeto estrutural ainda é realizado através da união das características do usuário às da computação gráfica (equipamento e sistemas), criando uma nova entidade capaz de elaborar projetos eficientemente, com rendimento superior do que o trabalho realizado isoladamente. É importante ressaltar que a computação gráfica ainda não funciona como uma "máquina de projetar" automática; esta é ainda uma realidade distante.
No processo de projeto estrutural de edifícios altos, o estudo em conjunto de todos os elementos estruturais é fundamental para a viabilização da solução desejada. Em função disso, no processo convencional o projetista estrutural desenvolve o projeto considerando algumas características que abaixo destacamos:
- utilização de processos aproximados de análise estrutural pela dificuldade de modelagem mais exata (volume de informações, prazos etc.);
- necessidade de superdimensionamento dos elementos estruturais para compensação aos processos de cálculo aproximados e redundantes, com o conseqüente consumo adicional de materiais;
- dificuldades para uma interação mais dinâmica com o projeto arquitetônico. Como as análises estruturais são demoradas, as limitações encontradas no projeto estrutural não são transmitidas em tempo hábil para o projeto arquitetônico;
- conflitos com outras modalidades de projeto como, por exemplo, instalações hidráulicas, elétricas e de ar condicionado. Dependendo do tipo da edificação, as interferências dos elementos estruturais com as instalações são predominantes na determinação do modelo estrutural escolhido. Por esta razão, a pronta resposta sobre a adequação da solução estrutural se torna primordial;
- adoção de métodos simplificados para verificação da estabilidade global da edificação ao invés de critérios normalizados internacionalmente para que os efeitos de segunda ordem não sejam considerados;
- extenso volume de informações a ser tratadas com o conseqüente volume de recursos humanos empregados e possibilidade de ocorrência de erros nas transcrições destas informações. Normalmente ocorre uma certa perda de visibilidade das diversas soluções estudadas e, em conseqüência, deficiências no controle da qualidade do projeto;
- custos de projeto não compatíveis com sua remuneração devido ao volume de análises alternativas que precisam ser estudadas para atendimento das especificações de projeto;
- não atendimento aos prazos exigidos para o projeto. Com prazos não adequados no atendimento à solução estrutural, todos os demais projetos ficam comprometidos e, muitas vezes, também a própria execução da obra fica prejudicada pelo atraso na entrega do projeto.
O uso de ferramentas de computação gráfica permite ao projetista de estruturas vencer estes problemas de forma satisfatória, com mais agilidade. A utilização de sistemas computacionais especializados traz como benefícios principais:
- projeto de estruturas complexas com menor grau de incertezas, pela utilização e modelos mais refinados e exatos de cálculo;
- transcrição de dados técnicos por meio magnético de e para outras áreas de projeto, tais como arquitetura, instalações, obra etc;
- estudo de soluções estruturais alternativas de maneira expedita visando a adequação do modelo às necessidades de projeto e melhor solução do empreendimento global (aspectos técnicos, econômicos, construtivos etc.);
- fornecimento de subsídios para o projeto arquitetônico e de instalações, em tempo hábil, para que estes projetos tenham o normal desenvolvimento;
- garantia de atendimento a critérios de segurança, estabilidade e economia global no consumo de materiais pelo grau de refinamento do modelo estrutural.
Exemplificando, para a solução de um modelo estrutural de um edifício convencional com 30 pavimentos, 30 pilares e diversas vigas intermediárias, temos que recorrer à resolução de um sistema linear apenas para vigas e pilares, da ordem de 10.000 equações, além de milhares de informações sobre geometria, dimensões e cargas dos elementos estruturais que devem ser alimentadas e validadas. Como a análise de diversos modelos como este deve ser feita para uma mesma edificação, é fácil observar a necessidade e as vantagens do uso das ferramentas computacionais envolvendo os recursos da computação gráfica.
Continua...
Fonte
Autores: Eng. Nelson Covas e Eng. Abram Belk, diretores da TQS lnformática Ltda. Tecnologia e Qualidade em Sistemas, na Revista Qualidade na Construção - SindusCon/SP - nº 19 - Ano II - 1999.