Análise estrutural BIM: o potencial do BIM aplicado à engenharia estrutural

Muito frequentemente tendemos a associar a metodologia BIM aos simples processos de projeto arquitetônico dos edifícios. Na realidade, o BIM se baseia em uma abordagem colaborativa que envolve diversas disciplinas e influencia inevitavelmente também a engenharia estrutural.

Neste artigo, quero me concentrar na análise estrutural BIM, para que você descubra como o Building Information Modeling apoia os profissionais do setor na formulação de projetos o mais coordenados e otimizados possível.

O que é a análise estrutural BIM?

Por análise estrutural BIM entende-se um processo destinado à definição do comportamento estrutural de um edifício, através da implementação do correspondente modelo analítico em ambiente BIM.

Consideremos os seguintes dois modelos de uma obra:

• o modelo físico que descreve as características geométricas e as propriedades dos componentes individuais (arquitetônicos e estruturais);
• o modelo analítico que fornece uma representação simplificada da estrutura, esquematizando todos os componentes em uma série de elementos monodimensionais, bidimensionais ou tridimensionais, e definindo as respectivas condições de carga e de restrição.

A aplicação da metodologia BIM à análise das estruturas garante o conexão bidirecional entre esses dois modelos, e permite ao projetista avaliar diferentes soluções estruturais já a partir da fase preliminar do projeto, tornando todo o processo mais rápido e eficiente.

BIM e análise estrutural: interconexão modelo físico modelo analítico

A simulação do modelo analítico dentro de um software BIM para o cálculo estrutural permite analisar a resposta de todo o sistema (ou de uma parte dele) às cargas aplicadas, em termos de distribuição das forças internas, momentos, tensões, deformações e deslocamentos.

De que forma o BIM utiliza a análise estrutural?

A análise estrutural BIM é voltada para o projeto de um sistema que seja capaz de resistir às forças aplicadas, ao longo de sua vida útil. Isso requer que os componentes estruturais e materiais utilizados sejam definidos de forma a atender aos requisitos de segurança previstos. A criação de modelos BIM, compostos por objetos paramétricos extremamente interconectados, simplifica enormemente a atividade do projetista, ajudando-o a ter uma visão mais completa e consciente do projeto.

O fluxo de trabalho geralmente adotado na análise estrutural BIM prevê:

• a geração do modelo arquitetônico da obra dentro do software de BIM Authoring, e sua posterior exportação em formato interoperável;
• a importação deste modelo no software para o cálculo estrutural onde, com base no sistema arquitetônico, será projetada a respectiva parte estrutural.

A transferência de informações baseia-se no uso de formatos abertos padronizados, como o IFC (Industry Foundation Classes), capazes de garantir a integridade dos dados transmitidos. A interoperabilidade entre os diferentes softwares, além disso, permite ao estruturalista relatar os resultados da análise realizada no modelo federado.

Graças à introdução de ferramentas cada vez mais avançadas e padronizadas como IfcStructuralAnalysisDomain, a interoperabilidade entre os vários atores e softwares envolvidos atinge níveis ainda mais elevados.

Os 5 principais benefícios do BIM na análise estrutural

Utilizando a metodologia BIM, os projetistas das estruturas são capazes de tomar decisões mais informadas e realizar modificações contínuas no modelo sem comprometer sua integridade. Mas a análise estrutural BIM também oferece outros benefícios:

1. Aumento da produtividade: a criação de modelos informativos BIM permite automatizar o processo de análise estrutural e obter uma economia significativa em termos de tempo e custos;
2. Melhor coordenação e colaboração: a abordagem colaborativa típica da metodologia BIM, baseada na utilização de plataformas interoperáveis, apoia o projetista encarregado da análise estrutural na constante comparação e compartilhamento dos resultados com os outros envolvidos (arquitetos, engenheiros, técnicos, etc.). A coordenação entre as diferentes disciplinas também permite verificar e resolver preliminarmente eventuais interferências, melhorando a qualidade geral do projeto.
3. Maior eficiência: ao contrário dos métodos de projeto tradicionais (nos quais as informações estão dispersas em uma série de documentos não coordenados entre si), o BIM centraliza todas as informações dentro de um modelo federado. O estruturalista, portanto, pode encontrar mais facilmente os dados de seu interesse e, graças ao uso de softwares BIM dedicados ao cálculo estrutural, é capaz de gerar e compartilhar de forma mais eficiente a documentação relativa aos resultados.
4. Visualização e representação otimizadas: a modelagem BIM permite gerar rapidamente renderizações e animações, que simplificam a avaliação de cenários complexos e tornam a comunicação mais direta e eficaz. Essas simulações ajudam o projetista a prever o comportamento e o desempenho de uma estrutura, e a avaliar eventuais soluções alternativas.
5. Redução de erros e melhor qualidade do projeto: o BIM oferece aos projetistas a possibilidade de atualizar constantemente e automaticamente o modelo, em uma perspectiva de projeto integrado. O modelo BIM, portanto, garante que todas as informações sejam coerentes e coordenadas, e permite identificar erros e incompatibilidades estruturais já na fase de projeto, antes da efetiva construção da obra.

Análise estrutural BIM: os benefícios

IfcStructuralAnalysisDomain: a nova fronteira da análise estrutural no BIM

A complementação das vantagens listadas, o esquema IfcStructuralAnalysisDomain representa um passo adiante para integrar efetivamente a análise estrutural no processo BIM.

O esquema IfcStructuralAnalysisDomain traz uma inovação significativa na integração entre modelagem BIM e análise estrutural. Projetado para consolidar as informações de engenharia dentro do contexto da construção, permite conectar estreitamente os elementos estruturais com suas hipóteses de projeto. O objetivo principal é tornar as informações estruturais transparentes e acessíveis também a outros domínios correlacionados.

IfcStructuralAnalysisDomain se concentra em:

• definição de modelos de análise estrutural: planaridade e tridimensionalidade podem ser representadas para suportar aplicações de análise estrutural;
• elementos estruturais complexos: curvas estruturais retas ou curvas, superfícies estruturais planas ou curvas, com pontos de conexão, suportes e juntas;
• cargas e combinações: gestão de cargas pontuais, lineares, superficiais e térmicas, com atribuições a grupos, casos e combinações de carga;
• modelos analíticos múltiplos: possibilidade de representar vários modelos analíticos para descrever diferentes partes ou aspectos da estrutura, incluindo relações de dependência entre modelos;
• resultados de análise: representação de forças e deslocamentos derivados da análise.

O esquema ainda não inclui suporte para:

• Análises dinâmicas.
• Cargas de pré-compressão.
• Topologias dos elementos finitos.
• Detalhes das malhas nos elementos finitos ou tensões e deformações.

Graças à padronização oferecida pelo IFC, IfcStructuralAnalysisDomain facilita a passagem das informações entre softwares de BIM Authoring e ferramentas de cálculo estrutural, melhorando a interoperabilidade e a qualidade geral do projeto.

Se você é um engenheiro estrutural, meu conselho é confiar em um software de cálculo estrutural BIM, que torna mais simples o processo de modelagem e fornece resultados confiáveis e altamente profissionais. Não espere mais, você pode baixar imediatamente uma versão de teste gratuita por 30 dias e experimentar todas as vantagens das quais falei.