Porquê utilizar modelos 3D no dimensionamento estrutural?

Quer ouvir toda a conversa sobre modelos 3D e suas utilizações? O episódio completo pode ser encontrado aqui:

#002 Porquê modelos 3D no dimensionamento estrutural?

Nova tecnologia e novos modelos

Estruturas como pontes ou complexos de escritórios são na realidade tridimensionais. No passado, não era possível calcular modelos e estruturas tridimensionais, razão pela qual as estruturas tiveram de ser simplificadas e divididas em subsistemas planos. No entanto, graças aos poderosos PCs e software, essas simplificações podem agora ser dispensadas. O cálculo de modelos 3D é possível e pode ser suportado por tendências digitais, por exemplo, B. BIM ou novas possibilidades para modelos visualizados de forma realista.

O conceito estrutural é importante no dimensionamento de estruturas: Como é que posso preparar os cálculos estruturais e como estruturo o meu projeto estrutural completo? No início, são feitas considerações sobre o funcionamento da estrutura, as direções das respetivas cargas, se podem ser suportadas todas as cargas nas fundações, qual é a distância entre os respetivos pilares e as vigas da secção, etc. O modelo 3D é bem adequado para isso , a partir do qual as respetivas forças podem ser lidas e compreendidas muito melhor.

A estabilidade também desempenha um papel importante no cálculo. No entanto, na estática 2D, é frequentemente ignorado porque são utilizados modelos idealizados. Isso pode ser um problema, especialmente com estruturas mais complexas. Mas o que é estabilidade, afinal? Por exemplo, quando as pessoas falam em estabilidade nos meios de comunicação social, estão a referir-se, na verdade, a sustentabilidade. Como exemplo do que realmente significa estabilidade, pense numa régua comprida. Esta pode ser dobrada lentamente, o que pode suportar por algum tempo até que finalmente se quebre. As estruturas deformam-se, o que é até certo ponto normal, desde que o ponto crítico não seja excedido. Em 3D, pode ver muito melhor ou até mesmo onde surgem problemas em termos de estabilidade e pode combatê-los. Uma falha de estabilidade global como conclusão é muito mais fácil de entender.

Modelos BIM

O BIM oferece tais modelos 3D bem idealizados como base para o dimensionamento estrutural, que podem ser utilizados para o cálculo desde o início. O ideal é que o modelo 3D BIM seja fornecido diretamente a partir do modelo CAD do arquiteto, o que poupa um tempo considerável. Este modelo é uma forma útil para o dimensionamento preliminar e para a avaliação da estrutura correta para a análise estrutural.

Porque é que' não pode continuar a utilizar os modelos BIM? Aqui está outra tendência: A combinação completa do planeamento de dimensionamento paramétrico com um software de arquitetura para que possa continuar a utilizá-lo diretamente. Os processos de troca de dados no BIM ainda não estão a funcionar corretamente, mas estão a melhorar cada vez mais.

Quais são as vantagens dos modelos 3D?

Muitas estruturas de edifícios não podem ser descritas e calculadas bem em 2D quando a geometria e a estrutura se tornam mais complexas. Exemplos são estruturas de forma livre ou estruturas de membrana, como o Estádio Olímpico de Munique. Com o 2D, espera-se um aumento da segurança. Um cálculo muito mais económico é possível com um modelo 3D.

Outro fator importante no cálculo é a carga de vento. Os engenheiros estruturais cobram dos edifícios pelos seus cálculos. Isto inclui cargas permanentes, tais como a estrutura do piso ou as cargas de tráfego. As cargas de neve ainda são reguladas de forma relativamente clara, mas com cargas de vento esse é apenas o caso para formas e geometrias simplificadas. Nos cálculos de cargas de vento, a questão é como aplicar corretamente as respetivas abordagens de carga. Na estática convencional, têm sido utilizadas até agora abordagens aumentadas para permanecer do lado seguro. Agora existem ferramentas de software com túneis de vento digitais para cálculos mais económicos. Estes só funcionam com um modelo 3D.

Outro ponto é a análise dinâmica. Os cálculos de sismos também funcionam quase exclusivamente com modelos 3D. As formas próprias, as vibrações e as frequências são resultados que um engenheiro de estruturas tem de analisar para avaliar se uma estrutura pode suportar um determinado carregamento sísmico.

O planeamento e o cálculo estão a ser revolucionados pela digitalização.

Com os modelos 3D, também é flexível com alterações que ocorrem repetidamente no processo de planeamento. Para o processo construtivo, é importante ter claro o que é estruturalmente viável e que alterações foram ou devem ser feitas.

Hoje em dia, um modelo estrutural 3D completo é realizado automaticamente e as forças alteradas no sistema são imediatamente transferidas de um componente para outro. Se deixar o programa recalcular, o modelo está atualizado e todos podem acessá-lo. O esforço adicional que surge no início porque é necessário introduzir todos os valores cuidadosamente está compensado.

No passado, era utilizada a estática de posição. Os componentes individuais de uma estrutura são identificados e, em seguida, calculados. Os elementos de apoio, tais como paredes, etc. são elementos que o engenheiro de estruturas considera nos seus cálculos estruturais, os identifica e especifica as dimensões e secções correspondentes com as quais a empresa executora trabalha depois.

Os modelos 3D também são vantajosos para a estática detalhada. Trata-se de ligações em estrutura de aço nas quais várias barras ou ligações se prolongam a partir de um ponto ou nó. O software de FEM facilitou a realização de cálculos e nós tão difíceis, com resultados muito mais económicos.

Outro efeito colateral dos modelos 3D são os resultados mais nítidos, mesmo para pessoas que não estão familiarizadas com o assunto. Um modelo completo em 3D é mais fácil de entender do que vários modelos parciais. Deformações, tensões e forças também são exibidas. Os modelos 3D transmitem uma impressão profissional aos envolvidos: O engenheiro de estruturas ganha uma boa imagem e os clientes têm mais confiança nele.

O cálculo de custos também pode ser continuado nos modelos 3D e as dimensões podem ser determinadas. Você é muito flexível na otimização do modelo em termos de forma, função e peso, e isso pode ser feito rapidamente. Para projetos de construção maiores e geometrias mais complicadas, os modelos 3D oferecem claras vantagens.

No entanto, a estática 2D e a estática 3D não devem atrapalhar ou competir, mas complementam-se uma à outra. Cada um é adequado para cálculos diferentes. Em última análise, a escolha é do engenheiro.