Competências BIM — aplicação de tecnologia paramétrica em lajes mistas pré-fabricadas

O artigo a seguir é originário de: Aprendizagem de BIM em Engenharia

[Resumo]:

Depois de concluída a análise estrutural computacional, ao elaborar os desenhos de execução e os desenhos de fabricação, a divisão e a numeração das lajes compostas ainda dependem, sobretudo, de trabalho manual. Durante o processo de divisão podem ocorrer problemas como numeração com grandes saltos e painéis desuniformes após a divisão; além disso, essas tarefas trabalhosas ocupam grande parte do tempo dos projetistas, que ficam sem tempo para trabalhos de projeto mais importantes. Para aumentar a eficiência e a precisão da divisão, a tecnologia paramétrica foi introduzida, realizando parte da pesquisa e da aplicação.

[Palavras-chave]:construção pré-fabricada; laje composta; parametrização

0 Introdução

A tecnologia paramétrica é cada vez mais amplamente aplicada, mas muitos ainda acreditam, equivocadamente, que ela serve apenas para formas irregulares, geometrias estranhas, fachadas-cortina ou soluções arquitetônicas; na verdade, isso é apenas um dos seus campos de aplicação — não é tudo, nem corresponde ao seu conceito. Para melhor integrá-la à construção pré-fabricada e fazer valer o seu papel, aplicamos agora o método paramétrico a um ciclo completo de divisão, numeração e estatística de lajes compostas, comparando-o com o método tradicional e explorando seu valor de aplicação nos edifícios pré-fabricados. As etapas concluídas com a parametrização nesta aplicação foram:

① Julgamento entre laje armada em uma direção e laje armada em duas direções

② Divisão uniforme dos painéis

③ Cotagem das dimensões das bordas de divisão

④ Numeração dos painéis por região

⑤ Cotagem da área e do peso dos painéis após a divisão

⑥ Levantamento das cargas das paredes sobre os painéis após a divisão

sendo que ①②③ correspondem à divisão dos painéis, ③ corresponde à numeração e ⑤⑥ correspondem à estatística

2 Situação geral do empreendimento

O projeto da Fase I do Lote Sul 3 da Avenida Industrial, no distrito de Huadu, está localizado ao norte da Avenida Kaiyuan e a oeste da Rua Yuyan, no distrito de Huangpu, em Guangzhou. É um empreendimento de apoio a edificações residenciais, com área total do terreno de 25204 m², área construída total de 84738.6500m², das quais 61041.82m² acima do solo e 23696.83 m² no subsolo, com 33 pavimentos acima do solo e 2 pavimentos subterrâneos.

3 Aplicação da tecnologia paramétrica na divisão e numeração de lajes compostas

3.1 Julgamento entre laje armada em uma direção e laje armada em duas direções

Nos edifícios pré-fabricados, o julgamento entre laje armada em uma ou duas direções é muito importante^[1], pois influencia as juntas entre as placas, a armadura, a instalação etc. Portanto, determinar com exatidão se a laje é armada em uma ou em duas direções é tarefa muito importante. A determinação é feita conforme o item 9.1.1 da “Norma para Projeto de Estruturas de Concreto”. Para uma laje quadrangular normal, basta conhecer as duas dimensões nas duas direções para julgá-la facilmente; para aquelas que diferem em cada direção, o programa calcula um retângulo envolvente e faz o julgamento por ele, como mostra a figura abaixo: a parte verde é o painel, a área azul é o retângulo envolvente, e o julgamento usa as dimensões do retângulo envolvente. Nesta aplicação, não houve nenhum erro de julgamento.

         

Julgamento da direção da fôrma

3.2 Divisão uniforme dos painéis

Depois de concluída a lógica de divisão e extraído o contorno das lajes, as 36 lajes compostas do primeiro pavimento dos blocos C1 e C2 foram divididas em menos de um minuto. A divisão exibe todos os esquemas de divisão uniforme de cada painel dentro da tolerância definida e desenha os contornos dos painéis divididos; ao mesmo tempo, uma nova camada é criada para armazenar o texto dos esquemas de divisão. Depois de escolhido o esquema de divisão, basta excluir essa camada ou marcá-la como não imprimível, para que ela não apareça no desenho de fabricação final. O efeito é mostrado a seguir:

Efeito da divisão

3.3 Cotagem das dimensões das bordas de divisão

Esta etapa foi concluída em paralelo durante o processo de julgamento de lajes armadas em uma ou duas direções; seu objetivo principal é executar parte da cotagem e, ao mesmo tempo, permitir a verificação dos painéis já divididos. Essa cotagem também é gerenciada por uma nova camada, o que facilita operações em lote.

Cotagem das dimensões das bordas de divisão

3.4 Numeração dos painéis divididos por região

A divisão em regiões segue principalmente o hábito comum de leitura, de modo que a numeração em cada região seja contínua e sem saltos. Basta selecionar por janela ou por clique a região desejada para numerá-la; ao selecionar a região seguinte, a numeração prossegue a partir do último painel da região anterior. Por exemplo: se a região 1, após a divisão, tiver 7 painéis numerados até C1C2-PCB-7, a região 2 selecionada começará automaticamente em C1C2-PCB-8, e assim por diante.

Cotagem das dimensões das bordas de divisão

3.5 Cotagem da área e do peso dos painéis após a divisão

Conforme o Apêndice A da “Norma de Cargas para Estruturas de Edifícios”, adotou-se o peso específico do concreto como 25KN/m³ para o levantamento de pesos. A área dos painéis é levantada para facilitar trabalhos posteriores, como o cálculo da taxa de pré-fabricação. Com o contorno e a espessura da laje em mãos, a cotagem é concluída rapidamente; aqui, a cotagem de área e peso também é gerenciada por uma nova camada^[2]。

Cotagem da área e do peso dos painéis

3.6 Levantamento das cargas das paredes sobre os painéis após a divisão

Com os contornos dos painéis e as paredes arquitetônicas tridimensionais, é possível extrair rapidamente o volume das paredes sobre cada painel; com o peso específico definido conforme o Apêndice A da “Norma de Cargas para Estruturas de Edifícios” ou pelas medidas técnicas unificadas do instituto de projeto, converte-se rapidamente esse volume na carga superficial das paredes sobre o painel, como segue:

Interseção entre o sólido extruído a partir do contorno da laje e as paredes arquitetônicas tridimensionais

Carga superficial das paredes sobre o painel, obtida pelo cálculo iterativo das interseções

4 Síntese da aplicação

4.1 Vantagens da aplicação

A divisão pelo método paramétrico aumenta consideravelmente a eficiência do trabalho e torna os painéis divididos bastante uniformes; ela exibe todos os esquemas de divisão dentro de uma determinada faixa de dimensões e de tolerância de erro — alguns deles que, contando apenas com o trabalho humano, não seriam fáceis de conceber. Divisão, numeração e estatística são tarefas bastante trabalhosas; nas etapas em que a parametrização consegue atuar, a eficiência melhora de forma notória. Seguem dois gráficos comparativos: a curva representa o método paramétrico, e a reta, o método tradicional. Na primeira vez em que a divisão paramétrica foi usada, o estágio oa do gráfico corresponde à fase de observar o padrão, formar a lógica e depurar; a produção nessa fase é zero; uma vez formada a lógica, o computador a executa e produz resultados com rapidez. Após os testes, num segundo projeto, o estágio oa já não existe mais: a curva pode ser deslocada diretamente para a origem e usada de imediato, com eficiência altíssima.

Gráfico comparativo de eficiência antes da formação da lógica

Gráfico comparativo de eficiência depois da formação da lógica

4.2 Limitações da aplicação

Como, na maioria dos casos reais, as bordas das lajes contam com apoios, apenas o contorno da laje foi extraído, sem relacionar as condições de apoio; na divisão, todas as lajes são consideradas, por padrão, apoiadas nos quatro lados. Para lajes apoiadas em dois lados opostos ou em balanço — casos que são claramente unidirecionais —, o julgamento pode falhar. No futuro, se houver realmente necessidade de distinguir, é possível carregar as entidades de apoio, como vigas, e fazer as bordas da laje colidirem com as entidades de apoio do entorno, atendendo à necessidade do julgamento.

4.3 Reflexões sobre a aplicação

Nesta aplicação, o trabalho foi dividido em três blocos — divisão, numeração e estatística — e optou-se por não fundi-los em uma única geração, porque o projeto estrutural é um trabalho muito rigoroso: espero que, cada vez que o programa gere um resultado, haja uma conferência humana e, somente quando nenhum problema for encontrado, passe-se à etapa seguinte. Em comparação com o método tradicional, em que a pessoa precisa desenhar e também conferir, no método paramétrico a pessoa realiza apenas parte das operações e das conferências, e o tempo economizado pode ser dedicado a trabalhos de projeto mais importantes. Nesta fase, os softwares de engenharia estão cada vez mais maduros; podemos integrá-los mais ao projeto e à construção, selecionando as partes em que o uso de BIM ou da parametrização apresenta vantagem evidente, para melhorar a precisão e a eficiência e, assim, dispor de mais tempo para elevar o nível do projeto.

Referências: [1] Xie Zhongliang, Xu Yi, Zhang Qunli, Fang Bo, Gong Cong. Aplicação da tecnologia paramétrica BIM no projeto da estrutura de cobertura do campo de hóquei dos Jogos Asiáticos de Hangzhou [J/OL]. Tecnologia da Informação em Engenharia Civil e Arquitetura

[2]Zhang Jilei, Qi Henghao. Aplicação da tecnologia paramétrica BIM em edificações de formas especiais [J]. Materiais de Construção de Jiangsu, 2019(S1): 52-54.

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